Dispersões e soluções - soluções, coloides e suspensões, solubilidade

Prévia do material em texto

ANÁLISE FÍSICO QUÍMICA APLICADA À SAÚDE
Profa. Dra. Natália Bromberg
DISPERSÕES E SOLUÇÕES
Curso: BIOMEDICINA
Substâncias puras e misturasDispersões e soluções
Os materiais e sua classificação
Uma forma de classificar os materiais consiste em agrupá-los
conforme o número de componentes que os constituem. Assim, um
dado material pode ser classificado como substância pura ou como
umamistura de substâncias (ou dispersões).
Substâncias puras e misturasDispersões e soluções
Relembrando...
• As misturas podem ser classificadas em homogêneas e
heterogêneas.
• A diferença entre elas é que a mistura homogênea é uma solução
que apresenta uma única fase, enquanto a heterogênea pode
apresentar duas ou mais fases.
Então temos que:
• As misturas heterogêneas são também chamadas de dispersões
coloidais ou suspensões.
• Asmisturas homogêneas são também chamadas de soluções.
Dispersões e soluções
Dispersão – o que é?
Dispersão é, genericamente, uma mistura de duas ou mais
substâncias, em que as partículas de uma fase (fase dispersa)
encontram-se distribuídas em outra fase (fase dispersante).
Dispersões e soluções
Dispersão = disperso + dispersante
• Do esquema já visto, sabemos que as dispersões podem ser
classificadas em :
1. Soluções
2. Dispersões coloidais ou Colóides
3. Suspensões
• Esta classificação baseia-se na dimensão média das partículas da
fase dispersa.
Dispersões e soluções
Critérios para a classificação de dispersões em soluções,
dispersões coloidais (colóides) e suspensões
Nota: 1 nm = 10-9m; 1um = 10-6m
Dispersões e soluções
Lembrar que no Sistema Internacional de Unidades (SI) o prefixo
nano (n) significa 10–9. Assim:
1 nm (nanômetro) = 10–9 m (metro) 
Esquematicamente temos então:
Dispersões e soluções
Suspensão
Colóide
Solução
Suspensão
Suspensão
Colóide
Suspensão
Solução
Solução
Colóide
Colóide
1.
Dispersões e soluções
Quadro resumo
Soluções
1. Soluções (soluções verdadeiras)
• Uma solução é uma mistura homogênea de duas ou mais
substâncias.
• As soluções de dois componentes são denominadas binárias,
as de três, ternárias e as de quatro, quaternárias.
• Partículas do disperso menores que 1nm (1 x 10-9m).
• Podem ser átomos, íons, moléculas.
• Exemplos: soro fisiológico, ouro 18 quilates, ar atmosférico
(isento de partículas de poeira), refrigerantes, água salgada etc.
1.1 Características das soluções
Solução = solvente + soluto
• As soluções são formadas por um solvente e por um ou mais
solutos (dispersos).
• Solvente e soluto(s):
- O solvente é o componente que dissolve o soluto.
- O soluto é o componente que é dissolvido pelo solvente.
• O solvente é o componente da mistura que apresenta o mesmo
estado físico da solução e/ou o componente com maior
quantidade de substância presente.
• O(s) que está(ão) em menor quantidade é (são) o(s) soluto(s).
• O disperso (soluto)
- Não é visível por nenhum aparelho;
- Não pode ser filtrado ou separado por nenhum aparelho;
- As partículas não se sedimentam.
Soluções
1.2 Classificações de uma solução
a) De acordo com o estado de agregação (estado físico) do solvente
- Soluções sólidas
- Soluções líquidas
- Soluções gasosas
Soluções
Classificação das soluções em função do estado físico do solvente
Soluções
b) De acordo com a proporção entre soluto e solvente
- Solução diluída ou insaturada (não saturada): quando a
quantidade de soluto usado não atinge o limite de solubilidade, ou
seja, a quantidade adicionada é inferior ao coeficiente de
solubilidade.
* Coeficiente de solubilidade é definido como a máxima quantidade de
soluto que é possível dissolver em uma quantidade fixa de solvente e a uma
determinada temperatura. A unidade geralmente utilizada é:
g (soluto)/100mL(solvente)
- Solução concentrada ou saturada: quando o solvente já
dissolveu toda a quantidade possível de soluto, ou seja, toda a
quantidade indicada no coeficiente de solubilidade. A partir deste
ponto, toda a quantidade de soluto adicionada não será dissolvida e
ficará no fundo do recipiente formando uma solução saturada com
corpo de chão.
