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Aula 11 Química p/ ENEM 2016 Professor: Wagner Bertolini ENEM 2016 Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 11 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 3 de 28 substância em menor quantidade pode ser chamada de disperso, ou seja, é uma substância que se encontra espalhada, de maneira homogênea ou não, em outra substância denominada dispersante. Nessas condições, a mistura receberá o nome geral de dispersão. solução dispersão coloidal Suspensão disperso átomos, íons, moléculas Aglomerados grandes aglomerados diâmetro (d) d < 1nm 1nm < d < 1000nm d>1000nm visibilidade não são visíveis visível no ultramicroscópio visível a olho nu decantação não decanta decanta no ultracentrifugador decantação espontânea ação do filtro não separa separa no ultrafiltro separa no filtro comum exemplos sal em água gelatina em água água barrenta Classificação das soluções Estas classificações não são muito importantes. Vale a pena apenas ler e dar uma breve analisada. - De acordo com o estado físico -Solução sólida O solvente é sempre sólido e o soluto pode ser: sólido, líquido ou gasoso. Exemplos: ligas metálicas (Solda: Sn+Pb, Ouro 18K: Au+Ag e/ou Cu, Bronze: Cu+Sn, Aço: Fe+C, Latão: Cu+Zn, Amálgama: Hg+Ag, etc.) ENEM 2016 Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 11 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 4 de 28 -Solução líquida O solvente é sempre líquido e o soluto pode ser: sólido, líquido ou gasoso. Exemplos: soro fisiológico (água - solvente, sal - soluto), refrigerantes (água - solvente, gás carbônico - soluto), álcool hidratado (água - solvente, álcool - soluto) -solução gasosa O solvente é gasoso e o soluto gasoso. Exemplo: ar atmosférico filtrado De acordo com a natureza do soluto Solução molecular As partículas dispersas do soluto são moléculas. A solução molecular é também chamada de solução não-eletrolítica. Exemplo: água + açúcar (C6H12O6). Solução iônica As partículas dispersas do soluto são íons ou íons e moléculas (dependendo do sal ou do ácido). Exemplo: água + sal (NaCl), água + ácido clorídrico (HCl) (VWDV�VmR�LPSRUWDQWHV�ĵĵ� - De acordo com a proporção do soluto em relação ao solvente Num determinado dia, ao receber visitas em sua casa, você resolve preparar suco de laranja e suco de uva para servir a seus convidados. Ao servir o suco de laranja, nota- se que algumas pessoas fazem cara feia e dizem: nossa como está forte! Enquanto que outras pessoas que beberam suco de uva dizem: Hum, este está muito fraco! Nestes dois casos descritos acima, podemos observar que temos dois tipos de soluções: diluída e concentrada. Diluída Pouco soluto dissolvido em relação ao solvente (suco de uva). ENEM 2016 Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 11 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 5 de 28 Concentrada Muito soluto dissolvido em relação ao solvente (suco de laranja). Ao juntarmos, gradativamente, açúcar e água em temperatura constante e sob agitação contínua, notamos que o sólido se dissolve, até não poder ser mais visto. Vamos acrescentando mais açúcar e tornando a solução mais concentrada, até que em um dado momento, o açúcar não se dissolve mais na água, mas se deposita no fundo ou se precipita ou se deposita ou se decanta. Neste momento, dizemos que a solução está saturada e apresenta um corpo de fundo. -Saturada Solução que contém uma quantidade máxima de soluto dissolvido no solvente numa determinada temperatura e pressão. Esta quantidade máxima de soluto dissolvido é expresso através do coeficiente de -solubilidade (CS). Por exemplo, a 20 °C, a solubilidade do KNO3 é 31,6 g em cada 100 g de H2O. Isto significa que podemos dissolver até 31,6 g de KNO3 a 20 °C em 100 g de H2O. A variação de temperatura pode alterar o coeficiente de solubilidade de uma substância. Geralmente, o aumento da temperatura aumenta a solubilidade da maioria das substâncias. -insaturada ou não saturada Ocorre quando a quantidade de soluto adicionada é inferior ao coeficiente de solubilidade. Por exemplo, o coeficiente de solubilidade do KNO3 em água a 20 °C é 31,6 g/100 g H2O, portanto, a adição de qualquer quantidade