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Soluções – PARTE I 1 INTRODUÇÃO – SOLUÇÕES Na natureza, raramente encontramos substâncias puras. O mundo que nos rodeia é constituído por sistemas formados por mais de uma substância: as misturas. Soluções são as misturas resultantes da união de duas ou mais substâncias diferentes, que se apresentam obrigatoriamente em uma única fase no seu aspecto visual (sob a ótica da visão humana ou da microscopia), como a água do mar (formada pela associação de água e diferentes sais). Por se tratar de misturas homogêneas, as soluções são formadas pela associação de pelo menos um material capaz de ser dissolvido por outro. Esse material dissolvido é denominado soluto (apresenta menor quantidade em mol) e o que dissolve é denominado solvente (maior quantidade em mol). A água do mar é uma solução em que o solvente é a água e os sais são os solutos A propriedade mais importante da matéria nas soluções é a solubilidade, já que nesse tipo de mistura existe a dissolução de um material por outro. Porém, vale ressaltar que cada solvente apresenta uma solubilidade para cada tipo de soluto devido ao grau e tipo de interação química e de acordo com a temperatura, o que resulta no denominado coeficiente de solubilidade (máxima quantidade de soluto que pode ser dissolvida em uma determinada quantidade de solvente a uma dada temperatura). As soluções podem ser classificadas de acordo com alguns critérios: - Quanto ao estado físico do solvente: • Sólidas: soluções em que o solvente está no estado sólido. Exemplo: ouro 18 quilates; • Líquidas: soluções em que o solvente está no estado líquido. Exemplo: água gaseificada; • Gasosas: soluções em que o solvente está no estado gasoso. Exemplo: ar atmosférico. - Quanto à natureza do soluto dissolvido: • Iônica: é a solução que apresenta um soluto de natureza iônica, ou seja, é capaz de sofrer o fenômeno da dissociação ou ionização. Exemplo: cloreto de sódio; • Molecular: é a solução que apresenta um soluto de natureza molecular, ou seja, não é capaz de íons na solução (não sofre ionização ou dissociação iônica). Exemplo: glicose. CONCENTRAÇÃO DE UM SOLUÇÃO A determinação das quantidades de soluto ou solvente, na forma de volume, massa ou qualquer outra medida quantitativa relacionada a uma solução é denominada concentração, como nos seguintes casos: • Concentração comum: é a relação entre a massa do soluto em gramas e o volume da solução em L. • Densidade: é a relação entre a massa e o volume da solução; • Título em massa: é a relação entre a massa do soluto ou do solvente e a massa da solução; • Título em volume: é a relação entre o volume do soluto ou do solvente e o volume da solução; • Ppm: é a relação de uma parte do soluto existente em um milhão de partes da solução; • Concentração em mol/L ou molaridade: é a relação entre o número de mol do soluto e o volume da solução em L. • Molalidade: é a relação entre o número de mol do soluto e a massa do solvente em Kg. • Fração molar: é a relação entre o número de mol do soluto ou do solvente e o número de mol da solução. DILUIÇÃO DE SOLUÇÕES É o procedimento realizado com uma solução que consiste em adicionar ou retirar (por meio de evaporação ou ebulição) solvente de uma solução preexistente, o que pode resultar em: • Adição de solvente a uma solução: a solução passa a apresentar uma concentração menor que a apresentada antes de receber nova quantidade de solvente; • Retirada de solvente de uma solução: a solução passa a apresentar uma concentração maior que a apresentada antes de perder certa quantidade de solvente. MISTURA DE SOLUÇÕES É o procedimento em que duas ou mais soluções são reunidas em um mesmo recipiente, como nos seguintes casos: • Mistura de soluções de mesmo soluto: resulta em uma solução que apresenta um valor de concentração intermediário ao das soluções que foram misturadas; • Mistura de soluções de solutos diferentes sem reação química: resulta em uma solução que apresenta novo valor de concentração para cada um dos solutos presentes; é como realizar uma diluição. • Mistura de soluções de solutos diferentes com reação química: resulta em uma solução que apresenta um ou mais solutos diferentes dos que estavam anteriormente nas soluções misturadas. https://brasilescola.uol.com.br/quimica/soluto-solvente.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/soluto-solvente.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/solucoes.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/solubilidade-curvas-solubilidade.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/coeficiente-solubilidade.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/coeficiente-solubilidade.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/concentracao-comum-c.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/densidade.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/titulo-ou-porcentagem-massa.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/titulo-volume-uma-solucao-quimica.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/partes-por-milhao-ppm.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/concentracao-mol-l-ou-molaridade.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/molalidade.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/fracao-molar.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/diluicao-solucoes.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/mistura-solucoes-mesmo-soluto-sem-reacao-quimica.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/mistura-solucoes-com-ocorrencia-reacoes-quimicas.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/mistura-solucoes-com-ocorrencia-reacoes-quimicas.htm Soluções – PARTE I 2 MISTURAS HETEROGÊNEAS (DISPERSÃO) Apresentam duas ou mais fases, onde a superfície de separação entre os diferentes aspectos pode ser identificada a olho nu ou com o uso da microscopia (óptica ou eletrônica). Numa mistura heterogênea, o componente em menor quantidade é denominado de disperso e em maior quantidade é denominado de dispersante (dispergente). A mistura heterogênea se subdivide em duas classificações: - Grosseira: quando as fases são identificadas a olho nu ou com o uso do microscópio óptico Exemplo: água + areia - Coloidal: quando as fases são identificadas com o uso do microscópio eletrônico Exemplo: manteiga Vamos estudar as diferenças dispersões coloidais e grosseiras antes de nos aprofundarmos no principal tópico: soluções. DISPERSÃO GROSSEIRA Em uma dispersão grosseira, as partículas do disperso são grandes agregados de átomos, íons ou moléculas, ou ainda agregados de macromoléculas ou macroíons, cujo diâmetro médio é maior do que 1 000 ângstrom ou 1 000 A (1 A° = 10-8cm ou 10-10 m). Nesse caso, as partículas do disperso possuem as seguintes características: + São observadas a olho nu ou com a ajuda de um microscópio comum. + São facilmente separadas do dispergente por um filtro comum. + Sofrem sedimentação espontânea no caso de terem densidade maior que a do dispergente, o que pode ser acelerado pelo uso de uma centrífuga comum. + Podemos utilizar um filtro comum como mecanismo de separação Exemplo: areia em água. DISPERSÃO COLOIDAL O termo dispersão coloidal ou colóide (que em grego significa cola) foi proposto pelo químico escocês Thomas Graham (1805-1869) para indicar misturas com características específicas e, de certa forma, intermediárias às dispersões grosseiras e às soluções. Nas dispersões coloidais, as partículas do disperso são pequenos agregados (micelas) de átomos, íons ou moléculas, ou ainda macromoléculas ou macroíons, cujo diâmetro médio varia entre 10 A e 1 000 A. Isso corresponde a partículas maiores do que as de um átomo ou de uma molécula e menores do que as que podem ser vistas a olho nu. Nesse caso, as partículas do disperso possuem as seguintes características: + Só podem ser observadas em um ultramicroscópio. No M.E, a iluminação é feita lateralmente, ou seja, só chegam ao observador os raios de luz difundidospela amostra examinada. + São separadas do dispergente apenas por um ultrafiltro. (poros muito pequenos, formando um colódio-nitrato de celulose) + Sofrem sedimentação somente pela ação de uma ultracentrífuga. Por exemplo, o leite é um coloide no qual vemos apenas uma fase branca, mas, sob o olhar do microscópio, percebemos que existem gorduras dispersas na água. O tamanho das partículas dispersas nos coloides está entre 10A° e 1000A° e elas não se sedimentam sob ação da gravidade, mas ficam dispersas em toda a extensão da dispersão. Para separá-las, pode-se usar uma ultracentrífuga. O sangue é outro exemplo de coloide. A seguir, temos uma amostra de sangue que a olho nu parece ser homogênea, mas no microscópio vemos os seus componentes. Soluções – PARTE I 3 Uma das propriedades que os coloides apresentam é a de dispersar a luz que atravessa suas partículas. O efeito óptico de espalhamento ou dispersão da luz provocada pelas partículas de uma dispersão coloidal é denominado de efeito Tyndall. Na ilustração acima podemos perceber que o laser atravessa a solução à esquerda sem sofrer dispersão, mas quando passa pelo recipiente B, a luz é dispersa (espalhada) e ao mesmo tempo refletida, o que nos permite vê-la. Por que o mesmo efeito não ocorre em A e B? O