Soluções
- Solução supersaturada: acontece quando o solvente e
soluto estão em uma temperatura em que seu coeficiente de
solubilidade é maior, e depois a solução é resfriada ou aquecida, de
modo a reduzir o coeficiente de solubilidade. Quando isso é feito de
modo cuidadoso, o soluto permanece dissolvido, ou seja, está
dissolvida uma quantidade de soluto superior ao coeficiente de
solubilidade, mas a solução se torna extremamente instável.
Qualquer vibração faz precipitar a quantidade de soluto em excesso
dissolvida.
Solução supersaturada natural
Mel Geléias Melaço – cana
de açúcar
Soluções
ou
Solução diluída ou
não saturada ou insaturada
Solução concentrada ou saturada
Solução supersaturada
Soluções
Soluções
Na prática, é muito fácil distinguir as soluções não-saturada,
saturada e supersaturada. Acompanhe o esquema abaixo:
c) De acordo com a natureza do soluto (ou condutividade elétrica)
As soluções podem se classificar em moleculares e iônicas em
função da natureza das partículas dispersas.
- Solução molecular (ou não eletrolítica): as partículas
dispersas neste caso são moléculas e, portanto, não conduzem
eletricidade. Ex: solução de glicose.
- Solução iônica (ou eletrolítica): as partículas dispersas se
encontram na forma de íons ou moléculas e íons. Estas soluções
também são chamadas de soluções eletrolíticas, porque possuem a
capacidade de conduzir corrente elétrica. Ex: solução de cloreto de
sódio, sol. aquosa de ácidos, bases e sais.
Soluções
Substâncias puras e misturasSolubilidade e curvas de solubilidade
1. Solubilidade
A solubilidade é a propriedade que as substâncias têm de se
dissolverem espontaneamente numa outra substância denominada
de solvente.
a) Coeficiente de solubilidade (CS)
É definido como a máxima quantidade de soluto que é
possível dissolver em uma quantidade fixa de solvente e a uma
determinada temperatura. A unidade geralmente utilizada é:
g (soluto)/100mL(solvente)
O coeficiente de solubilidade (CS) é uma grandeza
determinada experimentalmente e apresentada em tabelas.
Exemplo 1: A solubilidade do KCl em água a 20oC é de 34g do sal
em 100g de água.
Representação: 34g de KCl/100g de água.
Interpretação: 34g é a quantidade máxima de KCl que pode ser
dissolvida em 100g de água a 20oC.
Exemplo 2:
Representação: 39,8 g de NaCl/100 g de H2O (100°C)
A solubilidade de NaCl em água a 100°C é de 39,8 g do sal em 100 g 
de água.
Interpretação: 39,8 g é a quantidade máxima de NaCl que pode ser
dissolvida em 100g de água a 100°C.
Solubilidade e curvas de solubilidade
b) Regra de solubilidade
As substâncias inorgânicas (sais, ácidos e bases) se dissolvem
em água. As substâncias orgânicas não se dissolvem em água, com
exceção dos sais, ácidos e álcoois. As substâncias orgânicas, porém,
se dissolvem em solventes orgânicos, tais como gasolina,
tetracloreto de carbono, benzeno, etc. Considerando a polaridade
das substâncias, pode-se notar que as substâncias com polaridades
semelhantes se dissolvem entre si e as substâncias com polaridades
diferentes não se dissolvem entre si. Com base nesse fato, pode-se
concluir que:
- "Uma substância tende a se dissolver em solventes quimicamente
semelhantes a ela."
Levando em consideração o aspecto da polaridade das substâncias,
pode-se dizer:
- "Uma substância polar se dissolve num solvente polar; uma
substância apolar se dissolve num solvente apolar."
Solubilidade e curvas de solubilidade
c) Curvas de solubilidade
O coeficientede solubilidade depende muito pouco da
pressão em solução líquida, porém a sua dependência da
temperatura, para qualquer tipo de solução, é tão grande que
podemos expressá-la por um gráfico denominado curva de
solubilidade (gráfico que representa a solubilidade de uma
substância em função da temperatura).