de KNO3 abaixo de 31,6 g em 100 g de água, a 20 °C, produz solução insaturada. -Supersaturada Solução que contém uma quantidade de soluto dissolvido superior à solução saturada por meio de uma variação de temperatura. Por exemplo: a 40 °C, a solubilidade do KNO3 é 61,47 g/100 g H2O e, a 20 °C, é 31,6 g/100 g H2O. As soluções supersaturadas são instáveis, ou seja, qualquer perturbação no meio irá fazer com que o KNO3 precipite, tornando o sistema heterogêneo. ENEM 2016 Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 11 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 6 de 28 A solução supersaturada é instável e só é produzida se tiver variação na temperatura (aumenta muito a temperatura para dissolver a massa que não se dissolveria na temperatura mais baixa e depois deixa em repouso absoluto. Nem pode bater no frasco que o excesso da massa dissolvida precipita para o fundo do frasco, claro). O processo de dissolução: interações soluto/solvente; efeitos térmicos. Solubilidade de Gases em Líquidos Normalmente, os gases são pouco solúveis nos líquidos. Dois fatores alteram consideravelmente a solubilidade: Temperatura Todo aumento de temperatura diminui a solubilidade do gás no líquido. Por exemplo, para eliminar gases dissolvidos na água, é feito o aquecimento por um certo período de tempo. Sendo assim, a diminuição da temperatura facilita a solubilidade de um gás num líquido. Pressão Quando não ocorre reação do gás com o líquido, a influência da pressão é estabelecida pela lei de Henry: "Em temperatura constante, a solubilidade de um gás num líquido é diretamente proporcional à pressão". ENEM 2016 Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 11 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 7 de 28 Por exemplo, podemos citar os refrigerantes, que apresentam grande quantidade de CO2 dissolvido sob pressão. Quando o refrigerante é aberto, a pressão diminui, fazendo com que o excesso de CO2 dissolvido no refrigerante escape. Aqui você deve dedicar uma atenção maior. Isto é relevante conhecer e saber fazer os cálculos. Curvas de Solubilidade São diagramas que mostram a variação dos coeficientes de solubilidade das substâncias em função da temperatura. Analisando o gráfico ao lado, observamos que regiões abaixo da curva representam solução não-saturada, sobre a curva, região saturada e acima da curva, desde que as quantidades permaneçam em solução, região supersaturada. O gráfico abaixo representa a solubilidade de várias substâncias em função da temperatura. Observamos que a maioria das substâncias aumenta a solubilidade com o aumento da temperatura. Podemos dizer, então, que se trata de uma dissolução endotérmica. Para uma substância como Ce2(SO4)3, a solubilidade diminui com o aumento da temperatura; portanto, trata-se de uma dissolução exotérmica. ENEM 2016 Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 11 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 8 de 28 O gráfico do coeficiente de solubilidade em função da temperatura é utilizado principalmente para informar a solubilidade de uma ou várias substâncias em função da temperatura. Por exemplo: Interpretandoo gráfico: ± na temperatura de 50°C, a quantidade máxima de KNO3 que se dissolve em 100 g de água são 80 g. A solução em questão é saturada; ± para obtermos uma solução saturada KNO3 a 40°C, basta dissolver 60 g de KNO3 em 100 g de água; ± se resfriarmos uma solução saturada de 50°C para 40°C, teremos um corpo de fundo igual a 20 g de KNO3; ± 200 g de água a 40°C dissolvem no máximo 120 g de KNO3. É interessante saber Eletrólitos e soluções eletrolíticas. Soluções eletrolíticas São denominadas soluções eletrolíticas, as que conduzem energia elétrica, soluções aquosas de NaCl, KI, NaOH, HCl entre outras. Os compostos destas soluções são denominados eletrólitos. Essas soluções (NaCl, KI, NaOH, HCl) são condutores de energia pelo fato de se transformarem ao serem colocadas na água. A Teoria da Dissociação Eletrolítica do químico sueco Arrhenius, diz respeito ao fato das transformações poderem voltar ao estado anterior em sentido oposto, ou seja ENEM 2016 Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 11 