Química: Conceitos e Cálculos

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QUÍMICA X 
 
Profª.: Virgínia Souza 
 
UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE 
JANEIRO 
INSTITUTO DE QUÍMICA 
DEPARTAMENTO DE PROCESSOS QUÍMICOS 
Informações importantes 
www.wix.com/virginia14souza/virginiasouza 
 Critérios de avaliação: 
MT = (P1+P2)/2 
MF = (MT*7) + (ML*3)/10 
MF≥ 7,0  aprovado 
MF< 4,0  reprovado 
4,0 ≤ MF < 7,0  PF 
 
 
MT = média teórica ML = média de laboratório 
MF = média final P1 = 1ª prova teórica 
P2 = 2ª prova teórica PF = prova final 
 
 
 
 
 
2 
(MF + PF )/2 ≥ 5,0  aprovado 
Informações importantes 
 Bibliografia básica: 
1. Kotz, J. C.; Treichel, P. M.; Weaver, G. C. 
Química Geral e Reações Químicas 6ª ed. 
Vol 1 e 2 
2. Atkins, P.; Jones, L. Princípios de química – 
Questionando a vida moderna e o meio 
ambiente 3ª ed. 
 
3 
4 
Para pensar... 
Soluções 
 São misturas homogêneas de dois ou mais 
componentes 
◦ Solvente 
 Determina o estado físico no qual a solução existe 
 É o maior componente 
◦ Soluto 
 É o outro componente da solução e encontra-se 
dissolvido no solvente 
 Mudanças nas propriedades do líquido 
◦ Ex.: líquido para radiador. 
Tipos de soluções 
 Soluções gasosas 
◦ Ar 
◦ Gás natural 
 Soluções líquidas 
◦ Água do mar 
◦ Gasolina 
 Soluções sólidas 
◦ Ligas metálicas 
 Interação solvente – solvente; 
 ƒInteração soluto – soluto; 
 ƒInteração solvente – soluto. 
Processo de dissolução 
Processo de dissolução 
 Por que determinadas substâncias se 
misturam e outras não? 
Ex 1 
 água 
Água e etanol 
etanol 
Processo de dissolução 
 Ex 2 
água 
Água e gasolina 
gasolina 
 Ex 3 
 
Água: ótimo solvente para sólidos iônicos: interação íon-
dipolo. 
 
Eletrólitos: Conduzem corrente elétrica na presença de 
eletrodos: movimento direcionado e condução de corrente. 
Semelhante dissolve semelhante 
Líquidos polares 
 
 
Compostos iônicos e polares 
 
Líquidos apolares 
 
 
Compostos apolares 
Forças de atração 
Forças de atração 
Solubilidade 
 podemos definir solubilidade como a 
concentração de soluto dissolvido em um 
solvente, em equilíbrio com o soluto não 
dissolvido, à temperatura e pressão 
especificadas. 
 
 
 
 
 Solubilidade  limite 
 Soluções saturadas 
 Soluções insaturadas 
 Soluções supersaturadas 
 
 Soluções diluídas 
 Soluções concentradas 
Curvas de solubilidade 
 
Curvas de solubilidade 
Unidades de concentração 
 Percentual em massa (m/m) 
◦ Massa do soluto / massa do solvente 
 Percentual em volume (v/v) 
◦ Volume do soluto / volume da solução 
 Percentual Massa/volume (Título) (m/v) 
◦ Massa do soluto / volume do solvente 
 Soluções com concentrações do soluto muito 
baixas são expressas em: 
◦ ppm:partes por milhão (μg/g, mg/L) 
◦ ppb: partes por bilhão (ng/g, μg/L) 
◦ ppt: partes per trilhão (pg/g, ng/L) 
 
 
 
Fração molar e percentual molar 
Molaridade e molalidade 
 A solubilidade dos gases em líquidos irá 
depender da pressão e da temperatura 
 A dissolução da maioria dos gases em água é 
um processo exotérmico. 
 
 
 o aumento da temperatura irá deslocar o 
equilíbrio para o lado esquerdo, no sentido 
da formação de CO2(g). Portanto, sua 
solubilidade diminui com o aumento da 
temperatura. 
Dissoluções – solubilidade dos gases 
Dissoluções – solubilidade dos gases 
 A solubilidade de gases em água é inversamente 
proporcional à temperatura. 
gásHPkS 
Dissoluções – solubilidade dos gases 
A solubilidade de um gás em um 
líquido é proporcional à pressão 
exercida por este gás na interface 
com o líquido 
Dissoluções – solubilidade dos gases 
Exercícios 
 Quando uma solução aquosa saturada de AX2 a 70 °C 
contendo 50 g de água é resfriada para 10 °C, quais são, 
em gramas, a massa de sal cristalizada e a massa que 
permanece em solução? 
Exercícios 
1. Suponha que dissolvemos 10,0 g de açúcar 
comum em água até completar 200 mL de 
solução. O açúcar comum é a sacarose 
(C12H22O11). Qual é a concentração molar 
da solução? 
2. Uma solução foi preparada adicionando-se 
40 g de NaOH em água suficiente para 
produzir 400 mL de solução. Calcule a 
concentração da solução em g/mL, g/L e 
mol/L. 
 
