aula 1 - Soluções

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Química Geral
1-Soluções
Soluções: misturas homogêneas (monofásicas)
Soluto e solvente não se separam espontaneamente.
Ex: a) H2O e areia (há separação espontânea)
 b) H2O e etanol (não há separação espontânea)
Soluções podem estar nas fases sólida, líquida ou gasosa.
Solução sólida.
Sm0,7Eu0,3Cl3 
 
 Mistura heterogênea
O Eu3+ precisa estar inserido na rede cristalina, juntamente com o Sm3+.
Latão (Zn + Cu) 
B) Solução líquida.
C) Solução gasosa.
Atmosfera (porcentagens em volume)
N2 (78 %) , O2 (20%) , Ar (1%), CO2 (0,03%)
H2O + NaCl
H2O + Sacarose
H2O + Etanol
Regra geral (líquidos): semelhante dissolve semelhante, ou seja:
Substância polar dissolve bem substância polar, substância apolar dissolve bem substância apolar.
H2O + azeite: líquidos imiscíveis
Azeite (% do ácidos graxo em massa)
Oléico: 60%
Palmítico : 18% 
Linoléico: 12%
 
Azeite: solução composta por substâncias com longas cadeias apolares
Concentração das soluções
1) Massa do soluto por volume de solução
2) Quantidade de matéria do soluto por volume de 
 solução (molaridade)
3) Quantidade de matéria do soluto por massa do SOLVENTE (molalidade) (útil em físico-química)
4) % massa/volume, % massa/volume ou % volume/volume
5) Partes por milhão (ppm)
6) Fração molar (útil em físico-química)
1) Massa do soluto (g) por 
volume (L) de solução
Quantidade em massa de soluto (m) dissolvida em um volume de solução (V)
Normalmente expressa em gramas de soluto por litro de solução (g/L ou g.L-1).
Se uma solução possui concentração igual a 150 g/L, isso significa que em cada litro de solução (e não de solvente) há 150 g de soluto dissolvido.
Obs: pode ser expressa em outras unidades de massa e volume, como g/mL, g/cm3 e kg/L.
Lembrete: como transformar L em m3 (e daí em cm3, por exemplo)
1L = 1dm3
2) Quantidade de matéria do soluto (mol) por 
volume (L) de solução - molaridade
Quantidade de matéria de soluto (mol) dissolvida em um litro de solução (V)
Expressa em mol de soluto por litro de solução (mol/L ou mol.L-1).
Se uma solução possui concentração igual a 0,5 mol/L, isso significa que em cada litro de solução (e não de solvente) há 0,5 mol de soluto dissolvido.
3) Quantidade de matéria do soluto (mol) por massa do SOLVENTE (kg) - molalidade
Quantidade de matéria de soluto (mol) dissolvida em um quilo de solvente.
Expressa em mol de soluto por quilo de solvente (mol/kg ou mol.kg-1).
Se uma solução possui concentração igual a 0,5 mol/kg, isso significa que há 0,5 mol de soluto dissolvido em um quilo de solvente (e não de soluto).
Exemplo
Calcular a molalidade de uma solução preparada pela dissolução de 0,5 mol de HCl em 0,5 kg de água. R: 1 mol.kg-1 ou 1 molal
Calcular a molalidade de uma solução preparada pela dissolução de 126,0 g de HNO3 em 0,5 kg de água.
Dado: M HNO3 = 63,0 g.mol-1 
 R: 4 mol.kg-1 ou 4 molal
4) % massa/volume, % massa/massa ou % volume/volume
Atenção: % sempre deve ser em relação a algo. 
Espinafre: 49% em relação a que? Massa? Volume? Calorias?
Os dados não tem nenhum significado.
4.1) Porcentagem massa/volume 
%(m/v) ou %(p/v) 
Massa de soluto (g) em 100 mL de solução.
Exemplo: soro fisiológico (0,9 %).
 aquosa Há 0,9 gramas de NaCl 
 em 100 mL da solução
 
Obs: se não for dito a que se refere a %, é % m/v.
4.2) Porcentagem em massa - %(m/m) ou % (p/p)
Massa de soluto (g) em 100 g de solução.
Obs: massa (m) é diferente de peso (p). p = mg
4.3) Porcentagem em volume - % (v/v)
Volume de soluto (mL) em 100 mL de solução.