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 9 de 28 elas são consideradas reversíveis, pois elas ocorrem nos dois sentidos, sendo assim equacionadas com dupla seta, sendo uma contraria da outra. Observe: Preste atenção no resumo abaixo: Solução ou substância fundida: Contendo íons conduz eletricidade. Não contendo íons não conduz eletricidade. Substância iônica no estado sólido não conduz eletricidade. Substância iônica no estado fundido ou dissolvida conduz eletricidade. Substância molecular no estado fundido ou no estado sólido não conduz eletricidade. Substância molecular em solução contendo íons (ácidos ionizados em água) conduz eletricidade, não contendo íons, não conduz eletricidade. 3. QUESTÕES COMENTADAS 01. (Enem PPL 2015). A obtenção de sistemas coloidais estáveis depende das interações entre as partículas dispersas e o meio onde se encontram. Em um sistema coloidal aquoso, cujas partículas são hidrofílicas, a adição de um solvente orgânico miscível em água, como etanol, desestabiliza o coloide, podendo ocorrer a agregação das partículas preliminarmente dispersas. A desestabilização provocada pelo etanol ocorre porque ENEM 2016 Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 11 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 10 de 28 a) a polaridade da água no sistema coloidal é reduzida. b) as cargas superficiais das partículas coloidais são diminuídas. c) as camadas de solvatação de água nas partículas são diminuídas. d) o processo de miscibilidade da água e do solvente libera calor para o meio. e) a intensidade dos movimentos brownianos das partículas coloidais é reduzida. 2. (Enem 2ª aplicação 2010). Devido ao seu alto teor de sais, a água do mar é imprópria para o consumo humano e para a maioria dos usos da água doce. No entanto, para a indústria, a água do mar é de grande interesse, uma vez que os sais presentes podem servir de matérias-primas importantes para diversos processos. Nesse contexto, devido a sua simplicidade e ao seu baixo potencial de impacto ambiental, o método da precipitação fracionada tem sido utilizado para a obtenção dos sais presentes na água do mar. Tabela 1: Solubilidade em água de alguns compostos presentes na água do mar a 25 ºC PILOMBO, L. R. M.; MARCONDES, M.E.R.; GEPEC. Grupo de pesquisa em Educação Química. Química e Sobrevivência: Hidrosfera Fonte de Materiais. São Paulo: EDUSP, 2005 (adaptado). SOLUTO: FÓRMULA SOLUBILIDADE g/kg de H2O Brometo de sódio NaBr 1,20 x 103 Carbonato de cálcio CaCO3 1,30 x 10-2 Cloreto de sódio 1D&ľ 3,60 x 102 Cloreto de magnésio MgCࣦ2 5,41 x 102 Sulfato de magnésio MgSO4 3,60 x 102 Sulfato de cálcio CaSO4 6,80 x 10-1 ENEM 2016 Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 11 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 11 de 28 Suponha que uma indústria objetiva separar determinados sais de uma amostra de água do mar a 25 °C, por meio da precipitação fracionada. Se essa amostra contiver somente os sais destacados na tabela, a seguinte ordem de precipitação será verificada: a) Carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio, cloreto de magnésio e, por último, brometo de sódio. b) Brometo de sódio, cloreto de magnésio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio, sulfato de cálcio e, por último, carbonato de cálcio. c) Cloreto de magnésio, sulfato de magnésio e cloreto de sódio, sulfato de cálcio, carbonato de cálcio e, por último, brometo de sódio. d) Brometo de sódio, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio e, por último, cloreto de magnésio. e) Cloreto de sódio, sulfato de magnésio, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de magnésio e, por último, brometo de sódio. 03. (TRANSPETRO - TÉCNICO DE OPERAÇÕES JUNIOR - CESGRANRIO/2012). Qual das misturas abaixo representa um exemplo de dispersão coloidal? (A) O bronze, que é uma liga de cobre e estanho. (B) O quartzo puro e transparente. (C) A clara de ovo batida em neve. (D) Uma mistura contendo os gases oxigênio e nitrogênio na temperatura ambiente. (E) Uma solução aquosa não saturada de água e cloreto de sódio (o sal de cozinha). 