líquido presente no recipiente A é uma solução, enquanto o presente em B se refere a uma suspensão. Soluções se referem a misturas homogêneas, as partículas que as constituem são muito pequenas, se referem a íons, átomos ou moléculas. Já as partículas que compõem a solução B são denominadas suspensões coloidais ou simplesmente coloides. Estas são grandes o suficiente para refletir e dispersar a luz. Essa dispersão da luz é conhecida como efeito Tyndall, os coloides se apresentam translúcidos. A luz incidente é perceptível em razão das partículas que a reflete. Este fenômeno foi descrito pela primeira vez em 1857, pelo físico e químico inglês Michael Faraday (1791-1867). Mas ele foi explicado pelo físico irlandês John Tyndall (1820-1893) e por isto este efeito leva o seu nome. O efeito Tyndall é o que torna possível, por exemplo, observar as partículas de poeira suspensas no ar por meio de uma réstia de luz, observar as gotículas de água que formam a neblina por meio do farol do carro ou, ainda, observar o feixe luminoso de uma lanterna por meio de um recipiente contendo gelatina. Esse espalhamento da luz é seletivo, isto é, depende das dimensões das partículas dispersas e do comprimento de onda da radiação. Dessa forma, é possível que uma determinada cor de luz se manifeste de maneira mais acentuada do que outras. Mediante a mesma experiência, é possível detectar também o movimento aleatório das partículas na mistura. Esse é chamado de movimento Browniano. O movimento browniano é o movimento aleatório de partículas num fluido (líquido ou gás) como consequência dos choques entre todas as moléculas ou átomos presentes no fluido. O termo movimento browniano pode ser usado para se referir a uma grande diversidade de movimentos com partículas, com moléculas, e com ambos presentes em estados desde micro até macroscópicos em situações de organização caóticas, semicaóticas, ou de proporções matemáticas, principalmente em casos de modelagem, todos estes na área denominada Física de partículas. Exemplo: suspensão de grãos de pólen em água Existem vários tipos de misturas que são dispersões coloidais, por isso foi feita uma classificação desses coloides de acordo com o tipo de solvente e soluto que o compõem. Segundo essa classificação, temos cinco tipos de coloides, que são: 1- Espuma: Gás disperso em sólido ou líquido. Exemplos: pedra-pome, clara em neve, chantilly, esponja. 2- Emulsão: Líquido disperso em outro líquido ou sólido. Exemplos: leite, maionese, queijo e manteiga. 3- Sol: Sólido disperso num líquido. Exemplos: sangue, rubis, pérolas e solução de goma. 4- Gel: Líquido disperso num sólido. Exemplos: gel de cabelo, gelatina. 5- Aerossol: Sólido ou líquido disperso em gás. Exemplos: fumaça, neblina, nevoeiros, spray e umidificador de ar. Você sabe como se faz maionese? Para fazer maionese, basta colocar uma gema do ovo em um liquidificador, bater vigorosamente e acrescentar um pouco de óleo. Forma-se, assim, uma emulsão estável. Mas como isso acontece? Como o óleo e a água podem ser misturados? A razão fundamental está na presença das proteínas da gema. As moléculas de proteína envolvem as gotas de óleo, formando uma película hidrófila, ou seja, que possui afinidade com a água. A essas proteínas chamamos de coloides protetores ou agentes emulsificantes ou tensoativos. Soluções – PARTE I 4 O coloide protetor é uma dispersão coloidal liófila. adequada que, ao ser misturada a uma dispersão coloidal liófoba, atua como uma camada de solvatação. Exemplo: água + óleo + detergente (o detergente possui uma parte polar na cadeia e uma apolar , dissolvendo , assim , as duas substâncias) Muitas vezes, o mesmo sistema se enquadra em várias classificações. O leite, por exemplo, é uma solução aquosa de sais e açúcares; um coloide sol em relação às proteínas e uma emulsão em relação às gorduras. No leite, o agente emulsificante é uma proteína chamada caseína. Além disto, algumas partículas de gordura, grandes o suficiente para serem vistas ao microscópio comum, estão em suspensão.) MISTURA HOMOGÊNEA (SOLUÇÃO) As soluções encontram-se constantemente presentes na nossa vida. O ar que respiramos, a água que bebemos, os combustíveis que utilizamos, as ligas com as quais são fabricadas nossas joias e utensílios domésticos são todos exemplos de soluções. De modo geral, soluções são misturas homogêneas de duas ou mais substâncias. Apresentam uma única fase, possui todas as propriedades organolépticas e algumas propriedades físicas, como a densidade, constantes em toda sua extensão. Numa solução, o componente em menor quantidade em mol é denominado de soluto e o componente em maior quantidade em mol é denominado de solvente. solução = soluto + solvente De modo geral, para soluções de gás ou de sólido dissolvido em um líquido, o soluto é o gás ou o sólido, e o solvente, o líquido. Do ponto de vista químico, a água nem sempre é o solvente. Depende, portanto, da proporção em mol e das substâncias analisadas. Porém, forma a maior parte das soluções, originando as soluções aquosas. Existem substâncias que formam soluções em qualquer proporção, apresentando o que denominamos de miscibilidade infinita, como por exemplo a mistura de água e álcool. Podemos também citar as misturas gasosas, porém tendo a ressalva que a mistura de dois gases cujas densidades sejam bem distintas podem originar misturas não homogêneas (raro). Em uma solução, as partículas do soluto são átomos, íons ou moléculas, cujo diâmetro médio é menor do que 10 A e encontram-se totalmente dissolvidas no solvente (uniformemente distribuídas e espalhadas).Esse processo, denominado dissolução (dizemos que o soluto se dissolve no solvente ou que o solvente dissolve o soluto), está relacionado ao estabelecimento forças de atração entre as partículas das substâncias que constituem a solução. Como regra geral (portanto, sujeita a exceções) de solubilidade, temos: Substância polar é solúvel em substância polar e substância apoiar é solúvel em substância apolar (semelhante dissolve semelhante). Nesse caso, as partículas do soluto possuem as seguintes características: + Não podem ser observadas nem com a ajuda de um ultramicroscópio, embora atualmente exista um aparelho denominado microscópio de tunelamento eletrônico capaz de simular por computador a imagem dos átomos que compõem determinadas soluções sólidas (como o ouro de 18 quilates, por exemplo). + Não podem ser separadas do solvente por nenhum processo mecânico, como a ultracentrifugação ou a ultrafiltração.+ Só podem ser separadas do solvente por processos físicos, como a destilação, por exemplo. MECANISMO DA DISSOLUÇÃO Por que certas substâncias se misturam tão intimamente, a ponto de formar soluções, enquanto outras não se misturam? Por que a água se mistura com o álcool comum e não com a gasolina? Isso ocorre devido às forças intermoleculares que unem as partículas formadoras de cada substância, como citado anteriormente. Vamos acompanhar a visão microscópica da dissolução em alguns exemplos a seguir: EXEMPLO: CASO DA ÁGUA E DO ÁLCOOL COMUM Na água pura existem moléculas de água polares; No álcool comum (C2H5OH ) há moléculas também polares: Na gasolina há moléculas de C8H18 apolares: Soluções – PARTE I 5 Misturando água e álcool e água e gasolina, teremos duas situações: - Misturando água e álcool, forma-se uma solução, onde as moléculas se ligam por pontes de hidrogênio - Misturando água e gasolina, não se forma solução; as moléculas de água não encontram nas moléculas de gasolina “pontos de polaridade” onde possam de unir. EXEMPLO: DISSOLUÇÃO DO SAL COMUM EM ÁGUA Colocando-se sal de cozinha na água, a “extremidade negativa” de algumas moléculas de água tende a atrair os íons Na+ do reticulado cristalino do sal; e a “extremidade positiva” de outras moléculas de água tende a atrair os íons Cl- do reticulado. Desse modo, a água vai desfazendo o reticulado cristalino do NaCl , e os íons sódio e cloreto entram em solução, cada um deles envolvido por várias moléculas de água. Esse fenômeno é denominado solvatação dos íons. É importante notar que muitas soluções são coloridas e isso se deve a seus íons. Assim, por exemplo, são coloridas as soluções com os cátions: Cu+2(azul); Fe+3(amarelo); etc. e também as soluções com os ânions: MnO4-(violeta); Cr2O7-2(laranja); etc.. Será mais solúvel o sal em que, na sua respectiva dissolução, predominarem as forças de dissolução e solvatação exercidas pela água (ou outro solvente) em relação as forças de coesão entre os íons no estado sólido CLASSIFICAÇÃO DAS SOLUÇÕES 1) QUANTO AO ESTADO FÍSICO: Depende do estado físico do solvente • Solução sólida: Bronze (liga entre cobre e estanho) • Solução líquida: água + sal de cozinha • Solução gasosa: ar atmosférico Nas soluções líquidas, tendo como soluto um gás (bebida gaseificada) , temos como parâmetro de solubilidade a LEI DE HENRY : - quanto maior a pressão, maior a solubilidade - quanto maior a temperatura, menor a solubilidade Pontos de nucleação = fissuras do vidro ou impurezas da superfície propiciam a formação e retenção de pequenas bolhas, quebrando a homogeneidade. O mesmo acontece se houver acréscimo de sal, açúcar ou gelo, pois possuindo muitos poros, favorecem a formação desses pontos. Em rios e lagos, o aumento de temperatura provoca uma menor solubilidade do gás oxigênio dissolvido, causando a morte de peixes, etc.. Denominamos de poluição térmica Outro exemplo prático é em relação ao mergulho. Quanto maior a profundidade, o ar expirado se dissolve nos fluidos e tecidos do corpo (maior pressão), cresce a taxa de oxigênio e nitrogênio dissolvidos no sangue. Então, é preciso subir lentamente para que haja a descompressão e não ocorra a formação de bolhas - embolia. 