5) Partes por milhão (ppm)
Indica quantas partes do soluto existem em um milhão de partes da solução (em massa ou em volume).
 1 ppm = 1 parte de soluto / 106 partes de solução
- Para soluções gasosas, utiliza-se a concentração em ppm expressa em volume.
- Para soluções líquidas ou sólidas, utiliza-se a concentração em ppm expressa em massa.
Exemplo:
A OMS definiu como 50 ppm a 
concentração máxima aceitável de CO(g) 
na atmosfera.
Em mL, isso significa:
50 ppm de CO = 50 mL de CO / 1 000 000 mL de ar
ou
 50 ppm de CO = 50 mL de CO em cada 106 mL de ar
Exemplo:
De acordo com o código de defesa do consumi-
dor, a água mineral pode conter no máximo 
0,5 ppm de íons Hg2+(aq).
Em mg, isso significa:
0,5 ppm de Hg2+ = 0,5 mg de Hg2+ / 1 000 000 mg de água mineral
ou
 0,5 ppm de Hg2+ = 0,5 mg de Hg2+ / em cada 1 kg de água mineral
6) Fração Molar (x)
Fração molar do soluto: número de moles do soluto (n1) dividido pelo número total de moles da solução (número de moles do soluto + número de moles da solução, n1+n2)
X1 = n1/(n1+n2)
Fração molar do solvente: número de moles do solvente (n2) dividido pelo número total de moles da solução (número de moles do soluto + número de moles da solução, n1+n2)
X2 = n2/(n1+n2)
Exemplo
Sabendo que uma solução foi preparada pela dissolução de 0,5 mol de NaCl em 2 moles de água, calcule a fração molar do NaCl e da água.
R: XNaCl = 0,2 (sem unidade!)
 Xágua = 0,8
Obs: Perceber que a soma de X1 + X2 deve obrigatoriamente dar 1.
Exercícios
1) Um indivíduo que suspeitava estar diabético foi a um laboratório de análises clínicas. O laboratorista analisou 0,5 mL de sangue e encontrou 0,9 mg de glicose. Sabe-se que o indivíduo não está diabético se for encontrado até 110 mg de glicose por 100 mL de sangue
Dê o laudo e diga se a pessoa está diabética.
B) Calcule a concentração em quantidade de matéria (mol/L) e em g/L de glicose no sangue desse sujeito. Dado: M C6H12O6 = 180 g/mol
MARIE MAYNARD DALY: PRIMEIRA MULHER NEGRA 
A OBTER UM DOUTORADO EM bioquímica
(farmácia) NOS EUA (1948). 
Dedicou sua vida como investigadora a trabalhar na área 
da saúde, em particular com os efeitos causados no 
coração e artérias por fatores como envelhecimento, 
tabagismo, hipertensão e colesterol.
2) Calcule a massa de glicose necessária para se preparar 250 mL de uma solução 1 molal.
3) A alimentação intravenosa hospitalar consiste em uma solução de glicose em água com a adição de sais minerais. Considere que 1,5 g de glicose seja dissolvida em 64,0 mL de água.
Calcule as frações molares da glicose e da água nessa solução.
Dado: ρH2O = 1 kg.L-1
Diluição de uma solução
Diluição = diminuição da concentração
Frequentemente temos que preparar uma solução menos concentrada, a partir de uma solução estoque. Para diluir uma solução, basta adicionar mais solvente.
O volume da solução aumenta, mas o nº de moles do soluto (consequentemente a massa também) permanece o mesmo.
Antes de diluir 
C1(mol.L-1) = n(mol)/V1(L) n(mol) = C1(mol.L-1).V1(L)
Depois da diluição 
O volume total aumenta (solvente foi acrescentado) e a concentração diminui (diluiu).
C2 (mol.L-1) = n(mol)/V2(L) n(mol) = C2(mol.L-1).V2(L)
Como n não muda, C1V1 = C2V2
A relação C1V1 = C2V2 pode ser usada para concentrações mol/L e para g/L.
Exercício 
Para se reduzir a concentração de uma solução aquosa de NaCl a 1/5 da concentração inicial, o que se deve fazer?
Adicionando-se 300 mL de água a 200 mL de uma solução de glicose 10 g/L, qual a concentração, em g/L, da nova solução?
