Centro Universitário Anchieta Engenharia Química Físico Química I Prof. Vanderlei I Paula Nome: R.A. Gabarito 4 a lista de exercícios

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1 Engenharia Quíica Físico Quíica I. O abaixaento da pressão de vapor do solvente e soluções não eletrolíticas pode ser estudadas pela Lei de Raoult: P X P, onde P é a pressão de vapor do solvente na solução, P é a pressão de vapor do solvente puro à esa teperatura e X é a fração olar do solvente. Qual a variação da pressão de vapor do solvente (e ódulo) de ua solução que possui 8g de glicose e 90g da água a 40 C? Dados: Considere que a pressão de vapor da água a 40 C = 55,3 Hg; assa olar da glicose = 80 g/ol; assa olar da água = 8 g/ol). 0 P X P ol de H2O 8g x 90g x 5ol ol de glicose y y 0,ol 80g 8g Assi, tereos: 5 X 0, , P 55,3 0,980 54,2 Hg P 55,3 54,2, Hg (e ódulo) 2. A edida do abaixaento da pressão de vapor de u solvente, causado pela adição de u soluto não-volátil, é obtida por qual propriedade coligativa? Tonoetria 3. Na esa condição de pressão fora preparadas as seguintes soluções. E u béquer (béquer ) fora adicionados kg de água e ol de sacarose (C2H22O). A istura foi agitada dando orige a ua solução. E outro béquer (béquer 2) fora adicionados kg de água e ol de cloreto de sódio (NaCl). istura foi agitada dando orige a ua solução 2. E outro béquer (béquer 3) fora adicionados kg de água e ol de glicose (C6H2O6). A istura foi agitada dando orige a ua solução 3. Co relação às soluções contidas nos béqueres, 2 e 3 é correto afirar: a) A diinuição do ponto de congelaento do solvente na solução é aior que na solução 3. b) O auento do ponto de ebulição do solvente na solução 2 é enor que na solução. c) A diinuição da pressão de vapor do solvente da solução 2 é duas vezes aior que da solução. d) A diinuição da pressão de vapor do solvente da solução 2 é igual ao da solução 3. e) O auento do ponto de ebulição do solvente da solução é duas vezes aior que da solução 3. [C] 4. Considere dois procedientos distintos no coziento de feijão. No procediento A, foi usada ua panela de pressão contendo água e feijão, e no procediento B foi usada ua panela de pressão contendo água, feijão e sal de cozinha. Co relação a esses procedientos, é correto afirar: a) O coziento será ais rápido no procediento A, devido ao auento do ponto de ebulição da solução B. b) O coziento será ais rápido no procediento B, devido ao auento do ponto de ebulição da solução B. c) O coziento será ais rápido no procediento A, devido à subliação sofrida pelo sal de cozinha. d) O coziento será ais rápido no procediento B, devido à subliação sofrida pelo sal de cozinha. e) O tepo de coziento será o eso nos procedientos A e B. [B]

2 5. Para a análise da qualidade do leite são onitorados vários parâetros físico-quíicos. As avaliações de propriedades coo, por exeplo, densidade, crioscopia e teor de proteína, o qual é calculado pelo teor édio de nitrogênio, são utilizadas para detectar possíveis adulterações. Considere as afirações abaixo, sobre os possíveis étodos de adulteração do leite. I. A adição de água ao leite é facilente detectável, pois diinui a densidade e auenta a teperatura de congelaento. II. A adição de ureia pode copensar a diinuição de densidade e a diinuição de teor édio de nitrogênio, causadas pela adição de água. III. A adição de sacarose pode copensar a diinuição de densidade e a diinuição de teor édio de nitrogênio, causadas pela adição de água, se o efeito tóxico apresentado pela ureia. Quais estão corretas? Justifique [I] A adição de água ao leite é facilente detectável, pois diinui a densidade (devido ao auento do volue) e auenta a teperatura de congelaento, pois proporcionalente ao volue o núero de partículas de soluto diinui. [II] A adição de ureia pode copensar a diinuição de densidade (devido ao auento da assa) e a diinuição de teor édio de nitrogênio, causadas pela adição de água. [III] A adição de sacarose pode copensar a diinuição de densidade (devido ao auento da assa), as não pode copensar a diinuição de teor édio de nitrogênio, pois não possui este átoo e sua fórula. 6. A descoberta do fenôeno da osose foi atribuída a René Joachi Henri Dutrochet ( ), físico e botânico francês, autor do tero "osose". Sua pesquisa teve fundaental iportância para explicar o processo da respiração celular. Qual a pressão osótica utilizada para interroper a osose de ua deterinada solução de glicose (C6H2O6) contendo 0 g/l a 5 C? Dado: R = 0,082 at.l.ol -.K - Tereos: T K π V n R T n π R T V π [Concentração olar] R T c [Concentração olar] M C6H2O 6 0 [Concentração olar] 80 0 [Concentração olar] ol / L 80 8 π [Concentração olar] R T π 0, ,32 at,3 at 8 7. Meso quando a água destilada é extreaente pura, não se pode injetá-la diretaente no sangue de u paciente, pois há o risco de a) autodissociação da água, produzindo ácido. b) auento da concentração de oxigênio do sangue. c) auento súbito do ph do sangue. d) precipitação de sais inerais. e) ruptura das heácias, devido à diinuição da pressão osótica do sangue. [E] Meso quando a água destilada é extreaente pura, não se pode injetá-la diretaente no sangue de u paciente, pois há o risco de ruptura das heácias, devido à diinuição da pressão osótica do sangue, ou seja, a diferença entre a pressão de vapor da água destilada (aior pressão de vapor) e da solução presente na heácia (enor pressão de vapor) gera este fenôeno. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:

3 Engenharia Quíica Físico Quíica I CONSTANTES Constante de Avogadro = 23 6,02 0 ol 4 4 Constante de Faraday (F) = 9,65 0 C ol 9,65 0 J V ol Volue olar de gás ideal = 22,4L(CNTP) 9 Carga eleentar =,602 0 C Constante dos gases = 8,2 0 at L K ol 8,3 J K ol,98 cal K ol 62,4 Hg L K ol Constante gravitacional (g) = 9,8 s DEFINIÇÕES Pressão de at = 760 Hg = N -2 = 760Torr J = N = kg 2 s -2 Condições norais de teperatura e pressão (CNTP): 0ºC e 760 Hg Condições abientes: 25ºC e at Condições-padrão: 25ºC e at; concentração das soluções = ol L - (rigorosaente: atividade unitária das espécies); sólido co estrutura cristalina ais estável nas condições de pressão e teperatura e questão. (s) = sólido; ( ) = líquido; (g) = gás; (aq) = aquoso; (CM) = circuito etálico; (conc) = concentrado; (ua) = unidades arbitrárias; [A] = concentração da espécie quíica A e ol L - 8. Ua aostra de 2 x 0-2 g de u deterinado coposto orgânico é dissolvida e 300 L de água a 25 C, resultando nua solução de pressão osótica 0,027 at. Pode-se afirar, então, que o coposto orgânico é o(a) a) ácido etanoico (ácido acético). b),2-etanodiol (etileno glicol). c) etanol (álcool etílico). d) etanodiaida (ureia). e) tri-fluor-carbono. [D] Para descobrir o coposto orgânico deve-se calcular as concentrações das substâncias dissolvidas. n (núero de ols) soluto CM (concentração olar) CMsoluto V(volue) Msoluto V (a) ácido etanoico (ácido acético): 20 g CMácido acético, 0 ol / L 60,06 g.ol 0,3 L (b),2-etanodiol (etileno glicol): 20 g CMetileno glicol,07 0 ol / L 62,08 g.ol 0,3 L (c) etanol (álcool etílico): 20 g CMetanol,44 0 ol / L 46,08 g.ol 0,3 L (d) Metanodiaida (ureia): 20 g CMetanol, 0 ol / L 60,07 g.ol 0,3 L

4 (e) Tri-fluor-carbono: 20 g CMetanol 9,52 0 ol / L 70,02 g.ol 0,3 L Sabeos que, V n R T n R T CM R T V Então: CM R T 0,027 at CM CM RT 8,20 at.l.ol.k 98 K CM,04 0 ol / L O ácido acético e a ureia apresenta concentrações olares de, 0 ol / L. Mas o ácido acético sofre ionização e pequena escala, logo o coposto orgânico é a etanodiaida (ureia). 9. A osose é uito iportante para os seres vivos. Ela é responsável, por exeplo, pelas trocas de líquidos entre as células e seu eio. Nas células huanas, o excesso de água pode provocar ua citólise, originando u acidente vascular cerebral (AVC). Qual a pressão osótica de ua solução olecular que apresenta 0,5 ol/l a 27 ºC considerada, neste caso, isotônica co a da célula huana é, e teros aproxiados? π = [Concentração olar] x R x T. π = 0,5 x x 300 = 3,69 at. 0. a) Considerando que a pressão osótica da sacarose (C2H22O) a 25 C é igual a 5 at, calcule a assa de sacarose necessária para preparar,0 L de sua solução aquosa a teperatura abiente. a) Para a sacarose, tereos: M H O = 2. 2, , M C 2 22 H O = 342,34 g/ol C 2 22 π. V = M. R. T 5 at.l = 209,89g.8,2.0 at. L.K.ol.298K 342,34 g/ ol

5 Engenharia Quíica Físico Quíica I b) Calcule a teperatura do ponto de congelaento de ua solução contendo 5,0 g de glicose (C6H2O6) e 25 g de água. Sabe-se que a constante do ponto de congelaento da água é igual a,86 C kg ol-. MC6H 2O 6 = 6. 2,0 + 2., M H O = 80,8 g/ol C6 2 6 T = Kc. (Molalidade). i nglicos e T = KC.. i água 0 T,86. C.kg.ol T = 2,06 C 5g / 80,8g / ol kg c) Deterine a fração olar de hidróxido de sódio e ua solução aquosa contendo 50% e assa desta espécie. 50 % e assa de NaOH significa que tabé tereos 50% de água, ou seja, (NaOH) = (H2O) =.n(total) = n(naoh) + n(h2o) n(naoh) = 40,00 () n(total) = (2) 40,00 8,02 X(NaOH) = n(naoh) (3) n(total) De (), (2) e (3), ve: X(NaOH) = 0,3 ou 3%. Eventualente, a solução 0,30 M de glicose é utilizada e injeção intravenosa, pois te pressão osótica próxia à do sangue. Qual a pressão osótica, e atosferas, da referida solução a 37 C? 7,63 at