2) QUANTO À CONDUÇÃO DE CORRENTE ELÉTRICA • iônica → conduz a corrente (presença de eletrólitos – íons com movimentação livre e intensa) H2O Ex : NaCl → Na+(aq) + Cl-(aq) Soluções – PARTE I 6 • molecular → não conduz a corrente a corrente (não- eletrólitos) H2O Ex : C12H22O11 → C12H22O11(aq) 3) QUANTO À CONCENTRAÇÃO DO SOLUTO • diluída: quantidade pequena de soluto em relação à solução (no máximo 0,1mol de soluto por litro de solução) • concentrada: quantidade elevada de soluto em relação à solução SOLUBILIDADE A maior parte das propriedades das soluções depende da quantidade relativa de seus componentes, tornando-se, portanto, importante retomar o conceito de solubilidade. É uma ideia quantitativa que indica a propriedade que uma substância possui de se dissolver em outra. Desta forma diz- se que o sal de cozinha é solúvel em água. A 20°C conseguimos dissolver 360 gramas de sal de cozinha em um litro de água. Esta quantidade varia com a temperatura. Esta quantidade máxima de soluto que pode ser dissolvida em uma quantidade fixa de solvente, em determinada condições de temperatura e pressão é chamada de coeficiente de solubilidade ou ponto de saturação. Este coeficiente de solubilidade é geralmente expresso em massa do soluto (em gramas) que pode ser dissolvido em um litro de solvente (ou massa do solvente) quando o solvente é sólido ou líquido. Exemplos: 360 gramas de cloreto de sódio (sal de cozinha) em 1000 gramas de água a temperatura de 20°C. 2050 gramas de sacarose (açúcar comum) em 1000 mililitros (1litro) de água a temperatura de 20°C. 0,0334 gramas de naftalina em 1000mL (1litro) de água a temperatura de 20°C. A quantidade de uma substância que se dissolve em outra varia significativamente conforme a natureza das substâncias envolvidas. A solubilidade de uma substância em um determinado solvente sofre ainda o efeito de fatores externos como a temperatura e a pressão. A temperatura quase sempre influi na solubilidade, enquanto a pressão torna seu efeito considerável quando o soluto é um gás. PODEMOS CLASSIFICAR AS SOLUÇÕES DE ACORDO COM O COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE (C.S): - Quando o soluto adicionado a um solvente atinge o seu máximo de solubilidade em uma quantidade limite de solvente diz-se que a solução assim preparada está saturada. Se adicionarmos uma quantidade maior que o C.S, mantendo à temperatura constante, iremos originar uma quantidade em excesso que irá se depositar no fundo do recipiente e vai ser denominado de corpo de fundo ou corpo de chão ou “excesso”. - Se a quantidade de soluto dissolvida é inferior ao valor estipulado pelo coeficiente de solubilidade ela será classificada como insaturada. Se a solução insaturada apresenta uma quantidade de soluto elevada, dissolvida, sem, no entanto, atingir o ponto de saturação podemos chamá-la de concentrada. Se apresentar uma pequena quantidade de soluto em relação ao solvente, ou seja, uma quantidade de soluto muito afastado do máximo que pode ser solubilizado, vamos classificá-la de diluída. - Certas condições especiais e artificiais de preparação são possíveis, em alguns casos, conseguir a solubilização de uma quantidade de soluto maior que a prevista pelo coeficiente de solubilidade. A solução assim obtida é denominada supersaturada, sendo extremamente instável, ou seja, facilmente ocorre a precipitação do excesso que estava dissolvido. Exemplos: Mel de abelha, água mineral com gás, refrigerantes, solução aquosa de acetato de sódio. O preparo de uma solução supersaturada é baseado no princípio que quanto maior a temperatura, maior a solubilidade. Aquecemos o sistema até que todo o excesso se dissolva, e resfriamos lentamente (sem que haja perturbação externa) para que o excesso continue dissolvido. Se acrescentarmos um grão do soluto analisado (chamado de gérmen de cristalização) irá precipitar todo o excesso. Soluções – PARTE I 7 CURVAS DE SOLUBILIDADE São gráficos que mostram a variação do coeficiente de solubilidade de uma substância, em um determinado solvente, em função da temperatura. É importante salientar que a variação de solubilidade apresentada por um soluto não pode ser prevista teoricamente, uma vez que, não se observaregularidades de comportamentos, portanto, a determinação do coeficiente de solubilidade deve ser realizada experimentalmente para cada substância. As curvas de solubilidade são significativas quando o soluto é um sólido e o solvente é líquido, pois neste caso a temperatura é o fator físico que influi de maneira perceptível na solubilidade. A tabela abaixo mostra a variação do coeficiente de solubilidade do açúcar (sacarose) em relação à temperatura para uma quantidade fixa de solvente (água): As tabelas de solubilidade podem ser transformadas em gráficos. Observe: 1) Se fizermos um gráfico do coeficiente de solubilidade do nitrato de potássio, KNO3, em água, iremos obter uma curva ascendente, característica de dissolução endotérmica. + temperatura + solubilidade As curvas de solubilidade são muito importantes, pois caracterizam cada substância pura. Duas substâncias puras diferentes podem ter a mesma solubilidade em um mesmo solvente, em dada temperatura, mas jamais terão a mesma curva de solubilidade. Então, podemos separar dois solutos em um solvente através da cristalização fracionada, baseado no princípio de que o resfriamento da solução iria provocar a cristalização de um dos solutos primeiramente. 2) Se fizermos um gráfico do coeficiente de solubilidade do hidróxido de cálcio, Ca(OH)2, em água, em função da temperatura, iremos obter uma curva descendente, característica de dissolução exotérmica. + temperatura – solubilidade . A dissolução de um gás em um líquido trata-se de dissoluções exotérmicas, onde quanto maior a temperatura e menor a pressão = menor a solubilidade (LEI DE HENRY) Soluções – PARTE I 8 Observe a dissolução de algumas substâncias em água: É interessante notar que, no instante da dissolução, muitos solutos “esfriam” a solução. Isso indica que a dissolução está absorvendo calor da solução (dissolução endotérmica). Nesse caso, a dissolução é facilitada pelo aquecimento da solução. É o que acontece com a maior parte das substâncias cuja solubilidade aumenta com a temperatura (curvas ascendentes). Pelo contrário, as substâncias que se dissolvem com liberação de calor (dissolução exotérmica) tendem a ser menos solúveis a quente (curva descendente). No gráfico acima notamos que, a 20°C, o ponto X representa uma solução não-saturada; Y, uma solução saturada; Z, uma solução supersaturada. Podemos concluir que, na prática, só poderemos usar as soluções que estão “abaixo” da curva de solubilidade, pois acima dessa curva as soluções seriam supersaturadas e, portanto, todo o excesso do soluto tenderia a se precipitar. DISSOLUÇÃO DE COMPOSTOS HIDRATADOS Dizemos que um composto é hidratado quando possui moléculas de água como parte integrante de seu arranjo cristalino. Cada grau de hidratação diferente atribui ao composto propriedades físicas específicas; assim, por exemplo, os compostos cloreto de cálcio hexa-hidratado, CaCI2 . 6H20, cloreto de cálcio tetra-hidratado, CaCI2 . 4H2O, e cloreto de cálcio di-hidratado, CaCl2. 2H20, possuem propriedades físicas (como o coeficiente de solubilidade) distintas. Se durante a dissolução de um soluto hidratado (em determinado solvente), temperaturas crescentes, houver mudança do grau de hidratação do composto, a curva de solubilidade apresentará pontos de inflexão. Os pontos de inflexão determinam mudanças bruscas na inclinação da curva de solubilidade. Veja na tabela a seguir como varia o coeficiente de solubilidade do sulfato de sódio deca- hidratado, Na2SO4 .10H20, em água, com o aumento de temperatura. Note que quando a temperatura atinge a faixa entre 30 C e 40 C, ocorre a desidratação do sulfato de sódio deca- hidratado, Na2SO4 .10H20 e a consequente formação do sulfato de sódio anidro, Na2SO4. Na verdade, verifica-se experimentalmente que essa mudança ocorre a exatamente 32,4 °C. 32,4C Na2 SO4 .10 H20(aq) → Na2 SO4(aq) + 10 H2O As propriedades físicas (como o coeficiente de solubilidade), portanto, sofrem uma mudança brusca. Se fizermos um gráfico dos valores dos coeficientes de solubilidade do sulfato de sódio deca-hidratado, Na2 SO4 .10 H20 e do sulfato de sódio anidro, Na2SO4 em água, em função da temperatura, iremos observar um ponto de inflexão na temperatura de 32,4 °C. Soluções – PARTE I 9 Outros exemplos: RESUMINDO: PREPARANDO UMA SOLUÇÃO Digamos que um químico queira preparar 1L de solução de sacarose, açúcar, com uma concentração de 12 g/L, então os procedimentos são os seguintes: (1) O soluto (açúcar) é pesado (12 gramas) numa balança analítica utilizando um vidro de relógio ou béquer; (2) adiciona-se solvente (água) para dissolver o soluto e mexe a mistura