Solubilidade e curvas de solubilidade
Assim, podemos classificar as soluções em insaturadas,
saturadas ou supersaturadas, dependendo da quantidade de soluto
dissolvido no solvente.
Solução insaturada (não-saturada) de NaCl: solução aquosa
contendo 25,0 g de NaCl dissolvidos em 100 g de água a 20°C. A
análise da curva de solubilidade do NaCl admite a dissolução de
36,0 g de NaCl a 20°C, ou seja, 11,0 g a mais do que a massa
dissolvida.
Solubilidade e curvas de solubilidade
Solução saturada de NaCl: solução aquosa contendo 37,8 g de NaCl
dissolvidos em 100 g de água a 70°C. A análise da curva de
solubilidade do NaCl não admite a dissolução de qualquer
quantidade adicional de soluto a 70°C.
Solução supersaturada de NaCl: solução aquosa contendo 39,0 g de 
NaCl dissolvidos em 100 g de água a 50°C.
Solubilidade e curvas de solubilidade
Mas, como obter essa solução?
Existem três tipos de curvas em gráficos de solubilidade:
- Curvas Ascendentes: representam as substâncias cujo coeficiente
de solubilidade aumenta com a temperatura. São substâncias que se
dissolvem com a absorção de calor, isto é, a dissolução é
endotérmica.
Solubilidade e curvas de solubilidade
- Curvas Descendentes: representam as substâncias cujo coeficiente
de solubilidade diminui com o aumento de temperatura. São
substâncias que se dissolvem com liberação de calor, isto é, a
dissolução é exotérmica.
Solubilidade e curvas de solubilidade
- Curvas com Inflexões: representam as substâncias que sofrem
modificações em sua estrutura com a variação da temperatura. O
sulfato de sódio, por exemplo, até a temperatura de 32,4°C,
apresenta em sua estrutura dez moléculas de água, em temperatura
acima de 32,4°C o sulfato de sódio perde suas moléculas de "água
de cristalização" e a curva de solubilidade sofre uma inflexão.
Solubilidade e curvas de solubilidade
Exercício 1: Analise o seguinte gráfico:
Solubilidade e curvas de solubilidade
Exercício 1: Analise o seguinte gráfico:
Julgue certo (C) ou errado (E) os itens:
( ) A substância mais solúvel em água a 10°C é KNO3.
( ) A substância que apresenta menor variação de solubilidade entre
30°C e 80°C é o cloreto de sódio.
( ) A solubilidade de qualquer sólido aumenta com a elevação da
temperatura da solução.
( ) A mistura de 20 g de NH4Cl em 100 g de água a 50°C resultará em
uma solução insaturada.
( ) Uma solução preparada com 80 g de KNO3, em 100 g de água, a
40°C, apresentará sólido no fundo do recipiente.
C
E
C
C
E
Solubilidade e curvas de solubilidade
Exercício 2: Uma solução saturada de nitrato de potássio (KNO3),
constituída, além do sal, por 100 g de água, está à temperatura de
70°C. Essa solução é resfriada a 40°C, ocorrendo precipitação de
parte do sal dissolvido.
Calcule:
a) a massa do sal que precipitou;
b) a massa do sal que permaneceu em solução.
Calcule:
a) a massa do sal que precipitou;
70°C 78 g de KNO3
40°C 32 g de KNO3 , logo 78 g – 32 g = 46 g de sal precipitado
b) a massa do sal que permaneceu em solução.
A 40°C apenas 32 g de KNO3 permanecem em solução.
Solubilidade e curvas de solubilidade
Nota curiosa: Para solutos sólidos, em geral, o aumento da
temperatura provoca aumento na solubilidade. Esse efeito varia de
substância para substância e pode ser facilmente evidenciado em
diagramas de solubilidade. Para substâncias gasosas o fenômeno é
oposto pois o aumento da temperatura diminui a solubilidade. Por
esse motivo devemos conservar um refrigerante, após aberto, em
geladeira, pois a menor temperatura favorece a dissolução do CO2.
O aumento da temperatura, aumenta o estado
de agitação das moléculas, contribuindo para
que as moléculas do gás sejam liberadas
facilmente do líquido.
Solubilidade e curvas de solubilidade
Sistemas Dispersos
Principais Características dos Sistemas Dispersos