Soluções eletrolíticas
Corrente elétrica: cargas (elétrons ou íons) se movimentando na mesma direção (MOVIMENTO ORDENADO!).
Substâncias iônicas, dissolvidas em água, liberam íons que podem se movimentar
ordenadamente, na mesma direção (corrente elétrica). 
Substâncias moleculares, como sacarose ou etanol não liberam íons e suas soluções aquosas não conduzem corrente elétrica.
Água pura não conduz corrente elétrica (baixa concentração de íons: ([H+] = [OH-] = 10-7 mol/L)
Soluto e solvente são moléculas. São também chamadas de não eletrolíticas, pois não conduzem corrente elétrica.
Ligação de H entre moléculas de água
Ligação de H entre moléculas de água e de alguns álcoois
Soluções moleculares
Os açúcares abaixo dissolvem bem em água, uma vez que essas moléculas possuem muitos grupos OH, formando várias ligações de H com as moléculas de água (estável).
Para o composto ser solúvel em água, não basta formar ligação de H. A molécula não pode ter uma cadeia apolar muito grande.
Solubilidade
A regra “semelhante dissolve semelhante” é muito genérica e frequentemente falha, afinal a natureza costuma ser bastante complexa.
Por exemplo:
NaCl (composto iônico): Solubilidade elevada 
em água.
AgCl (composto iônico): Baixa solubilidade 
em água.
Qual é o critério que rege a solubilidade das substâncias?
 Solubilidade: expressa a razão entre a quantidade máxima de soluto que pode ser dissolvido em uma quantidade de solvente (100g, 1Kg, 100mL, 1L), a uma temperatura específica, formando uma solução saturada.
Seria apenas a entalpia? 
 ∆H < 0 Alta solubilidade?
 ∆H > 0 Baixa solubilidade?
Não. A dissolução de NaBr em água libera energia (ΔH<0, exotérmica). Já a dissolução de NaCl em água absorve energia (ΔH>0, endotérmica). Ambos apresentam alta solubilidade.
Composto
ΔHsolução
Solubilidade
(g/100g de H2O)
LiCl
‒37
84,5
NaCl
+ 3
36,0
KCl
+ 16
35,5
NaBr
‒2
94,6
KBr
+ 19
67,8
AgCl
+ 66
2,54 10-9
Entalpias de solução, em kJ mol-1
A dissolução do NaCl é endotérmica (3 kJ.mol-1), ou seja, a dissolução de 1 mol de NaCl em água absorve 3 kJ do ambiente).
O ambiente (água com gelo no isopor) esfria e a cerveja fica mais gelada!
Curiosidade:
A solubilidade de uma substância AB depende do k do processo:
 AB(s) A+(aq) + B+(aq)
 k = [A+][B+] (sólido e líquido não entra)
K grande = alta solubilidade 
K pequeno = baixa solubilidade
MAS COMO CALCULAR O k?
Há uma relação entre o k da solução e o ΔG do processo: o k é calculado a partir do ΔG.
∆G0solução = - (RT)lnk
Como ΔG depende do ΔH, da temperatura e da entropia (desordem), logo k (e a solubilidade) também.
ΔS0, ΔH0 e consequentemente ΔG0 são parâmetros fáceis de serem obtidos experimentalmente (tabelas).
∆G0solução = ∆H0solução – T∆S0solução
Energia de Gibbs
Entalpia
Temperatura
Entropia
Quanto mais positivo for o ∆G0, menor será o k e a solubilidade.
Quanto mais negativo for o ∆G0, maior será o k e a solubilidade.
 
∆G0>0, lnk -, k<1 
(baixa solubilidade)
∆G0<0, lnk +, k>1
(Alta solubilidade)
Caso Celobar
Um erro em uma indústria farmacêutica provoca intoxicação e morte em dezenas de pessoas. 
A causa: carbonato de bário (BaCO3). 
BaSO4 - Contraste para exame radiológico.
BaCO3 - Veneno.
O Celobar, medicamento que causou a tragédia, deveria conter somente sulfato de bário (BaSO4). 
Um erro fez com que 15% da massa do Celobar comercializado fosse de BaCO3.
Os íons Ba2+ são muito tóxicos: 0,5 g é dose fatal.
Se a toxicidade é do Ba2+, por que o BaSO4 não é perigoso e o BaCO3 sim?