com um bastão de vidro, (3) com o auxílio do bastão de vidro e um funil comum, a solução presente no béquer é transferida para um balão volumétrico; (4) para garantir que não fique parte do soluto no béquer, adiciona mais água com auxílio de uma pisseta para "lavar" o béquer garantindo a completa dissolução de possíveis grãos de açúcar, em seguida, (5) adiciona-se um pouco de água destilada (usada desde o início) e agita-se até que todo o açúcar se dissolva. Finalmente, (6) acrescenta-se água com o auxílio da pisseta até atingir a marca de um litro. Pronto, sua solução estar preparada para ser utilizada nas reações. INTERPRETANDO O RÓTULO DE UMA SOLUÇÃO A legenda da foto ao lado, traz as seguintes informações: o NaOH(aq) indica que a substância dissolvida (soluto) é o NaOH e que o solvente é a água. O termo C = 10 g/L indica uma solução aquosa de NaOH, de concentração igual a 10 g/L. E ainda, que cada 1L da solução contém 10 g de NaOH. Ou seja, não necessariamente nós temos 1L naquele balão. Trata-se de uma proporção. NÃO CONFUNDA DISSOLVER COM DILUIR Quando se mistura o pó para refresco em água e mexer bem, o pó está sendo dissolvido na solvente água. Agora, ao se acrescentar mais solvente à solução para diminuir a concentração, ocorrerá uma diluição. Logo se seu refresco está “muito forte” (concentração alta), basta adicionar água até que a concentração fique ao seu gosto. https://4.bp.blogspot.com/-2lP5XfjxEiI/UadVUFWky8I/AAAAAAAABgY/uPYvfIH0K2Y/s1600/Sol.jpg https://4.bp.blogspot.com/-EA3HEwdqR3k/UadVfzZxIQI/AAAAAAAABgg/UYmRiWKywrA/s1600/solu%C3%A7%C3%A3o.jpg Soluções – PARTE I 10 EXPRESSÕES FÍSICAS Não dependem da massa molar do soluto ► TÍTULO EM MASSA O Título em massa (T) é uma modalidade de concentração de soluções que relaciona a massa do soluto ou do solvente com a massa da solução. Por essa razão, ele sempre expressa o quantitativo do soluto ou do solvente em relação à solução, ou seja, sempre que calculamos o título em massa, seu resultado refere-se ao soluto na solução. A massa da solução é a soma entre a massa do soluto (m1) e a massa do solvente (m2). m = m1 + m2 A fórmula utilizada para calcular o título em massa do soluto é: T = m1 m T = título em massa do soluto m1 = massa do soluto m = massa da solução ou T = m1 m1 + m2 Nos cálculos com o título em massa, devemos utilizar as massas do soluto, solvente e da solução sempre na mesma unidade. Assim, como se trata de uma relação entre massas, as unidades são divididas; logo, o título em massa não possui unidade de medida. O título possibilita determinar a porcentagem de soluto ou solvente na solução, ou seja, relacionar a PARTE com o TODO. Portanto, o título é sempre um número menor que 1. Vale ressaltar que sempre calculamos a porcentagem a partir do título em massa. A partir do valor do título de uma solução, podemos calcular a porcentagem do soluto e do solvente por meioda seguinte fórmula: P = T . 100 P = porcentagem T = título em massa Exemplo: Qual a porcentagem de soluto em uma solução formada pela dissolução de 10g de soluto em 90g de solvente? T = m1 = 10\ 100 = 0,1, que multiplicado por 100, m temos 0,1 x 100 = 10% Interpretando: Uma solução possui título em massa de 0, 2. Significa: 20% soluto 80% solvente Exemplos de cálculos com o título em massa 1º exemplo: (FO-DIAMANTINA-MG) Quantos gramas de água são necessários para preparar uma solução a 20%, em peso, usando 80 g de soluto? a) 400 b) 500 c) 180 d) 320 e) 480 Dados fornecidos pelo exercício: Porcentagem = 20% Massa do soluto (m1) = 80g Massa de água (m2) = ? Passo 1: transformar a porcentagem dada em título. P = T . 100 20 = T . 100 T = 20 100 T = 0,2 Passo 2: utilizar os dados na fórmula a seguir para determinar a massa de água. T = m1 m1 + m2 0,2 = 80 80 + m2 0,2. (80 + m2) = 80 16 + 0,2.m2 = 80 0,2.m2 = 80 – 16 m2 = 64 0,2 m2 = 320g 2º exemplo: (UFMS) A sacarose é um carboidrato muito solúvel em água; para saturar 0,5 L de água pura (d = 1,0 g/mL) à temperatura de 20°C, são necessários 1000 g desse açúcar. Qual é, aproximadamente, a concentração dessa solução em porcentagem (m/m)? a) 50 %. b) 25 %. c) 78 %. d) 67 %. e) 90 %. Dados fornecidos pelo exercício: Porcentagem = ? Massa do soluto (m1) = 1000 g Volume de água (V2) = 0,5 L ou 500 mL Densidade da água (d2) = 1 g/mL Passo 1: calcular a massa do solvente utilizada no preparo da solução a partir da fórmula da densidade. Soluções – PARTE I 11 d2 = m2 V2 1 = m2 500 m2 = 500g Passo 2: utilizar os dados na fórmula a seguir para determinar o título em massa. T = m1 m1 + m2 T = 1000 1000 + 500 T = 1000 1000 + 500 T = 1000 1500 T = 0,67 (aproximadamente) Passo 3: calcular a porcentagem a partir do título em massa encontrado. P = T . 100 P = 0,67 . 100 P = 67% ► TÍTULO EM VOLUME OU PORCENTAGEM EM VOLUME Se pegarmos uma garrafa com vinho, podemos ler no rótulo o teor alcoólico, por exemplo 12%. Esta porcentagem representa 12 volumes de álcool que existe em 100 volumes de vinho. Vamos chamar esta expressão de porcentagem em volume (V/V). volume = V1 V Onde V = volume da solução, que não corresponde necessariamente a soma de V1 + V2. Essa porcentagem em volume é denominada de Gay-Lussac (°GL). O volume da solução não é necessariamente igual à soma do volume do solvente com o volume do soluto (embora muitas vezes a diferença possa ser considerada desprezível). Isso ocorre porque as forças intermoleculares que existem nesses líquidos influenciam no volume final. Na solução, por exemplo, de álcool com a água, ocorre uma contração do volume total da solução; ou seja, o volume final será menor do que se somássemos o volume do álcool e da água isolados. Isso se dá porque as moléculas de álcool estabelecem ligações ou pontes de hidrogênio com as moléculas da água, diminuindo os espaços entre elas. Portanto, nesse e nos outros casos, o volume da solução deve ser medido experimentalmente quando não forem fornecidos no exercício. Portanto, observamos que quando misturamos dois líquidos que possuem mesma polaridade e características de forças intermoleculares semelhantes, pode haver uma aproximação entre as moléculas dos líquidos, provocando, assim, uma contração de volume. BEBIDAS ALCOÓLICAS Vodka (40%): cada 100 volumes de vodka tem 40 volumes de álcool. Campari (28,5%): cada 100 volumes de campari tem 28,5 volumes de álcool. Uísque (43%): cada 100 volumes de uísque têm 43 volumes de álcool. ► CONCENTRAÇÃO EM PPM (PARTES POR MILHÃO) Quando trabalhamos com soluções em que a quantidade de soluto dissolvida é muito pequena, costuma-se utilizar a unidade ppm, que significa partes por milhão. Por exemplo, se dissermos que a concentração de uma solução é de 50 ppm, significa que existem 50 partes do soluto dissolvidos em um milhão de partes da solução. Visto que as soluções com as quais se trabalha o ppm são bastante diluídas, a massa ou o volume da solução é praticamente igual à massa ou volume do solvente. Se estivermos trabalhando com soluções líquidas ou sólidas, o ppm é expresso em massa; porém quando forem gasosas, o ppm deve ser expresso em volume. Por exemplo, o padrão aceitável para a concentração de monóxido de carbono, CO, no ar é de 9 ppm, o que quer dizer que deve haver 9 L de monóxido de carbono em cada 1 milhão de litros de ar. Porém, em cidades grandes, como São Paulo, já foram registrados índices de 13,4 ppm. Conforme esse exemplo ilustra, o ppm geralmente é usado referindo-se a fatores relacionados à poluição, tais como índices máximos permitidos de gases poluentes no ar, de metais pesados (como o chumbo) nas águas de abastecimentos, de produtos químicos que contaminam rios e lagos, e assim por diante. Além disso, o ppm também é usado em produtos de higiene e alimentos. Por exemplo, os cremes dentais costumam trazer em seus rótulos a quantidade em ppm de flúor (na forma de algum sal) que eles apresentam. Os corantes dos produtos alimentícios podem conter metais pesados, como chumbo e cobre, que também são mensurados em ppm. Soluções – PARTE I 12 Nos casos citados, usamos a mesma unidade para a parte do soluto e para a parte da solução. Porém, existem algumas relações de unidade que correspondem ao ppm. Um exemplo é: 1 ppm = 1 mg 1 kg Isso ocorre porque 1 mg é igual a 1 . 10-3g e 1 kg é o mesmo que 1 . 103g, assim, temos: 1 ppm = 1 . 10-3g 1 . 103g 1 ppm = 1 . 