Módulo Q2 - Soluções SOLUÇÕES
Soluções o que são? Uma grande parte dos materiais que nos rodeiam desde a água do mar ao ar que respiramos são soluções. Uma solução é uma mistura homogénea de duas ou mais substâncias que constituem uma só fase. As soluções podem apresentar-se nos três estados físicos: sólido, líquido ou gasoso. A água do mar (água + cloreto de sódio + ) é uma solução no estado líquido. O ar que respiramos (diazoto + dioxigénio + ) é uma solução no estado gasoso. O latão (cobre + zinco) é uma solução no estado sólido.
As soluções e os seus estados físicos Uma solução é uma mistura homogénea constituída por um solvente, que é a fase dispersante, e por um ou mais solutos, que são a fase dispersa. As soluções cujo solvente é a água designam-se soluções aquosas. Água açucarada (solução) Água (solvente) Açúcar (soluto) Critérios para escolha do solvente e do(s) soluto(s) 1º critério O solvente é a substância que apresenta o mesmo estado físico da solução. 2º critério Quando o solvente e soluto(s) se encontram no mesmo estado físico, o solvente será a substância que se encontra em maior quantidade química (expressa em mol). 3º critério Quando nenhum dos critérios anteriores serve para identificar o soluto e o solvente, seleciona-se o solvente aquele que for mais volátil.
Dissolução de sais Sempre que falamos em soluções são, também, abordados os conceitos dissolução e solubilidade. O que é uma dissolução? Como acontece? E a solubilidade é uma propriedade ou uma medida? Numa dissolução há interação entre o soluto e o solvente e é sempre acompanhada por um aumento da desordem, que dá origem a uma solução. Exemplo: dissolução de um sal em água. Estrutura cristalina do cloreto de sódio Interação entre as moléculas de água e os iões do sal. O cloreto de sódio é um sal em que iões positivos e negativos se encontram unidos por ligações iónicas e arranjados numa estrutura cristalina. A dissolução deste sal em água consiste na separação dos iões sódio e cloreto e na destruição da malha tridimensional por interação desses iões com as moléculas polares de água.
Dissolução de sais Só é possível obter uma solução se as moléculas de soluto ficarem completamente rodeadas e ligas às moléculas de solvente. Numa dissolução ocorre a separação das partículas de soluto e solvente, simultaneamente com a interação e mistura das partículas de soluto com as partículas do solvente formando-se a solução. Solubilidade de um soluto Solução. Cada ião fica rodeado de moléculas de água. A solubilidade exprime a maior ou menor capacidade que as substâncias têm de se dissolverem num dado solvente, a uma determinada temperatura. Quantidade máxima de soluto que é possível dissolver num dado solvente, a uma determinada temperatura. Pode representar-se pela letra s. No caso de soluções líquidas, a solubilidade pode exprimir-se em: Quantidade de soluto (mol) por volume de solução (dm 3 ) mol/dm 3 ou mol/l. Massa (g) de soluto por volume de solução (dm 3 ) g/dm 3 ou g/l. Massa (g) de soluto por 100 g de água.
Soluções não saturadas (insaturada), saturadas e sobressaturadas Há substâncias que se dissolvem umas nas outras em quaisquer proporções. Exemplos: água e vinagre; água e álcool. Para outras, a uma dada temperatura, há uma quantidade limite de soluto que é possível dissolver num dado volume de solvente. A proporção entre as quantidades relativas de soluto e de solvente poderá conduzir a três tipos de soluções. Solução insaturada A proporção entre as quantidades é inferior ao valor da solubilidade e ainda é possível dissolver mais soluto na mesma quantidade de solvente, à mesma temperatura. Solução saturada A proporção entre as quantidades é igual ao valor da solubilidade, uma vez que quando se adiciona um pouco mais de soluto este não se dissolve, mesmo após agitação. Solução sobressaturada A proporção entre as quantidades é superior ao valor da solubilidade e a solução é instável.
A solubilidade e a temperatura A solubilidade de um composto depende da interação do soluto com o solvente. Assim, substâncias polares dissolvem substâncias polares e substâncias apolares dissolvem substâncias apolares. A temperatura influencia a solubilidade dos sais. Conforme o caráter exotérmico ou endotérmico do processo de dissolução de um sal, uma alteração da temperatura terá diferentes efeitos. A maioria dos sais aumenta a sua solubilidade com o aumento da temperatura uma vez que os respetivos processos de dissolução são fenómenos endotérmicos. Contudo, há casos, como o do sulfato de sódio, cujos processos de dissolução são exotérmicos. Para estes sais, com um aumento da temperatura, a sua solubilidade diminui.
A solubilidade e a temperatura A dissolução de nitrato de potássio (KNO 3 ) em água é um processo endotérmico. H 2 O (l) s K aq NO aq KNO3 3 Em processos desta natureza, o aumento da temperatura favorece a dissolução do sal. A dissolução de sulfato de sódio (Na 2 SO 4 ) em água é um processo exotérmico. Na 2 SO 4 H 2 O (l) 2 s 2Na aq SO aq 4 Em processos desta natureza, o aumento da temperatura diminui a solubilidade do sal.