 
 
 Sabendo-se que a solubilidade do cloreto 
de sódio é de aproximadamente 36 g/100 
g de água a 20°C, como podemos obter 
uma solução supersaturada deste sal? 
Exercícios 
 Mostre que a concentração de oxigênio 
na água é adequada para a sustentação de 
vida aquática, que requer concentrações 
da ordem de 1,3 x 10 -4 mol/L. A pressão 
parcial de oxigênio é 0,21 atm no nível do 
mar. (KH = 1,3 x 10
-3 mol/L x atm) 
Propriedades coligativas 
 São independentes da identidade 
química 
 Dependem apenas das quantidades 
de soluto e solvente 
 Utilização de fração molar e 
molalidade 
Pressão de vapor 
 Por que as roupas secam no varal? 
Pressão de vapor 
 
Abaixamento da pressão de vapor 
 Lei de Raoult 
 
 A pressão de vapor de um solvente é 
proporcional a sua fração molar, em 
qualquer temperatura. 
 No equilíbrio verificado na ausência de 
solutos, a energia livre molar é igual à do 
solvente puro. 
 Soluções ideais obedecem à lei de Raoult 
em todas as concentrações. 
 
purosolvPxP 
 A entropia da fase líquida aumenta na 
presença de soluto, mas a entalpia 
permanece inalterada  diminuição da 
energia livre molar do solvente 
 
 Pressão de vapor diminui com a presença 
de soluto por causa do equilíbrio 
termodinâmico (energia livre do vapor = 
energia livre do solvente) 
 
Abaixamento da pressão de vapor 
STHG 
Elevação do ponto de ebulição 
 Quando a pressão de vapor de 
determinado solvente é diminuída 
pela presença de soluto não volátil  
aumenta o ponto de ebulição. 
 Efeito do soluto na entropia do 
solvente. 
 Elevação do PE = Keb x molalidade 
Abaixamento do ponto de fusão 
 Avaliação do grau de pureza 
 Abaixamento do PF = Kc x molalidade 
 Soluções iônicas a molalidade é igual à 
molalidade em termos de fórmulas 
unitárias. 
 Abaixamento do PF = iKc x molalidade 
 Em soluções diluídas: i=2 p/ MX; i=3 p/ 
MX2... 
 
Osmose 
 Fluxo de solvente através de uma 
membrana para uma solução mais 
concentrada. 
 
 
 
 
 Pressão osmótica é a pressão necessária 
para deter o fluxo de solvente. 
iRTc
dgh
Pressão osmótica 
 
Exercícios 
 A pressão osmótica devida a 2,20 g de 
polietileno (PE) dissolvido no benzeno 
necessário para produzir 100 mL de 
solução foi 1,1x10-2 atm, em 25°C. calcule 
a massa molar média do polímero. 
 
 A adição de 0,24g de enxofre a 100g de 
CCl4 abaixa o ponto de congelamento do 
solvente de 0,28°C. quais são a massa 
molar e a fórmula molecular do enxofre? 
Dados S= 32 g/mol Kc = 29,8 K.Kg.mol-1 
 
 
Exercícios 
 A densidade de uma soolução de K3PO4 em 
água, 5,0% em massa, é 1,043 g.cm-3. 
Determine (a) a molalidade; (b) a molaridade 
do fosfato de potássio na solução. 
 
 Calcule a pressão de vapor da água a 90 °C, 
em uma solução preparada pela dissolução de 
5,0 g de glicose (C6H12O6) em 100 g de água. 
A pressão de vapor da água pura a 90 °C é 
524 Torr. 
Reações em solução aquosa 
C6H12O6(s)  C6H12O6(aq) 
NaCl (s)  Na+(aq) + Cl-(aq) 
HNO3(aq) + NH3(g)  NH4NO3(aq) 
H+(aq) + NO3
- (aq) + NH3(g)  NH4
+ + NO3
- (aq) 
H3O
+(aq) + NO3- (aq) + NH3(g)  NH4
+(aq)+ NO3
- (aq) + H2O (l) 
H+(aq) + NH3(g)  NH4
+ 
H3O
+(aq) ) + NH3(g)  NH4
++ H2O (l) 
 
 
 
 
Reações ácido-base 
 A mistura de um ácido e uma base leva à 
reação de neutralização. 
 
Ácido forte: 
HCl(g) + H2O(l)  H3O
+(aq)+Cl-(aq) 
 
Base forte: 
NaOH(s)  Na+(aq) + OH-(aq) 
 
Neutralização: 
H3O
+(aq) + OH-(aq)  2H2O(l)