10-6g 1 . g 1 ppm = 1 g 106g As relações que resultam em ppm são: Vejamos um exemplo de como utilizar essa unidade para resolver exercícios: Um refrigerante contém 0,1% em massa de benzoato de sódio. Qual o valor dessa concentração em partes por milhão (ppm)? Resolução: 100 g de refrigerante --- 0,1 g de benzoato de sódio 106 g (um milhão) --- x x = 0,1 g/100g x = 1000 g Há 1000 g de benzoato de sódio em 1 milhão de gramas do refrigerante, ou seja, sua concentração é de 1000 ppm. Existem casos em que a solução está tão diluída que é necessário usar partes por bilhão (ppb) ou até partes por trilhão (ppt). Suas fórmulas são, respectivamente: 1 ppb = 1 parte de soluto 109 partes de solução 1 ppt = 1 parte de soluto 1012 partes de solução ► CONCENTRAÇÃO COMUM (CONCENTRAÇÃO g\L) A concentração comum nada mais é do que a relação matemática estabelecida entre a massa do soluto dissolvida em certo volume de solução, sendo representada pela seguinte expressão matemática: C = m1 V • m1 = massa do soluto • V = volume da solução • C = concentração comum As unidades de medida que rotineiramente estão relacionadas com a concentração comum estão listadas abaixo. Vale destacar que a primeira letra se refere à massa do soluto, e a segunda, ao volume da solução: • g/L (massa em gramas e volume em litros). Trata-se da unidade mais utilizada; • mg/L (massa em miligramas e volume em litros); • g/mL (massa em gramas e volume em mililitros); • mg/ mL (massa em miligramas e volume em mililitros); A concentração comum está muito presente no nosso dia a dia, como quando utilizamos uma solução nasal para desentupir as narinas, na preparação do soro caseiro ou ainda quando fazemos a medida da quantidade de glicose no nosso sangue.Em todos esses casos, há algo em comum: a dosagem da quantidade de soluto dissolvida em certa quantidade de volume de solução. Soluções – PARTE I 13 A concentração também é muito usada para indicar a composição de alimentos, medicamentos e materiais de limpeza e higiene líquidos. Observe o rótulo do leite integral a seguir em que é relacionada a concentração de vários nutrientes, como carboidratos, proteínas e gorduras totais presentes em 200 mL da solução. Por exemplo, em cada 200 ml do leite, existem 9 g de carboidratos. A partir da transformação dessa quantidade de leite para litros e dos cálculos conforme o mostrado a seguir, a concentração existente de carboidratos é de 45 g/L. • Transformação da unidade do volume para o Sistema Internacional, ou seja, de mL para L: • Cálculo da concentração de carboidratos no leite: Isso significa que, para cada litro desse leite, são encontrados 45 g de carboidratos. Podemos interpretar, então, que para uma solução aquosa de cloreto de sódio com concentração comum igual a 360 g/L, a cada litro de solução (água mais cloreto de sódio) tem uma massa de cloreto de sódio igual a 360 gramas. Digamos que houvesse 5,0 g de sal (NaCl) em 500 mL de água e, depois de misturarmos bem, notássemos que o volume da solução havia permanecido em 500 mL. A partir desse experimento, conseguimos encontrar os seguintes dados: Massa do soluto (m1) = 5,0 g Volume do solvente (V2)= 500 mL Volume da solução (V) = 500,0 mL Podemos calcular a concentração comum por meio da seguinte fórmula matemática: Vamos usar essa fórmula para descobrir qual é a concentração da solução citada no início, antes, porém, veja quais são as unidades usadas no Sistema Internacional de Unidades (SI): m1= grama (g) V = litro (L) C = g/L Veja que a unidade do volume é em litro, portanto, precisamos transformar o volume da solução, que está em mL (mililitros), para litros (L): 1 L ----------- 1000 mL x ----------- 500 mL x = 0,5 L Agora sim podemos substituir esses dados na fórmula: C = m1 v C = _5,0 g 0,5 L C = 10 g/L Isso significa que em cada litro da solução existem 10 g de sal. Digamos que a dividíssemos em três alíquotas, ou seja, três amostras diferentes da solução, que conteriam respectivamente 0,1 L, 0,3 L e 0,4 L. Podemos descobrir a massa de NaCl dissolvida em cada uma dessas alíquotas por meio de uma regra de três simples: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/carboidratos.htm https://brasilescola.uol.com.br/biologia/proteinas.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/concentracao-comum-c.htm Soluções – PARTE I 14 1ª alíquota 2ª alíquota 3ª alíquota 0,5 L ----- 5,0 g 0,5 L ----- 5,0 g 0,5 L ----- 5,0 g 0,1L ----- y 0,3 L ----- w 0,4 L ----- z y = 1,0 g w = 3,0 g z = 4,0 g Agora, veja o que acontece se calcularmos novamente a concentração comum para cada uma dessas alíquotas: 1ª alíquota: 2ª alíquota: 3ª alíquota: C = _1,0 g C = _3,0 g C = _4,0 g 0,1 L 0,3 L 0,4 L C = 10 g/L C = 10 g/L C = 10 g/L A concentração é a mesma que a concentração inicial. Se não alterarmos a quantidade de soluto nem de solvente, a concentração será a mesma em qualquer alíquota da solução. Isso acontece porque, se por um lado o volume é menor, a massa de soluto dissolvido também é menor, de modo proporcional. Assim, a concentração em massa não depende da quantidade da solução. ► DENSIDADE A densidade é uma propriedade física que tem por função relacionar a massa da matéria e o volume que ela ocupa, o que resulta na seguinte equação: d = m V Quando estamos estudando uma solução, a leitura da fórmula da densidade para ela seria: • d = densidade da solução • m = massa da solução • V = volume da solução • Para realizar cálculos que envolvem a densidade de uma solução, devemos ter clara a sua definição, isto é, a solução é uma mistura formada pela adição de um soluto em um solvente. Assim, trata-se da união de duas outras matérias, cada uma com seu volume e massa. Por esse motivo, podemos reescrever a fórmula da densidade de uma solução da seguinte forma: d = m1 + m2 V1 + V2 m1 = massa do soluto m2 = massa do solvente V1 = volume do soluto V2 = volume do solvente Quanto maior a quantidade de soluto adicionado ao solvente, mais a densidade da solução sofrerá alteração. Por essa razão, a densidade também pode ser considerada uma modalidade de determinação da concentração. As unidades de medida mais utilizadas para a densidade no estudo de soluções são: • g/L • g/mL • g/cm3 • Kg/L Assim, a leitura que devemos fazer quando um determinado exercício fornecer uma densidade igual a 0,8 g/mL, por exemplo, é a de que, a cada 1 mL daquela solução, a resultante das massas do soluto e do solvente é de 0,8 gramas. Vejamos um exemplo: 520 mL de uma solução aquosa foram preparados pela adição de certa massa de KOH em 300 mL de água. Determine a massa de soluto presente nessa solução. Dados: densidade da solução igual a 1,50 g/mL; densidade da água igual a 1,0 g/mL. Dados do exercício: d = 1,50 g/mL V = 520 mL m1 = ? d2 = 1 g/mL V2 = 300 mL O exercício forneceu o volume e a densidade da água. Com esses dois dados, podemos calcular a massa do solvente pela seguinte relação: d2 = m2 V2 1 = m2 300 m2 = 300.1 m2 = 300 g Com a densidade, o volume da solução e a massa do solvente, podemos calcular a massa do soluto por meio da seguinte relação: d = m1 + m2 V 1,5 = m1 + 300 520 m1 + 300 = 1,5.520 m1 + 300 = 780 m1 = 780 - 300 m1 = 480 g https://www.manualdaquimica.com/fisico-quimica/solucoes-quimicas.htm https://www.manualdaquimica.com/fisico-quimica/concentracao.htm Soluções – PARTE I 15 ► RELAÇÃO ENTRE AS EXPRESSÕES FÍSICAS C = m1 → m1 = C . V V T = m1 → m1 = T . m m C . V = T . m C = T . m (I) V Da fórmula da densidade, temos: d = m V Então, podemos fazer a seguinte substituição em (I): C = T . d É importante lembrar que a concentração comum (C) e a densidade devem estar nas mesmas unidades. Caso a concentração comum esteja em g\L e a densidade em g\ml, podemos ajustar da seguinte forma: C = T . d. 1000 Ou C = % . d . 10 Exemplo: “Numa estação de tratamento de água, adicionou-se cloro até 0,4% de massa. A densidade da solução final era de 1,0 g/mL. Qual será a concentração de cloro nessa solução em g/L?” Resolução: Dados: d = 1,0 g/mL T = 0,4 %= 0,004 C = ? g/L C = T . d . 1000 C = 0,004 . 1g\ml. 1000 C = 4 g/L EXPRESSÕES QUÍMICAS Dependem da massa molar do soluto ► FRAÇÃO EM QUANTIDADE DE MATÉRIA OU FRAÇÃO MOLAR (X) A fração molar é um número adimensional (sem unidade de grandeza) que relaciona a parte de uma mistura com o total. É frequentemente utilizada para indicar a porcentagem molar de uma substância – número de mol do soluto dividido pelo número de mol da solução (soluto + solvente); assim como em balanços de massa. A fração em quantidade de matéria do soluto (X1) em uma solução é a relação entre a quantidade de matéria do soluto (n1) e a quantidade de matéria da solução (n). X1 = n1 = n1 (fração molar do soluto ) n n1 + n2 X2 = n2 = n2 (fração molar do solvente ) n n1+ n2 Vale lembrar que a soma das frações molares de todos os componentes de uma mistura deve ser sempre igual a 1. Exemplo: Uma solução de NaCl foi preparada a partir de 250mL de água pura destilada e 12g do soluto. Calcular a fração molar do sal na solução. Primeiramente, deve-se calcular o número de mol do NaCl dividindo-se a massa adicionada à solução pela sua massa molar: n NaCl =12 = 0,205 mol 58,5 Em seguida, calcula-se o número de mol de H2O contidos em 250mL (250g). Dividimos esta massa por sua massa molar. n H2O = 250 = 13,89 mol 18 Assim, a fração molar do soluto é: Em percentual: Portanto, quando se diz que uma solução possui, por exemplo, fração molar do soluto igual a 0,3, concluímos que para cada 1 mol de solução, temos 0,3 mol de soluto e 0,7mol de solvente. Ou seja, informa, em mols, a proporção de soluto e solvente na solução, podendo, então, ser expressa em porcentagem. https://www.infoescola.com/quimica/substancia-quimica/ https://www.infoescola.com/quimica/solucoes/ Soluções – PARTE I 16 ► CONCENTRAÇÃO MOLAL OU MOLALIDADE (W) A molalidade é a única expressão de concentração que relaciona quantidade de soluto dissolvido em determinada quantidade de solvente (e não de solução). A molalidade (w) indica a quantidade de matéria de soluto (n1) que se encontra dissolvida numa massa de 1 quilograma de solvente (m2). W = n1 m2 (kg) A molalidade não depende da variação de temperatura, pois não está relacionada ao volume (igualmente ao título e fração molar). É importante observar que na molalidade, por