4- Lista de exercícios 1) Qual o princípio químico por trás da expressão semelhante dissolve semelhante? Um bom solvente consegue interagir com o soluto e vencer as interações entre soluto-soluto. Podemos dizer que as forças intermoleculares entre solvente-soluto devem ser no mínimo iguais e preferencialmente superiores às forças intermoleculares entre soluto-soluto para que ocorra a dissolução. Caso contrário, se as interações soluto-soluto forem maiores que as interações solutosolvente, não ocorrerá dissolução. Resumidamente, as forças intermoleculares são responsáveis pela expressão semelhante dissolve semelhante. 2) Responda se as substâncias abaixo são miscíveis entre si e justifique em termos de forças intermoleculares entre soluto e solvente. a) Nitrato de amônio e água sim, interação íon-dipolo b) Benzeno e tetracloreto de carbono sim, interações de London c) Iodo (I 2 ) e clorofórmio sim, interações de london d) I 2 e água sim, porém baixa solubilidade por dipolo induzido e) Metanol e água sim, por ponte de hidrogênio f) Ureia e água sim, por ponte de hidrogênio g) Ureia e etanol sim, por ponte de hidrogênio 3) Dissoluções endotérmicas podem ser espontâneas? Sim. Para isso o fator entrópico deve ser numericamente superior ao valor de H, de modo que T S > H tornando G<0 ( G = H - T S). Do ponto de vista molecular, se houve um aumento global da desordem no processo de dissolução, apesar do processo ser endotérmico, haverá espontaneidade. 4) Considere a equação química de dissolução do cloreto de cobre em água a seguir: CuCl 2 (s) Cu 2+ (aq) + 2 Cl - (aq) a) Faça um desenho das espécies presentes e que retratem a equação acima. b) O que significa a flecha de vai e volta? A flecha de vai e volta significa que o processo de dissolução do cloreto de cobre está em equilíbrio entre as espécies solvatadas pela água (dissociadas) e o precipitado. Imaginemos que CuCl 2 sólido foi adicionado a um béquer de água, o sal começará a se dissolver. A quantia de sólido diminui, e a concentração de Cu 2+( aq) e Cl - (aq) na solução aumenta. Se continuarmos a adicionar CuCl 2, entretanto, será alcançado por fim um ponto em que o CuCl 2 parece não se dissolver. Neste ponto a solução está saturada. Embora nenhuma mudança seja observada em nível macroscópico quando a solução está saturada, o processo de dissolução continua ocorrendo simultaneamente com o processo de precipitação (formação do sólido de CuCl 2 ). Com as duas velocidades (dissolução e precipitação) são iguais, utiliza-se a flecha de vai e volta para representar a situação. 5) Demonstre se a dissolução do nitrato de amônio em água é endo ou exotérmica. Dado: H f NH4NHO3 (aq) = -339,9 kj/mol H f NH4NHO3 (s) = -365,6 kj/mol Resposta: +25,7 kj/mol, portanto endotérmico 6) O gráfico abaixo trás a variação da pressão de vapor de diferentes substâncias em função da temperatura: 1
Sabe-se que a temperatura de ebulição normal ocorre quando a pressão de vapor da substância é igual a pressão atmosférica (1 atm). Considerando o gráfico acima responda: a) Qual a temperatura de ebulição normal das três substâncias? Éter: 34 o C; água: 100 o C; 1-butanol 117 o C. b) Qual será a temperatura de ebulição da água quando a pressão for de 240 mmhg, semelhante à pressão no cume do Monte Everest? Resposta: aproximadamente 70 o C. c) Por que a temperatura de ebulição diminui com a diminuição da pressão sobre o líquido? d) Qual substância é mais volátil à 60 o C? éter dietílico. e) Como justificar as diferentes pressões de vapor destas substâncias em função das forças intermoleculares? 7) O Monte Everest localiza-se na Cordilheira do Himalaia cuja a altitude é 8.848 m e a pressão atmosférica é de 240 mmhg. Determine qual será a temperatura de ebulição da água, etanol e acetona no cume do Monte Everest. Utilize os seguintes dados: Substância H o vap (kj/mol) T vap (K) normal a 1 atm Acetona 29,1 329,4 Água 40,7 373,2 etanol 43,5 351,5 Resposta: acetona T = 24,1 o C; água T= 69,8 o C; etanol T = 53,2 o C. 8) Considere o diagrama de fases do carbono a seguir: 2
