Aula Soluções

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29/09/2015
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Propriedades das Soluções
Prof. MSc. Atailson Oliveira da Silva
Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr ®
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.
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O Processo de Dissolução
• Considere o NaCl (soluto) dissolvendo-se em água (solvente):
– as ligações de hidrogênio da água têm de ser quebradas,
– o NaCl se dissocia em Na+ e Cl- (Deve ser vencida a energia reticular)
– formam-se forças íon-dipolo: Na+ … -OH2 e Cl
- … +H2O.
– Dizemos que os íons são solvatados pela 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.
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O Processo de Dissolução
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• Há três fases de energia na formação de uma solução:
– a separação das moléculas ou íons do soluto (DH1)  sempre endotérmica;
– o afastamento das moléculas do solvente (DH2)  sempre endotérmica; e
– a formação das interações soluto-solvente (DH3)  sempre exotérmica.
• Definimos a variação de entalpia no processo de dissolução como
DHdissol = DH1 + DH2 + DH3
• O DHdissol pode tanto ser positivo como negativo, dependendo das forças
intermoleculares envolvidas.
Energética do Processo de Dissolução
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Energética do Processo de Dissolução
DH1: separação dos íons ou moléculas do soluto.
DH2: afastamento das moléculas do solvente.
DH3: formação das interações entre soluto solvente.
No caso de compostos iônicos
No caso da interação íon-dipolo:
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Energética do Processo de Dissolução
Se (DH1 + DH2) < DH3
 Dissolução exotérmica
Se (DH1 + DH2) > DH3
 Dissolução endotérmica
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Regra da Semelhança
SEMELHANTE DISSOLVE SEMELHANTE:
POLAR DISSOLVE POLAR
APOLAR DISSOLVE APOLAR
• Se o DHdissol 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.
• Água em octano: a água tem ligações de hidrogênio fortes. Não há forças atrativas
entre a água e o octano para compensar as ligações de hidrogênio.
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Fatores que Afetam a 
Solubilidade
1) Temperatura
Solubilidade
Temperatura
dissolução exotérmica
dissolução endotérmica
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Dissolução Sólido-Líquido Dissolução Gás-Líquido
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Fatores que Afetam a 
Solubilidade
2) Interação Soluto - Solvente
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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
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Supersaturação
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Fatores que Afetam a Solubilidade
4) Pressão
• A solubilidade de um gás em um líquido é uma função da pressão do gás.
• Quanto maior a pressão, mais próximas as moléculas de gás estarão do solvente e
maior a chance da molécula de gás atingir a superfície e entrar na solução.
– 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 Sg é a solubilidade de um gás num líquido, k é uma constante e Pg é a pressão
parcial de um gás num líquido, então, a Lei de Henry nos fornece:
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Exemplos:
1) Calcule a concentração de CO2 em um refrigerante engarrafado com pressão
parcial de CO2 de 4 atm sobre o líquido a 25ºC. A constante da lei de Henry para
CO2 em água nessa temperatura é 3,1 x 10
-2mol/ L atm.
2) Calcule a concentração de CO2 em um refrigerante após a garrafa ser aberta e
se equilibrar a 25ºC sob pressão parcial de CO2 de 3,0 x 10
-4 atm.
3) Os peixes necessitam de no mínimo 4 ppm de O2 dissolvidos para sobreviver. a) Qual é
a concentração em mol/L. Qual a pressão parcial de O2 acima da água necessária para
obter essa concentração a 10ºC? (A constante da lei de Henry para o O2 a essa
temperatura é 1,71 x 10-3 mol L/ atm.)
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Formas de expressar a concentração 
a) Porcentagem de massa
% em massa do componente =
����� �� ���������� �� ����çã�
����� ����� �� ����çã�
x 100
b) Partes por milhão (ppm)
ppm do componente = 
����� �� ���������� �� ����çã�
����� ����� �� ����çã�
x 106
Uma solução de ácido clorídrico que é 36% de HCl em massa contém 36g de HCl
para cada 100g de solução. 
Uma solução cuja concentração de soluto é 1ppm contém 1g de soluto para cada
milhão (106) de gramas de solução ou, equivalentemente, 1mg de soluto por
quilograma de solução.
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1- a)Uma solução é preparada dissolvendo-se 13,5g de glicose (C6H12O6) em 0,100
kg de água. Qual é a porcentagem em massa de soluto nessa solução? b)
Encontrou-se que uma amostra de 2,5g de água de um poço artesiano contém
5,4μg de Zn2+. Qual é a concentração de Zn2+ em partes por milhões?