definição, a massa do solvente deve ser expressa em quilogramas. Note que se relacionarmos a quantidade de matéria do soluto por gramas toneladas de solvente não expressaremos a molalidade. Quando se diz, por exemplo, que uma solução apresenta molalidade igual 2 mol/kg ou que uma solução é 2 molal, isso significa que em cada quilograma do solvente (e não da solução) existem 2 mol de soluto dissolvidos. Exemplo: (UFF-RJ-Adaptada) A glicose, com fórmula estrutural C6H12O6, é um açúcar simples e é também a principal fonte de energia para os seres humanos e outros vertebrados. Açúcares mais complexos podem ser convertidos em glicose. Numa série de reações, a glicose combina-se com o oxigênio que respiramos e produz, após muitos compostos intermediários, dióxido de carbono e água com liberação de energia. A alimentação intravenosa hospitalar consiste usualmente em uma solução de glicose em água com adição de sais minerais. Considerando que 1,50 g de glicose sejam dissolvidos em 64,0 g de água, qual será a molalidade da solução resultante? a) 0,13 b) 0,20 c) 0,40 d) 0,31 e) 0,41 Os dados fornecidos pelo exercício são: • Massa do soluto (m1): 1,5 g • Massa do solvente (m2): 64 g • Fórmula molecular do soluto: C6H12O6 Para determinar a molalidade da solução, é interessante realizar os seguintes passos: 1º Passo: Transformar a massa do solvente de g para Kg. Para isso, basta dividir a massa fornecida, 64 g, por 1000, o que resulta em 0,064 Kg. 2º Passo: Transformar a massa do soluto em mol. 1mol ---- 180g X ---- 1,5g X = 0,008mol 3º Passo: Utilizar os dados fornecidos e encontrados nos passos anteriores na seguinte expressão: W = n1 m2 W = 0,008 0,064 W = 0,13 molal (aproximadamente) ► CONCENTRAÇÃO EM QUANTIDADE DE MATÉRIA OU CONCENTRAÇÃO MOLAR OU CONCENTRAÇÃO EM MOL\L OU MOLARIDADE Em cálculos que envolvem reações químicas o número de mols é mais prático e os químicos frequentemente usam uma unidade de concentração que é baseada na quantidade de mols de soluto numa solução. Esta expressão de concentração é designada por: quantidade de matéria, em mols, por volume da solução. Assim uma solução de concentração 5 mols/L ou 5M de cloreto de sódio contém 5 mols de NaCl por litro de solução. Em soluções aquosas diluídas (geralmente uma concentração igual ou inferior a 0,1mol\l), as concentrações expressas em molaridade e molalidade são iguais numericamente. No rótulo de um frasco de água oxigenada, lê-se 10 volumes. O que isso significa? Isso significa que a decomposição de 1L da solução de peróxido de hidrogênio, por ação da luz ou calor, produz 10L de gás oxigênio nas CNTP. A decomposição dá-se de acordo com a equação: 2H2O2 → 2H2O + O2(g) Logo, podemos relacionar o volume de gás oxigênio, nas CNTP, com a quantidade em mol de H2O2 presente na solução. Considerando 1L de água oxigenada: 2mol de 2H2O2 → 1mol O2(g) 2mol de 2H2O2 → 22,4L de O2(g) X → 10L de O2(g) X = 0,9mol \ L Portanto: [H2O2] = 0,9 mol \ L ou 0,9M Soluções – PARTE I 17 Concentração de íons em solução Em soluções diluídas, os compostos iônicos se dissolvem em água produzindo íons por dissociação. Observe que a dissolução de um mol de partículas de NaCl forma um mol de íons Na+ e um mol de íons de Cl-, totalizando 2 mols de íons em solução. Se tivermos uma solução de cloreto de sódio de concentração 2,5 mols/L, teremos 2,5 mols de Na+ e de Cl-, totalizando 5 mols por litro de íons em solução. Observe uma solução de cloreto de cálcio 0,5M: ESQUEMA PRÁTICO PARA SAIS SOLÚVEIS 1AxBy → xA+y + yB-x Então: Al2(SO4)3 → 2Al+3 + 3SO4-2 1M 2M 3M 0,5M 1M 1,5M Conclusão: A concentração molar de íons em solução está relacionada a proporção em mols, que pode ser estabelecido por um simples balanceamento da dissociação. Vejamos outro exemplo: 1. Sulfato de cálcio -2,5M CaSO4 → cada partícula tem um íon cálcio e um íon sulfato, logo 2,5 partículas terão 2,5 íons cálcio e 2,5 íons sulfato, num total de 5 íons por partícula, ou 5 mols de íons por mol de partículas Porém, na prática, nenhum composto possui um grau de dissociação igual a 100%. Quando não for citado na questão, consideramos que o grau de dissociação é igual a 100%. Nos casos onde o grau de dissociação for considerado, devemos trabalhar em função do valor dado. Observe: 2. Ácido sulfúrico → 2M e = 60% 1H2SO4 → 2H+ + SO4-2 2M 4M 2M (considerando 100% de ionização) Considerando 60% de 2M, temos somente 1,2M. Então: 1H2SO4 → 2H+ + SO4-2 1,2M 2,4M 1,2M (considerando 60% de ionização) Resumindo: Primeiro calcular quantos do total se dissociará em íons após a adição de água. 2 mols .............. 100% X mols ................. 60% X = 1,2 mols que se ionizarão quando em solução aquosa formando íons hidrogênio na proporção abaixo. Logo teremos a ionização de 1,2 mols do ácido em 2,4 mols de íons hidrogênio e 1,2 mols de íons sulfato, num total de 3,6 mols de íons dissociados. 0,8 mols não sofreram ionização e vão ficar dissolvidos na água na forma molecular, mas são partículas, logo o total de partículas na solução aquosa será igual a: 2,4 + 1,2 + 0,8 = 4,4 mols de partículas por litro de solução. Relação entre molaridade e concentração comum Soluções – PARTE I 18 MISTURAS SEM REAÇÕES Diluição: ocorre quando adicionamos água. O volume da solução aumenta sua concentração diminui, logo são inversamente proporcionais. A massa de soluto permanece inalterada. Concentração: ocorre quando retiramos água de uma solução por evaporação ou adicionamos mais soluto. A concentração aumenta. Numa diluição, como a quantidade de soluto inicial = quantidade de soluto final, temos: FATOR DE DILUIÇÃO Diluição refere-se ao processo de preparar uma solução de menor concentração a partir de concentrações mais altas. Assim, o volume da solução deinteresse é combinado com o volume de solvente adequado, alcançando a concentração que se deseja. Portanto, o fator de diluição é o número total de volumes em que o seu material será dissolvido. As soluções de diluição são um processo necessário no laboratório, pois as soluções de estoque são frequentemente compradas e armazenadas em formas muito concentradas. Para que as soluções possam ser usadas (numa titulação, por exemplo), elas devem ser precisamente diluídas, obtendo uma concentração conhecida e menor. Para fazer uma diluição, você adiciona uma pequena quantidade de uma solução estoque a uma quantidade de solvente. A solução resultante contém a quantidade de soluto originalmente retirada da solução estoque, dispersa em um volume maior. Para calcular o valor de diluição é preciso usar a fórmula: C1 x V1 = C2 x V2 C1= concentração antes da diluição (solução estoque) V1= volume antes da diluição C2= concentração após a diluição (nova solução) V2= volume após a diluição *Ao calcular os fatores de diluição, é importante que as unidades de volume e concentração sejam as mesmas. A quantidade de solvente a ser adicionada é igual a V2-V1. O fator de diluição é frequentemente expresso usando expoentes, 1: 100 (10-2) 1:1000 (10-3) e assim por diante. DILUIÇÕES SERIADAS Uma diluição seriada é uma técnica na qual se realizam várias diluições progressivas. Inicia com a solução mais concentrada chegando a soluções menos concentradas, amplificando o fator de diluição rapidamente. A fonte do material de diluição (soluto) para cada etapa é proveniente do material diluído da etapa anterior. Em uma diluição em série, o fator de diluição total é o produto dos fatores de diluição em cada etapa. Assim, se você tiver uma diluição 1/2, seu fator de diluição é 2, todas as diluições seguintes serão multiplicadas por 2. Para ter 1 mL de solução, como no exemplo abaixo, você terá a adição de 0,1 ml do concentrado mais 0,9 mL do diluente. Diluições em série são usadas para criar com precisão soluções extremamente diluídas, bem como soluções para experimentos que exigem uma curva de concentração com uma escala exponencial ou logarítmica. A técnica é útil quando há escassez do volume do concentrado ou do diluente, havendo necessidade de minimizar seu uso, ou quando há necessidade de diversas diluições, por exemplo, na determinação de um título ou na contagem de microrganismos. https://kasvi.com.br/wp-content/uploads/2018/05/tubos1.png Soluções – PARTE I 19 MISTURA DE SOLUÇÕES DE SOLUTOS DIFERENTES (não há reação) A mistura de soluções com solutos diferentes sem reação química é aquela em que não existe interação química entre os participantes, ou seja, após a mistura, os solutos permanecem inalterados. Um dos caminhos para identificar uma mistura de soluções de solutos diferentes sem reação química é analisar a composição dos solutos presentes. Se os solutos apresentarem o mesmo cátion (por exemplo, NaOH e NaCl) ou o mesmo ânion (KOH e AgOH), já é um fator que indica que não houve interação ou reação química entre os solutos. Um exemplo prático para ilustrar o que seria uma mistura de soluções de solutos diferentes sem reação é quando adicionamos uma solução de cloreto de sódio (NaCl) a uma solução de sacarose (C12H22O11): Mistura de uma solução de NaCl com outra de C12H22O11 Podemos concluir, então, que, em uma mistura de soluções de solutos diferentes sem reação química: 1. Os solutos misturados não sofrem alterações químicas, ou seja, no exemplo dado, a solução final possui NaCl e C12H22O11; 2. O volume (V) do solvente no qual o NaCl e o C12H22O11 estão inseridos é maior do que antes da mistura. • Volume da solução do NaCl antes da mistura = 300 mL / Volume da solução em que está o NaCl depois da mistura = 800 mL. • Volume da solução do C12H22O11 antes da mistura = 500 mL / Volume da solução em que está o C12H22O11 depois da mistura = 800 mL. OBS.: O volume da solução resultante ou final (Vf) é determinado pela soma dos volumes das soluções misturadas (volume da solução 1 - V1 e volume da solução 2- V2): Vf = V1 + V2 3. A massa (m1) de NaCl e de C12H22O11 que estavam nas soluções antes da mistura permanecem da mesma forma na solução final. • Massa (m1) do NaCl antes da mistura = 50 gramas / Massa do NaCl depois da mistura = 50 gramas • Massa (m1) do C12H22O11 antes da mistura = 150 gramas / Massa do C12H22O11 depois da mistura = 150 gramas 4. Se não houve alteração na massa de nenhum dos solutos, logicamente o número de mols dos solutos (n1) utilizados também não sofre alteração. Portanto, quando há a mistura de duas soluções de solutos diferentes, que não reagem entre si, ocorre uma diluição em ambas as soluções, porque somente o volume final das duas soluções estará sendo alterado. Vamos observar o exemplo abaixo: Na solução final: Ou M1V1 = M2V2 Para o NaCl : 0,1 . 