04. (PETROBRÁS - TÉCNICO DE OPERAÇÕES JUNIOR - CESGRANRIO/2012). Nas dispersões, tem-se um disperso distribuído numa fase dispersante. Esse tipo de sistema não é uma solução, muito embora, macroscopicamente, muitas das dispersões pareçam sistemas ENEM 2016 Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 11 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 12 de 28 homogêneos. Dentre os sistemas abaixo, o único que NÃO é uma dispersão é (A) leite (B) geleia (C) soro caseiro (D) espuma de barbear (E) espuma de poliuretano 05. (PETROBRÁS - TÉCNICO DE OPERAÇÕES JUNIOR - CESGRANRIO/2012). Considere o gráfico de solubilidade abaixo com as quantidades máximas, em g, de um sal que pode ser dissolvido em 100 g de água a diferentes temperaturas. Uma solução saturada desse sal pesando 170 g e na temperatura de 40ºC foi resfriada a 10ºC. A massa do sal, em g, que precipita formando um sólido no fundo do frasco (corpo de fundo) é aproximadamente igual a a) 5 b) 10 c) 30 d) 50 e) 65 06. (PETROBRÁS - TÉCNICO DE OPERAÇÕES JUNIOR - CESGRANRIO/2012). Uma solução aquosa de NaCl é boa condutora de eletricidade. Se essa solução for atravessada por uma corrente elétrica, ENEM 2016 Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 11 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 13 de 28 serão portadores de carga os(as) (A) íons livres Na+ e Cl- (B) elétrons livres do sódio metálico (C) íons livres do gás cloro ionizado (D) íons livres do gás hidrogênio ionizado (E) pontes de hidrogênio da água 07. (Enem PPL 2015). A obtenção de sistemas coloidais estáveis depende das interações entre as partículas dispersas e o meio onde se encontram. Em um sistema coloidal aquoso, cujas partículas são hidrofílicas, a adição de um solvente orgânico miscível em água, como etanol, desestabiliza o coloide, podendo ocorrer a agregação das partículas preliminarmente dispersas. A desestabilização provocada pelo etanol ocorre porque a) a polaridade da água no sistema coloidal é reduzida. b) as cargas superficiais das partículas coloidais são diminuídas. c) as camadas de solvatação de água nas partículas são diminuídas. d) o processo de miscibilidadeda água e do solvente libera calor para o meio. e) a intensidade dos movimentos brownianos das partículas coloidais é reduzida. 08. (UCS 2015). A solubilidade é uma propriedade física muito importante do ponto de vista biológico. Veja, por exemplo, o caso das vitaminas. Elas são indispensáveis à dieta alimentar, pois atuam na regulação de muitos processos vitais. O consumo excessivo de vitamina C parece não ser prejudicial ao organismo, pois qualquer excesso será eliminado pela urina, uma vez que ela é hidrossolúvel. O consumo excessivo de vitamina A, por outro lado, pode ser prejudicial, pois sendo lipossolúvel, ela acaba sendo retida pelo organismo, principalmente no fígado, produzindo dores de cabeça e insônia. ENEM 2016 Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 11 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 15 de 28 homogênea com a água, em que é possível solubilizar, a 20 C,q 36 g de NaC em 100 g de água. De posse dessas informações, uma solução em que 545 g de NaC estão dissolvidos em 1,5 L de água a 20 C,q sem corpo de fundo, é: a) insaturada. b) concentrada. c) supersaturada. d) diluída. 10. (MACKENZIE 2015). A solubilidade do cloreto de potássio (KC em 100 g de água, em função da temperatura é mostrada na tabela abaixo: Temperatura ( C)q Solubilidade ( gKC em 100 g de água) 0 27,6 10 31,0 20 34,0 30 37,0 40 40,0 50 42,6 Ao preparar-se uma solução saturada de KC em 500 g de água, a 40 Cq e, posteriormente, ao resfriá-la, sob agitação, até 20 C,q é correto afirmar que a) nada precipitará. b) precipitarão 6 g de KC c) precipitarão 9 g de KC d) precipitarão 30 g de KC e) precipitarão 45 g de KC 11. (UFRGS 2014). Um estudante analisou três soluções aquosas de cloreto de sódio, adicionando 0,5 g deste mesmo sal em cada uma delas. Após deixar as soluções em repouso em recipientes fechados, ele observou ENEM 2016 Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 11 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 19 de 28 a) Maiores quantidades de açúcar permitem adoçar o café mais rapidamente, pois a superfície de contato com a solução é menor. b) A presença de açúcar previamente dissolvido no café favorece a GLVVROXomR� GH� PDLV� Do~FDU�� FRP� EDVH� QR� SULQFtSLR� ³VHPHOKDQWH� GLVVROYH� VHPHOKDQWH´�� c) O uso de açúcar de granulação grossa retarda a dissolução, pois os grãos maiores são mais robustos e menos quebradiços. d) A agitação com colher acelera sensivelmente a velocidade de dissolução, pois a maior movimentação das partículas produz um aumento de temperatura. e) A temperatura elevada do café favorece a rápida dissolução do açúcar, pois as partículas movem-se com maior velocidade e todos os processos moleculares ficam acelerados, inclusive o de dissolução. 