Propriedades das Soluções Prof. Alex Fabiano C. Campos O Processo de Dissolução Uma solução é uma mistura homogênea de soluto(presente em menor quantidade de mols) e solvente(presente em maior quantidade de mols). Os solutos e solvente são componentes da solução. No processo da preparação de soluções com fases condensadas, as forças intermoleculares se tornam reordenadas. 1
O Processo de Dissolução Considere o NaCl(soluto) dissolvendo-se em água (solvente): as ligações de hidrogênio da água têm de ser quebradas, o NaClse dissocia em Na + e Cl - (Deve ser vencida a energia reticular) formam-se forças íon-dipolo: Na + δ-oh 2 e Cl - δ+h 2 O. Dizemos que os íons são solvatadospela água. Se água é o solvente, dizemos que os íons são hidratados. A solvatação é mais intensa em íons de menor raio e maior carga. 2
O Processo de Dissolução Energética do Processo de Dissolução Hátrêsfasesdeenergia naformaçãodeumasolução: aseparação dasmoléculasouíonsdosoluto( H 1 ) sempreendotérmica; oafastamentodasmoléculasdosolvente( H 2 ) sempreendotérmica; e aformaçãodasinteraçõessoluto-solvente ( H 3 ) sempreexotérmica. Definimos a variação de entalpia no processo de dissolução como H dissol = H 1 + H 2 + H 3 O H dissol pode tanto ser positivo como negativo, dependendo das forças intermoleculares envolvidas. 3
Energética do Processo de Dissolução No caso de compostos iônicos H 1 : separação dos íons ou moléculas do soluto. U reticular q r 2 H 2 : afastamento das moléculas do solvente. No caso da interação íon-dipolo: U íon dipolo q 2 r H 3 : formação das interações entre soluto solvente. Energética do Processo de Dissolução Se ( H1 + H2) < H3 Dissolução exotérmica Se ( H1 + H2) > H3 Dissolução endotérmica 4
Regra da Semelhança SEMELHANTE DISSOLVE SEMELHANTE: POLAR DISSOLVE POLAR APOLAR DISSOLVE APOLAR Se o H dissol é demasiadamente endotérmico, não haverá a formação de uma solução. Exemplos: NaCl em gasolina: as forças íon-dipolo são fracas, uma vez que a gasolina é apolar. Conseqüentemente, as forças íon-dipolo não são compensadas pela separação de íons. Águaemoctano:aáguatemligaçõesdehidrogêniofortes.Nãoháforçasatrativas entreaáguaeooctanoparacompensarasligaçõesdehidrogênio. Fatores que Afetam a Solubilidade 1) Temperatura dissolução endotérmica Solubilidade dissolução exotérmica Temperatura 5
Dissolução Sólido-Líquido Dissolução Gás-Líquido Fatores que Afetam a Solubilidade 2) Interação Soluto - Solvente 6
Fatores que Afetam a Solubilidade 3) Concentração da Solução Solução insaturada contém menos soluto do que o limite de solubilidade. Solução saturada contém soluto na quantidade limite de solubilidade. Solução saturada com corpo de fundo contém mais soluto que o limite de solubilidade, ocasionando a formação de um corpo de fundo (precipitado). Solução supersaturada contém mais soluto que o limite de solubilidade, porém o sistema mantém-se cineticamente homogêneo em condições especiais. Formação do corpo de fundo Supersaturação 7
4) Pressão Fatores que Afetam a Solubilidade Asolubilidade deumgásemumlíquido éumafunçãodapressãodogás. Quantomaiorapressão,maispróximasasmoléculasdegásestarãodosolventee maiorachancedamoléculadegásatingirasuperfície eentrarnasolução. Conseqüentemente, quanto maior for a pressão, maior a solubilidade. Quanto menor a pressão, menor a quantidade de moléculas de gás próximas ao solvente e menor a solubilidade. Se S g é a solubilidade de um gás num líquido, k é uma constante e P g é a pressão parcialdeumgásnumlíquido, então,aleidehenry nosfornece: S g = kp g Propriedades Coligativas Abaixamento da pressão de vapor (Tonoscopia) Os solutos não voláteis reduzem a habilidade das moléculas da superfície do solvente de escaparem do líquido. Conseqüentemente, a pressão de vapor é reduzida. Ataxaderedução dapressão devapor éproporcionalàquantidade desoluto. 8
Propriedades Coligativas Abaixamento da pressão de vapor (Tonoscopia) A Lei de Raoult: Pé a pressão de vapor da solução, P 2 é a pressão de vapor do solvente puro e Χ 2 é a fração molar do solvente: P=Χ P 0 2 2 Asoluçãoideal:aquela queobedece àleideraoult. A lei de Raoult falha quando as forças intermoleculares solvente-solvente e soluto-soluto são maiores do que as forças intermoleculares soluto-solvente. No caso de uma solução ideal em que tanto o soluto quanto o solvente são voláteis, a pressão de vapor pode ser obtida pela soma das contribuições da pressãodevapordosolvente(leideraoult)edosoluto(leidehenry). Propriedades Coligativas Elevação do ponto de ebulição (Ebulioscopia) A ebulição ocorre quando a pressão de vapor do solvente iguala-se ou supera a pressão atmosférica. Quandoda presençadeumsolutonãovolátil,apressãodevapordosolventediminui. Consequentemente, uma temperatura mais alta será necessária para que haja ebulição. 9
Propriedades Coligativas Diminuição do ponto de congelamento (Crioscopia). Quando da presença de um soluto não volátil, o processo de congelamento do solvente é dificultado. Consequentemente, uma temperatura mais baixa será necessária para que haja congelamento. Propriedades Coligativas solvente puro Resumo solução soluto não volátil Ocorre diminuição da pressão de vapor Ocorre elevação da temperatura de ebulição Ocorre abaixamento do ponto de congelamento A intensidade dos efeitos coligativos depende somente da concentração do soluto. 10
Osmose Osmose: é o movimento de um solvente a partir de uma concentração baixa de soluto para uma concentração alta de soluto. Pressão osmótica (π): pressão a ser exercida na solução para evitar a osmose. Quanto maior a concentração da solução, maior a pressão osmótica. 11