1 = M . 2 → M = 0,05mol\L Para o C12H22O11 : 0,2 . 1 = M . 2 → M = 0,1mol\L Da mesma forma como fizemos com a molaridade, podemos efetuar cálculos para as outras maneiras de expressar a concentração das soluções. MISTURA DE SOLUÇÕES DE MESMO SOLUTO (não há reação) Vamos considerar mistura de soluções de mesmo soluto. Ao misturarmos duas ou mais soluções, quantidades de soluto se somam, os volumes também, mas as concentrações não. A concentração final será a relação entre a quantidade final de soluto após a mistura e o volume final da solução. Observe o esquema: Solução A Solução B Solução final + → M(A) = na M(B) = nb nFinal = n1 + n1’ V(L) V(L)’ (o soluto é o mesmo) na = M(A).V nb = M(B).V’ nfinal = M(final).Vfinal Como: nFinal = na + nb , iremos substituir pelas expressões acima: Mfinal . Vfinal = M(A). V + M(B) .V’ Cfinal . Vfinal = C(A). V + C(B) . V’ onde V final = V + V’ https://alunosonline.uol.com.br/quimica/solutos.html Soluções – PARTE I 20 TITULAÇÃO (mistura com reação química) Na mistura de soluções formadas por um mesmo solvente, porém com solutos diferentes, pode ocorrer uma reação química. Essa possível reação ocorre de acordo com uma proporção estequiométrica. Isso nos permite determinar a concentração desconhecida de uma solução por meio de uma técnica conhecida por titulação. Para a realização dessa técnica, de modo simples, seguem os seguintes passos principais: 1. A solução que possui a concentração desconhecida é chamada de titulado. Primeiramente ela é medida com o auxílio de uma pipeta volumétrica, que nos dá o seu volume preciso e depois é transferida para um erlenmeyer; pipeta volumétrica erlenmeyer 2. Adiciona-se um indicador ácido-base (fenolftaleína, violeta de metila, azul-de-bromofenol, alaranjado de metila, azul-de- bromotimol, vermelho-de-fenol, vermelho-de-metila, etc). O indicador é muito importante nesse processo, pois, conforme será explicado mais adiante, ele indicará visualmente o ponto de viragem do pH da solução; 3. A solução de concentração conhecida é denominada titulante, o qual é colocado em uma bureta, normalmente de 50 mL. A bureta é um aparelho de vidro graduado, que permite o controle da quantidade de titulante que é adicionada ao titulado; 4. O passo seguinte é realizar o gotejamento da solução titulante sobre a solução titulada. Ao mesmo tempo, a solução presente no Erlenmeyer deve ser constantemente agitada. É necessária também muita atenção, pois é preciso interromper o gotejamento exatamentequando a quantidade de íons H+ e OH-, em mol, da solução titulante (titulação ácido-base), ficar igual à da solução titulada. 5. Ponto de equivalência ou ponto de viragem: é nesse momento em que a quantidade adicionada de titulante, em mol, é igual à determinada pela proporção estequiométrica para a reação com o titulado. É possível verificar esse ponto quando ocorre a mudança de cor da solução. Por exemplo, se for usado o indicador fenolftaleína, o seu ponto de viragem ocorre quando há a mudança do incolor para o rosa, ou vice- versa. A escolha do indicador que será usado na titulação é muito importante, porque cada indicador tem um ponto de viragem em determinado pH – nem sempre sendo em pH igual a 7, que indica uma solução neutra. A própria fenolftaleína possui ponto de viragem em pH entre 8,3 a 10,0, isto é, em meio básico; assim, ela não pode ser usada, por exemplo, para titulações em que a viragem se dá em pH ácido Lemos na bureta o volume de titulante gasto e realizamos um cálculo para descobrir a concentração desconhecida, conforme é mostrado no exemplo a seguir: “Digamos que a solução a ser titulada, com concentração desconhecida, seja o ácido clorídrico (HCl), e o titulante usado seja o hidróxido de sódio (NaOH) a 0,1 mol. L-1. Uma alíquota (amostra) de 25 mL de HCl é neutralizada totalmente quando titulada com 10 mL do hidróxido. Qual é a concentração inicial da solução de HCL?” Soluções – PARTE I 21 Sabemos quanto do titulante (NaOH) foi necessário para neutralizar o titulado. Porém, precisamos saber esse dado em quantidade de matéria (mol). Lembre-se que o volume deve ser dado em L, por isso, se foram gastos 10 mL, então é o mesmo que 10-2 L ou 10: 1000. nNaOH = M . V nNaOH = 0,1 mol. L-1. 10-2L nNaOH = 10-3 mol Agora precisamos representar a equação química da reação de neutralização que ocorreu, para vermos a proporção estequiométrica: NaOH + HCl → NaCl + H2O Proporção: 1mol 1 mol 1 mol 10-3mol 10-3mol 10-3mol A proporção mostra que, para neutralizar 10-3 mol de NaOH, é preciso ter 10-3 mol de HCl, pois a proporção é de 1:1. Assim, temos todos os dados para jogar na fórmula da concentração molar e encontrar a concentração de HCl: MHCl = _n_ V MHCl = 10-3mol 25 . 10-3 L MHCl = 0,04 mol/L CURVAS DE TITULAÇÃO No processo de titulação ácido-base, faz-se reagir um ácido com uma base para que se atinja o ponto de equivalência. À medida que é adicionado o titulante ao titulado, o pH da solução (titulante+titulado) vai variar, sendo possível construir um gráfico desta variação, ao qual se dá o nome de curva de titulação. Se uma solução de ácido é titulada com uma solução alcalina (ou seja na acidimetria) as hidroxilas da solução alcalina combinam-se com os hidrogênios ionizáveis do ácido, aumentando o pH da solução; em determinado pH o ponto de equivalência é atingido e a reação terminada. O mesmo raciocínio se aplica as soluções alcalinas tituladas por ácidos (isto é, a alcalimetria): o pH no ponto de equivalência depende da natureza e da concentração dos reagentes. A construção da curva de titulação é importante para se conhecer o comportamento das espécies envolvidas (titulado e analito) em uma titulação e, dessa forma, selecionar o indicador adequado. A curva de titulação relaciona o pH da solução gerada após a introdução de uma certa quantidade de titulante. Sendo assim, ela é uma curva de “pH x Volume do titulante”. Por exemplo: se a solução do titulado for de um ácido (portanto, de pH baixo), ao se gotejar o titulante (que é uma base), deverá haver um aumento gradativo do pH. Observe: Figura 1. Titulação de ácido fraco com base forte. Observe que como o ácido é fraco, durante a titulação ocorre a formação de um sistema tamponado entre o sal formado e o seu respectivo ácido, dificultando a variação de pH. Portanto, ocorre a necessidade de uma maior adição de base para superar o tampão e promover o ponto de equivalência. E diante deste fato, ocorre com um pH acima de 7. Por outro lado, se a solução do titulado for de uma base (portanto, de pH elevado), ao se gotejar o titulante (que é um ácido), deverá haver uma diminuição gradativa do pH. Observe: Figura 2. Titulação de base forte com ácido fraco.. Como podemos observar, para cada volume que é adicionado do titulante, um novo valor de pH é obtido, de modo que, se tivermos vários valores de pH, em função do respectivo volume de titulante que foi empregado, poderemos construir a curva de titulação para o sistema estudado. Soluções – PARTE I 22 CATALISANDO O CONHECIMENTO NÍVEL I 1) (IFBA 2017) Problemas e suspeitas vêm abalando o mercado do leite longa vida há alguns anos. Adulterações com formol, álcool etílico, água oxigenada e até soda cáustica no passado não saem da cabeça do consumidor precavido. Supondo que a concentração do contaminante formol 2(CH O) no leite “longa-vida integral” é cerca de 3,0 g por 100 mL do leite. Qual será a concentração em mol de formol por litro de leite? a) 100,0 mol L b) 10,0 mol L c) 5,0 mol L d) 3,0 mol L e) 1,0 mol L 2) (IFSUL 2017) Recentemente as denúncias das Operações da Polícia Federal contra as fraudes em frigoríficos reacenderam os debates sobre o uso de aditivos alimentares e segurança alimentar. Dentre os diversos grupos de aditivos alimentares, estão os acidulantes, definidos pela ANVISA como “substância que aumenta a acidez ou confere um sabor ácido aos alimentos” (ANVISA, Portaria 540/1997). São exemplos de acidulantes o ácido fosfórico, o ácido cítrico e o ácido acético. Um refrigerante de limão tem acidez de 0,192% em massa e densidade de 11g mL .