2- Calcule a porcentagem em massa de NaCl em uma solução contendo 1,50g de
NaCl em 50,0g de água. b) Uma solução alvejante comercial contém 3,62% em
massa de hipoclorito de sódio, NaOCl. Qual é a massa de NaOCl em uma garrafa
contendo 2500g de solução alvejante?
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c) Fração em quantidade de matéria
���çã� �� ���������� �� ���é��� �� ����������
=
quantidade de matéria do componente (���)
quantidade de matéria total de todos os componente(mol) 
d) Concentração em quantidade de matéria
Concentração em quantidade de matéria =
quantidade de matéria do soluto(mol)
litros de solução
e) Molalidade
���������� = 
���������� �� ����� �� ������(���)
����������� �� ��������
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3 - Uma solução é preparada pela dissolução de 4,35g de glicose (C6H12O6) em 25 mL
de água. Calcule a molalidade de glicose na solução.
4 – Uma solução de ácido clorídrico contém 36% de HCl em massa. a) calcule a
fração em quantidade de matéria de HCl na solução. Calcule a molalidade de HCl na
solução.
5 – Um alvejante comercial contém 3,62% em massa de NaOCl em água. Calcule a)
molalidade e b) a fração em quantidade de matéria de NaOCl na solução.
6– Uma solução contém 5,0g de tolueno (C7H8) e 225g de benzeno, bem como
densidade de 0,876g/mL. Calcule a concentração em quantidade de matéria da
solução.
7– Uma solução contendo massa iguais de glicerol (C3H8O3) e água tem densidade de
1,10g/mL. Calcule a) a molalidade do glicerol; b) a fração em quantidade de matéria
de glicerol; c) a concentração em quantidade de matéria de glicerol na solução.
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Propriedades Coligativas
Abaixamento da pressão de vapor (Tonoscopia)
• Os solutos não voláteis reduzem a habilidade das moléculas da superfície do solvente
deescaparem do líquido.
• Conseqüentemente, a pressão de vapor é reduzida.
• A taxa de redução da pressão de vapor é proporcional à quantidade de soluto.
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Abaixamento da pressão de vapor (Tonoscopia)
• A Lei de Raoult: P é a pressão de vapor da solução, P2 é a pressão de vapor do 
solvente puro e 2 é a fração molar do solvente:
Propriedades Coligativas
• A solução ideal: aquela que obedece à lei de Raoult.
• 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
pressão de vapor do solvente (Lei de Raoult) e do soluto (Lei de Henry).
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A glicerina (C3H8O3) é um não-eletrólito não volátil com densidade de 1,26g/ml a 25ºC.
Calcule a pressão de vapor a 25ºC de uma solução preparada pela adição de 50 mL de
glicerina a 500 mL de água. A pressão de vapor da água pura a 25ºC é 23,8 torr.
Exemplo:
A pressão de vapor de água pura a 110ºC é 1070 torr. Uma solução de etilenoglicol e
água tem pressão de vapor de 1,00 atm a 110ºC. Supondo que a lei de Raoult seja
obedecida, qual é a fração em quantidade de matéria de etilenoglicol na solução?
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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.
• Quando da presença de um soluto não volátil, a pressão de vapor do solvente diminui.
Consequentemente, uma temperatura mais alta será necessária para que haja
ebulição.
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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.
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Propriedades Coligativas
Resumo
soluto não volátil
solvente puro solução
• 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.
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Osmose
• Osmose: é o movimento de um solvente a partir de uma concentração baixa de
soluto para uma concentração alta de soluto.
• Pressão osmótica (p): pressão a ser exercida na solução para evitar a osmose.
Quanto maior a concentração da solução, maior a pressão osmótica.
πV = nRT
Volume da solução
Quantidade 
de matéria
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1) A pressão osmótica média do sangue é 7,7 atm a 25ºC. Qual concentração de glicose
(C6H12O6) será isotônica com o sangue?
2)Qual é a pressão osmótica a 20ºC de uma solução de 0,0020 mol/L de sacarose
(C12H22O11)?
3) A pressão osmótica de uma solução aquosa de determinada proteína foi medida para
que se determine a respectiva massa molar. A solução continha 3,5 mg de proteína
dissolvida em água suficiente para perfazer 5,00 mL de solução. Encontrou-se uma
pressão osmótica para a solução a 25ºC de 1,54 torr. Calcule a massa molar da proteína.
4) Uma amostra de 2,05g de poliestireno plástico foi dissolvida em tolueno em
quantidade suficiente para formar 0,100 L de solução. Encontrou-se uma pressão
osmótica para essa solução de 1,21 Kpa a 25ºC. Calcule a massa molar do poliestireno.