16. (UFRGS 2012). A solubilidade aquosa do KNO3 é de 36g/100mL, na temperatura 25°C, e de 55g/100mL na temperatura de 35°C. Uma solução de KNO3 preparada em água a 30°C, contendo 55g deste sal em 100mL de água será uma a) solução saturada, porém sem precipitado. b) solução saturada na presença de precipitado. c) solução no saturada, porém sem precipitado. d) solução não saturada na presença de precipitado. e) mistura heterogênea formada por sal precipitado e água pura. 17. (ACAFE 2012). Um técnico preparou 420 g de uma solução saturada de nitrato de potássio 3(KNO , dissolvida em água) em um béquer a uma temperatura de 60 C.q Depois deixou a solução esfriar até uma temperatura de 40 C,q verificando a presença de um precipitado. A massa aproximada desse precipitado é: (desconsidere a massa de água presente no precipitado) ENEM 2016 Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 11 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 21 de 28 c) 80 e 105 g d) 80 e 220 g e) 105 e 195 g GABARITO: Resposta da questão 1: [C] O etanol 3 2(CH CH OH) faz ligações de hidrogênio com a água. As camadas de solvatação formadas por moléculas de água são atraídas pelo etanol e o coloide é desestabilizado. Resposta da questão 2: [A] De acordo com os valores de solubilidade fornecidos na tabela, teremos: 1,20 x 103 (NaBr) > 5,41 x 102 �0J&ľ2) > 3,60 x 102 �1D&ľ�H�0J624) > 6,80 x 10-1 (CaSO4) > 1,30 x 10-2 (CaCO3). Os sais com menor solubilidade precipitarão antes, ou seja, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio, cloreto de magnésio e, por último, brometo de sódio. Resposta da questão 03. O bronze é uma solução metálica sólida. O quartzo é uma substância pura. A clara de ovo batida em neve é coloidal. Mistura de gases são sempre homogêneas. Solução insaturada é sempre solução homogênea. 5HVSRVWD��³&´� Resposta da questão 04. A única exceção mencionada é o soro caseiro, que é uma solução. 5HVSRVWD��³&´� Resposta da questão 05. Se a solução estava saturada à 40ºC significa que havia a massa de 70g ENEM 2016 Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 11 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 26 de 28 A solubilidade de um gás em um líquido depende da energia cinética média das moléculas do gás, pois de acordo com o gráfico, quanto maior a temperatura (energia cinética), menor a solubilidade do gás. A elevação da pressão exercida sobre o sistema que comporta o soluto gasoso e o solvente líquido interfere na solubilidade do gás. Observação: Quanto maior a pressão parcial do gás (soluto), maior a sua concentração. Resposta da questão 15: [E] A dissolução do açúcar é um processo endotérmico, logo é favorecida pela elevação da temperatura. Resposta da questão 16: [B] Observando os valores de solubilidade em função da temperatura fornecidos notamos que quanto maior a temperatura, maior a solubilidade do sal em questão. Sendo assim, vamos observar o esquema abaixo: Temperatura 25°C 30°C 35°C Solubilidade (g/100mL de água) 36 X 55 Admitindo-se que a solubilidade é estritamente crescente, podemos concluir que a solubilidade do nitrato de potássio em água a 30°C é um valor situado entre 36g e 55g para cada 100mL de água. No entanto, o enunciado afirma que a solução preparada a 30°C apresentava 55g de KNO3 em 100mL. Dessa forma concluímos que a solução apresentará precipitado. Resposta da questão 17: [A] De acordo com o gráfico, teremos: ENEM 2016 Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 11 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 28 de 28 %RQV�HVWXGRVĵ� $Wp�D�SUy[LPD�ĵ