− Considerando que toda a acidez é proveniente do ácido cítrico e que a massa molecular desse ácido é 1192 g mol ,− qual é a concentração molar do ácido cítrico nesse refrigerante? a) 0,01M. b) 0,019 M. c) 0,1M. d) 0,19 M. 3) (Ufu 2018) O apodrecimento do ovo gera a formação do gás sulfídrico, com odor característico. Ao se adicionar um ovo podre em um copo com água e um ovo normal (sadio) em outro copo, observa-se que o ovo a) sadio e o ovo podre irão afundar, pois possuem densidade maior que a densidade da água. b) podre irá boiar, pois a formação do 2 (g)H S diminui a densidade do conjunto em relação à água. c) podre irá afundar, pois a formação do gás sulfídrico não interfere em sua densidade final. d) sadio irá boiar, pois a presença de bolsas de ar dentro dele diminui sua densidade. 4) (IFBA 2018) A solução de hipoclorito de sódio (NaOC ) em água é chamada comercialmente de água sanitária. O rótulo de determinada água sanitária apresentou as seguintes informações: Solução 20% m m Densidade 1,10 g mL= Com base nessas informações, a concentração da solução comercial desse NaOC será: a) 1,10 mol L b) 2,00 mol L c) 3,00 mol L d) 2,95 mol L e) 3,50 mol L 5) (IFSUL 2018) O rótulo de determinado suplemento hidroeletrolítico apresenta os seguintes dados: INFORMAÇÃO NUTRICIONAL: Porção de 200 mL Valor energético: 47 kcal Carboidratos: 12 g Sódio: 99 mg Potássio: 28 mg Dado: Na 23.= A concentração molar de íons de sódio é igual a a) 0,004 mol L. b) 0,02 mol L. c) 0,099 mol L. d) 0,495 mol L. 6) (CPS-2020) O soro fisiológico é uma solução utilizada para diversos fins, dentre os quais: limpar olhos e nariz, lavar queimaduras e feridas, hidratações e nebulizações. É uma solução de cloreto de sódio de concentração 0,9% (massa/volume). Essa concentração corresponde à razão entre à massa de cloreto de sódio, em gramas, e o volume de 100 mL da solução. Um paciente desidratado, em que é administrado 500 mL de soro na veia, receberá uma massa desal correspondente a a) 0,45 g. b) 4,50 g. c) 45,00 g. d) 9,00 g. e) 0,90 g. Soluções – PARTE I 23 7) (UNIOESTE 2019) Segundo a resolução número 430 do CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE (CONAMA), a quantidade permitida para lançamento de chumbo em efluente é de 10,5 mg L .− Sabendo que a concentração encontrada desse metal em uma fábrica que o utiliza foi de 10,005 mmol L .− Quantas vezes esta quantidade de chumbo está, aproximadamente, acima ou abaixo do permitido pelo CONAMA? Dado: Pb 207.= a) 100 b) 10 c) 6 d) 4 e) 2 8) (G1 - IFCE 2019) Um analista em laboratório precisa preparar um 500,0 mL de solução aquosa de ácido clorídrico (HC ) na concentração de 0,120 mol L a partir do reagente de ácido clorídrico concentrado, que possui concentração de 12 mol L. O volume de ácido concentrado que deve ser utilizado para o preparo da solução desejada é a) 50,0 mL. b) 5,0 L. c) 12,0 mL. d) 0,120 L. e) 5,0 mL. 9) (UNIOESTE 2018) A recristalização é uma técnica de purificação de sólidos. Ela consiste na solubilização à quente do produto em um solvente adequado, filtração da solução para retirada dos contaminantes insolúveis e permite que a solução atinja a temperatura ambiente (20 C) para formação dos cristais purificados. Um produto X deve ser recristalizado. Estão disponíveis quatro solventes, A, B, C e D, e a curva de solubilidade de X nesses quatro solventes (em g soluto 100 mL de solvente) é mostrada abaixo. De acordo com as informações, assinale a opção que apresenta o solvente mais adequado para a recristalização de X, na temperatura de 100 C, de forma a otimizar o rendimento deste procedimento. a) A b) B c) C d) D e) Nenhum solvente é adequado 10) (Ufrgs 2015) O trióxido de arsênio, 2 3As O , é utilizado como quimioterápico no tratamento de alguns tipos de leucemia mieloide aguda. O protocolo de um determinado paciente indica que ele deva receber uma infusão intravenosa com 4,95mg de trióxido de arsênio, diluídos em soro fisiológico até o volume final de 250mL. . A concentração em mol / L de trióxido de arsênio na solução utilizada nessa infusão é a) 11,0 10 .− b) 22,5 10 .− c) 41,0 10 .− d) 52,5 10 .− e) 61,0 10 .− 11) (UNIPE – 2018) Considerando-se que 250,0mL de uma solução aquosa de hidróxido de sódio, NaOH, foram preparados em vidraria adequada pela adição de 10,0g do sólido em quantidade suficiente de água, é correto afirmar que a concentração, em quantidade de matéria da solução, em mol/L, é igual a A) 0,25 B) 0,5 C) 0,75 D) 1,0 E) 1,25 Dado: NaOH = 40g\mol 12) (CESMAC-2017) O lítio não é muito abundante no universo porque não é favorecido nas reações nucleares que produzem os elementos nas estrelas. Os compostos de lítio são utilizados em cerâmicas, lubrificantes e em medicina. Pequenas doses diárias de carbonato de lítio, Li2CO3, foram reconhecidas como efetivas no tratamento de distúrbios maníaco-depressivos. Determine a concentração em mol.L−1 de uma solução de carbonato de lítio que contém 60,0 g desse sal em 2.000 mL de solução. Dados: Massas molares em g . mol−1: Li = 7; C = 12; O = 16. A) 0,405 mol.L−1 B) 0,513 mol.L−1 C) 0,587 mol.L−1 D) 0,648 mol.L−1 E) 0,712 mol.L-1 Soluções – PARTE I 24 13) (Acafe 2016) O cloreto de potássio é um sal que adicionado ao cloreto de sódio é vendido comercialmente como “sal light”, com baixo teor de sódio. Dezoito gramas de cloreto de potássio estão dissolvidos em 200 g de água e armazenados em um frasco aberto sob temperatura constante de 60 C. Dados: Considere a solubilidade do cloreto de potássio a 60 C igual a 45 g 100 g de água. Qual a massa mínima e aproximada de água que deve ser evaporada para iniciar a cristalização do soluto? a) 160 g b) 120 g c) 40 g d) 80 g 14) (Uema 2015) Uma peça publicitária veiculada na revista Veja apresentou a seguinte chamada: ¯ Gasolina S 50− tecnologia para melhorar a vida dos brasileiros. A Petrobrás desenvolveu a gasolina S-50 que tem 94% menos enxofre do que a versão anterior. A redução foi de 800 mg / kg para 50 mg / kg do teor de enxofre na gasolina. Fonte: REVISTA VEJA. São Paulo: Abril, ed. 2376, p.76, 4 jun. 2014. A representação de concentração do teor de enxofre, no texto, corresponde à a) molalidade. b) molaridade. c) fração molar. d) parte por milhão. e) concentração comum. 15) (Uefs 2018) Certa solução aquosa antisséptica, usada para desinfecção de feridas da pele, contém gliconato de clorexidina na concentração de 10 mg mL. Expressa em porcentagem (m V), a concentração dessa solução é igual a a) 0,01%. b) 0,1%. c) 1%. d) 10%. e) 100%. NÍVEL II 1) (MACKENZIE 2017) A tabela abaixo mostra a solubilidade do sal X, em 100 g de água, em função da temperatura. T ( C) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 M (g) SAL X\ 100 g de águ a 16 18 21 24 28 32 37 43 50 58 Com base nos resultados obtidos, foram feitas as seguintes afirmativas: I. A solubilização do sal X, em água, é exotérmica. II. Ao preparar-se uma solução saturada do sal X, a 60 C, em 200 g de água e resfriá-la, sob agitação até 10 C, serão precipitados 19 g desse sal. III. Uma solução contendo 90 g de sal e 300 g de água, a 50 C, apresentará precipitado. Assim, analisando-se as afirmativas acima, é correto dizer que a) nenhuma das afirmativas está certa. b) apenas a afirmativa II está certa. c) apenas as afirmativas II e III estão certas. d) apenas as afirmativas I e III estão certas. e) todas as afirmativas estão certas. 2) (UFRGS 2017) Observe o gráfico e a tabela abaixo, que representam a curva de solubilidade aquosa (em gramas de soluto por 100 g de água) do nitrato de potássio e do nitrato de sódio em função da temperatura. Soluções – PARTE I 25 T ( C) 3KNO 3NaNO 60 115 125 65 130 130 75 160 140 Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. A curva A diz respeito ao __________ e a curva B, ao __________. Considerando duas soluções aquosas saturadas e sem precipitado, uma de 3KNO e outra de 3NaNO , a 65 C, o efeito da diminuição da temperatura acarretará a precipitação de __________. a) nitrato de potássio – nitrato de sódio – nitrato de potássio b) nitrato de potássio – nitrato de sódio – nitrato de sódio c) nitrato de sódio – nitrato de potássio – nitrato de sódio d) nitrato de sódio – nitrato de potássio – ambas e) nitrato de potássio – nitrato de sódio – ambas 3) (EBMSP 2017) O conhecimento da solubilidade de sais em água é importante para a realização de atividades em laboratórios e nos procedimentos médicos que envolvam a utilização desses compostos químicos. A dissolução dessas substâncias químicas em água é influenciada pela temperatura, como mostra o gráfico que apresenta as curvas de solubilidade do nitrato de potássio, 3(s)KNO , do cromato de potássio, 2 4(s)K CrO , do cloreto de sódio, (s)NaC , e do sulfato de cério, 2 4 2(s)Ce (SO ) . Podemos afirmar que: a) O processo de dissolução dos sais constituídos pelos metais alcalinos, em água, é endotérmico. b) A mistura de 120 g de cromato de potássio com 200 g de água forma uma solução saturada a 60 C. c) O coeficiente de solubilidade do sulfato de cério aumenta com o aquecimento do sistema aquoso. d) A solubilidade do nitrato de potássio é maior do que a do cromato de potássio a temperatura de 20 C. e)
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