Soluções de eletrólitos

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Soluções de eletrólitos; força Iônica, lei de Debye-Hückel
1) Substâncias ácidas são descritas como aquelas que liberam íons positivos, os cátions, de hidrogênio em uma solução aquosa. Por se tratar da liberação de espécies positivas, os ácidos são conhecidos como substâncias doadoras de prótons. Os ácidos interagem com substâncias básicas, resultando daí a formação de um sal e de água. Esse tipo de reação é denominada “reação de neutralização”.
Com base no que foi descrito e nos seus conhecimentos, calcule o grau de dissociação (α) e a constante de ionização (Ka) de um ácido fraco monovalente, do tipo HA. Para isso, considere as concentrações molares (c, em mol L-1) e condutividade molar (Λm, em Scm-2 mol-1), dados no quadro a seguir, a 25 °C. O valor de Λ∞ da solução aquosa vale 40,0Scm-2 mol-1.
Assinale a alternativa correta.
R: A. Os valores corretos do grau de dissociação são: α = 0,014; 0,019; 0,025; 0,037 e 0,051, e da constante de ionização são: Ka = 1,98 x 10-5; 1,84 x 10-5; 1,60 x 10-5; 1,78 x 10-5 e 1,71 x 10-4, respectivamente.
 
2)Na química, mede-se a força iônica de uma substância como sendo a medida de sua concentração de íons. Quando imersos em uma solução, os compostos ditos iônicos sofrem dissociação iônica, o que implica dizer que eles se dissociam em íons em meio aquoso. Assim, a medida dessa grandeza, a força iônica, em casos de análise da concentração de eletrólitos, é fundamental e pode afetar grandezas importantes nesse processo.
Considere a seguinte situação: o sulfato de atropina é um produto bastante utilizado em produtos injetáveis e em colírios, na forma de solução aquosa. Esse produto é um sal conjugado, derivado de um ácido forte (divalente) e uma base fraca (monovalente). Partindo dessa informação, calcule respectivamente a força iônica (I) e o coeficiente de atividade (ɣ), considerando que a solução esteja a 0,4% (m/V), com 5,76 x 10-3 de concentração em mol/L, e que a massa seja 694,8.
Assinale a alternativa correta.
R: B. A força iônica I é medida em mol/L e o coeficiente de atividade γ , adimensional, valem, respectivamente 0,0173 e 0,761.
3) Em soluções iônicas existem dissociações dos íons em meio aquoso. Definem-se íons como as espécies que contém cargas e podem ser nomeadas cátions e ânions. Assim, convencionou-se chamar os íons de cargas positivas de cátions e os íons de carga negativa de ânions.
Calcule o coeficiente de atividade γ± para uma solução de cloreto de sódio (NaCl) de 0,01M e também os valores individuais dos coeficientes de atividade iônica do cátion e do ânion a 25 ºC.
Assinale a alternativa correta.
R: B. O coeficiente de atividade para a solução de NaCl vale 0,899, e também o coeficiente de atividade para o cátion e ânion será igual, pois esse composto é monovalente.​​​​​​​
4)Nos processos de dissociação iônica, deve-se considerar o fator de Van’t Hoff, pois este poderá alterar o resultado final, uma vez que o número de partículas iniciais e finais pode variar. O fator de Van’t Hoff é usado para o cálculo dos efeitos coligativos em soluções iônicas. Por sua vez, um efeito coligativo trata-se de uma modificação que ocorre nas propriedades de um solvente ao se adicionar neste um soluto, processo que depende diretamente do número de partículas.
Com base nessas informações e considerando-se adicionar 1mol de NaCl em água, assinale a alternativa correta sobre o que se afirma sobre o fator de Van’t Hoff.
Assinale a alternativa correta.
R: B. Em uma solução de cloreto de sódio NaCl, que sofre dissociação, seu fator de Van’t Hoff será 2, pois o número total de partículas finais é 2, enquanto o inicial é 1.
​​​​​​​Adicionando-se 1mol cloreto de sódio (NaCl) em água, haverá, no final, 1mol de partículas de Na+ e 1mol de partículas de Cl-, conforme se verifica na equação de balanceamento a seguir:
NaCl → Na+aq + Cl- (aq)
1 mol → 1 mol+ 1 mol = 2 mols
A equação para o cálculo do fator de Van’t Hoff será dada como segue:
i = númerototaldepartículasfinais/númerototaldepartículasinicias.
Substituindo, tem-se: i = 2/1 = 2.
5) O número de valência de um elemento químico é uma informação que caracteriza tal elemento, e esse número pode variar de elemento para elemento. De outra forma, a valência de um elemento químico indica a quantidade de ligações químicas que ele necessita fazer para estar em uma condição de elemento estável. Os elementos químicos estão distribuídos em uma tabela, denominada Tabela Periódica, por ordem crescente de suas respectivas camadas de valência, uma informação que mostra quantos íons o elemento precisa perder, ou ganhar, para tornar-se estável.
Com base nos conceitos de número de valência, calcule a força iônica (I) e o coeficiente de atividade (ɣ) para uma solução de cloreto de sódio (NaCl) a 0,9%, com 0,1540mol/L de concentração. Sabe-se que esse sal é monovalente e tem massa de 58,45g/mol.
Assinale a alternativa correta.
R: D.A força iônica será calculada a partir de: I = 1/2 ∑ Ci Zi2, sendo seu valor igual a 0,1540. O coeficiente de atividade será 0,719.