A solubilidade do BaSO4 é igual a 1,0 x 10-5 mol/L, logo só há 0,00137g de íons Ba2+ dissolvidos em um litro do medicamento. Muito pouco.
O BaCO3, apesar de pouco solúvel em água, reage com o ácido clorídrico do nosso estômago (o que não acontece com o BaSO4) formando um sal solúvel, o BaCl2. Ao se dissolver, o BaCl2 se dissocia liberando Ba2+ para o organismo. 
Dissolução endotérmica: é favorecida pelo aumento de T
Dissolução exotérmica: é inibida pelo aumento de T
Calcule o volume de HCl concentrado, 37% (m/m), que deve ser medido para se preparar 250 mL de uma solução de HCl 0,05 mol/L.
Dados: M HCl = 36,6 g/mol 
Ρ HClconc = 1,19 g/mL
A análise de 1,0 kg de água do mar forneceu o seguinte resultado:
A) Mostre que a água do mar é eletricamente neutra.
B) A água do mar conduz corrente elétrica? Explique.
Quantidade de matéria /mol
Cátions
Na+: 0,46
Mg2+:0,05
Ca2+: 0,01
K+: 0,01
Ânions
Cl-: 0,53
SO42-: 0,03
Curvas de solubilidade em g/100g de água.
A) Identifique as substâncias que se dissolvem endotermicamente e as que se dissolvem exotermicamente.
B) Qual substância apresenta a menor solubilidade a 10 oC? 
 E a 20 oC?
c) Calcule a massa de KCl necessária para se preparar 0,5 L de uma solução saturada a 44 oC. 
Reações Químicas
Formação de óxidos ácidos e básicos.
Formação de ácidos e bases.
Reações entre ácidos e bases.
Reações de combustão.
Reações de oxirredução.
Óxidos básicos
Reação entre metal + O2
 2Mg(s) + O2(g)  2MgO(s) 
Na(s) + O2(g)  Na2O(s) 
2Fe(s) + 3/2 O2(g)  Fe2O3(s) 
Balanceamento: regra do MACHO
Al + O2  Al2O3
Bases (OH-): Metal(OH)
Fe2O3 + 3 H2O  2Fe(OH)3
Óxidos ácidos
Reação entre Ametal + O2
 C(graf) + O2(g)  CO2(g)
C(diam) + 1/2 O2(g)  CO(g) 
S(g) + O2(g)  SO2(g) 
Ácidos (H+): H(Ametais)
Fórmula química do ácido: 
Somar o óxido ácido + H2O
Notações
a)
b)
c)
d)
Outras reações envolvendo óxidos, bases e ácidos
***Não precisa decorar, basta saber que existe
*** Essa tem de saber! 
Ag+(aq) + Cl-(aq)  AgCl(s)
Teste clássico para identificação de íons Cl- em água.
O Bicarbonato de sódio reage com BASES tais como o NaOH (soda cáustica) para formar carbonatos:
NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O
Bicarbonato de sódio: ANFÓTERO (reage com ácidos e bases)
Em caso de acidente com ácidos ou bases, lavar a região do corpo com NaHCO3 pode ser útil.
ESSA TEM QUE SABER!!!
Combustão
Reação com O2. São SEMPRE exotérmicas
Combustão (completa) de compostos orgânicos contendo apenas C, H ou C, H e O formam sempre CO2 e H2O
Equação balanceada: dá a proporção com que os átomos/moléculas reagem e a quantidade de produto formada.
Quantidade em relação a que? Mol. Mas sabendo a quantidade em mol, é fácil transformar para massa a partir da massa molar (g/mol)
Exercício
Balanceamento de reação REDOX
10 PASSO: Determinar o Nox de cada elemento.
20 PASSO: Identificar os elementos que sofreram mudança no Nox, determinando sua variação total ( ΔNOx ).
30 PASSO: Colocar como coeficiente do elemento que sofreu redução o ΔNOx do elemento que sofreu oxidação e vice-versa.
40 PASSO: Acertar os demais coeficientes pelo método das tentativas (MACHO).
Filosofando...
http://exame.abril.com.br/negocios/noticias/empresario-sobe-preco-de-remedio-de-us-13-5-para-us-750
Filosofando...
	Cientistas não são necessariamente pessoas boas, honestas e comprometidas com o desenvolvimento da humanidade. 
	Empresários muito menos.
	Aprendam a ter senso crítico.