Responda: a) Em quais condições é possível transformar grafite em diamante? B)Quantos pontos triplos existem neste diagrama?c)é possível sublimar grafite? D)É possível sublimar diamante? 9) Solutos dissolvidos em solventes interferem na habilidade das moléculas de solvente escaparem para a fase vapor, diminuindo a pressão de vapor da solução em relação ao solvente puro. Sob o ponto de vista molecular, por que isso ocorre? Qual o nome dado a este fenômeno? Tonoscopia. 10) Qual a relação entre a diminuição da pressão de vapor de uma solução (soluto + solvente) e a elevação do ponto de ebulição da solução em relação ao solvente puro? 11) O gráfico abaixo mostra a variação da pressão de vapor do solvente puro e da solução em função da temperatura. Analise o gráfico e indique como determinar a temperatura de ebulição normal do solvente puro e da solução (a linha tracejada horizontal refere-se à pressão atmosférica de 1 atm). Considere que ambos os líquidos (solvente e solução) estejam à mesma temperatura, qual terá maior pressão de vapor? 12) Que massa de etilenoglicol (anticongelante automotivo), HOCH 2 CH 2 OH, deve ser adicionada a 5,500 kg de água para abaixar o ponto de congelamento da água de 0,0 a -10 o C? Resposta: 1.840 g de etilenoglicol. 13) Uma solução preparada com 1,25g de óleo de gualtéria (salicilato de metila) em 99 g de benzeno tem ponto de ebulição de 80,31 o C. Determine a massa molar desse composto. Resposta: 150 g/mol 14) A glicerina (C 3 H 8 O 3 ) é um não-eletrólito não-volátil com ensidade de 1,26 g/ml a 25oC. Calcule a pressão de vapor a 25 o C de uma solução preparada pela adição de 50,0 ml de glicerina a 500,0 ml de água. A pressão de vapor da água pura a 25 o C é 23,8 torr. Resposta: 23,2 torr 15) Imagine que células vivas são colocadas em soluções isotônicas, hipertônicas e hipotônicas. O que irá ocorrer com as células em cada uma destas soluções? Justifique sua resposta. 16) O beta-caroteno é a mais importante das vitaminas A. Sua massa molar pode ser determinada por meio da medida da pressão osmótica gerada por determinada massa de beta-caroteno dissolvida no solvente clorofórmio. Calcule a massa molar do beta-caroteno se 10,0 ml de uma solução que contém 7,68 mg de beta-caroteno tem prssão osmótica de 26,57 mmhg a 25 o C. R: 538 g/mol 3
17) A pressão osmótica média do sangue é 7,7 atm a 25 o C. Qual concentração de glicose (C 6 H 12 O 6 ) será isotônica com o sangue? Resposta: 0,31 mol/l 18) O gráfico abaixo refere-se a pressão de vapor do benzeno puro em função da temperatura e a pressão de vapor de uma solução de benzeno com um soluto não volátil. Com base no gráfico, explique o efeito de tonoscopia e relacione com a modificação da temperatura de ebulição do benzeno puro e da solução. 19) O eugenol, um composto encontrado na noz-moscada e no caro, tem a fórmula C 10 H 12 O 2. Qual é o ponto de ebulição de uma solução contendo 0,144g desse composto dissolvido em 10,0g de benzeno? A temperatura de ebulição normal do benzeno é 80,10 o C. Resposta: 80,32 o C. 20) A imagem a seguir representa o fluxo osmótico através de uma membrana que é seletivamente permeável à água. Do lado esquerdo está representada uma solução de açúcar (sacarose) dissolvido em água. Discuta como será o fluxo de fluído através da membrana e o que este fluxo causa no nível das soluções do lado direito e esquerdo da membrana? Existe uma diferença de pressão entre os dois lados da membrana, qual é a expressão matemática associada? 21) Considere a imagem abaixo que ilustra um ovo colocado em uma solução de ácido acético (a). Observa-se que a casca do ovo é dissolvida no meio ácido. Em (b) é ilustrado o ovo, com a casca removida, mergulhado em uma solução de água pura. Observa-se o ovo inchar. Em (c), o ovo sem casca, foi mergulhado em uma solução concentrada de açúcar. Observa-se que o ovo murcha. Baseando-se em propriedades coligativas, justifique o que ocorreu com o ovo nos itens b e c. 4
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