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01-11-2013 1 Brown: Soluções saturadas, insaturadas, supersaturadas: cap 13, página 451 Concentração de soluções: cap 4, item 4.5, páginas 122 a 124. Porcentagem em massa, ppm, ppb: cap. 13- páginas 457 e 458 1 UNIDADE IVUNIDADE IV SOLUÇÕESSOLUÇÕES Profa. Dra. Tatiana Cristina de Oliveira Mac Leod 2 O que é uma solução?O que é uma solução? Água e areia SUSPENSÃOSUSPENSÃO Partículas acima de 100 nm 3 Nanopartículas em meio líquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . SUSPENSÃO COLOIDALSUSPENSÃO COLOIDAL Partículas entre 1 e 100 nm 4 Na+ Cl- Cl- Na+ Cl- Na+ Na+ Cl- Íons livres meio líquido 5 C12H22O11 C12H22O11 C12H22O11 C12H22O11 C12H22O11 Moléculas meio líquido 6 1000g de água a 15°C 360 g NaCl Cs do NaCl = 36 g/100 g água a 15 °C Cs: coeficiente de solubilidade SoluçõesSoluções: : propriedadespropriedades quantoquanto à à solubilidadesolubilidade Solução Saturada 360 g NaCl O Cs É A QUANTIDADE MÁXIMA DISSOLVIDA DE UMA SUBSTÂNCIA EM UMA DETERMINADA TEMPERATURA, EM UMA QUANTIDADE PADRÃO DE SOLVENTE. 01-11-2013 2 7 400 g NaCl 1000g de água a 15°C A quantidade de soluto dissolvido é igual ao Cs SoluçãoSolução saturadasaturada com com corpocorpo de de fundofundo 360 g NaCl 40 g NaCl 8 40 g NaCl 1000g de água a 15°C 1000g de água a 15°C 400 g NaCl 400 g NaCl 1000g de água a 60°C Aquecer Resfriar lentamente SoluçãoSolução supersaturadasupersaturada ((instávelinstável)) 360 g NaCl 9 360 g NaCl 40 g NaCl 1000g de água a 15°C1000g de água a 15°C 400 g NaCl Adição de cristal ou agitação Na solução supersaturada, a quantidade de soluto dissolvido é maior que o Cs, porém esta é instável. Assim, uma pequena perturbação no sistema leva a formação do precipitado. SoluçãoSolução supersaturadasupersaturada ((instávelinstável)) 10 CURVAS DE SOLUBILIDADE São gráficos que apresentam a variação dos coeficientes de solubilidade das substâncias em função da temperatura. 11 • Uma solução saturada de nitrato de potássio (KNO3) em 100 g de água, está a temperatura de 60 ºC. Essa solução é resfriada a 25 ºC, ocorrendo precipitação de parte do sal dissolvido, calcule: a) a massa do sal que precipitou; b) a massa do sal que permaneceu em solução. Exercício 12 a) A massa do sal que precipitou; Do gráfico dado, tiramos as solubilidades do KNO3 em 100 g de água. a 60 ºC = 70 g de KNO3 a 25 ºC = 40 g de KNO3 Reduzindo a temperatura de 60 ºC para 25 ºC, precipitarão: 70 g – 40 g = 30 g. b) A massa do sal que permaneceu em solução. Permaneceu em solução o valor do coeficiente de solubilidade na temperatura de 25 ºC, ou seja, uma massa de 40 g. Exercício - resolução 01-11-2013 3 13 TIPOS DE CONCENTRAÇÕESTIPOS DE CONCENTRAÇÕES 14 Denomina-se concentração de uma solução toda e qualquer forma de expressar a proporção existente entre a quantidade do soluto e a quantidade do solvente ou solução. Concentração Comum É o quociente entre a massa do soluto e o volume da solução solução soluto V m C = Ex.: Preparar uma solução aquosa 5 g/L de cloreto de sódio (NaCl) 14500 mL 500 mL Adicionar água destilada Tampar 500 mL 2,500 g NaCl 500 mL Agitar 15 Título massa-massa Título volume-volume A porcentagem em massa é de 0,9%, ou seja, existe 0,9g de soluto (NaCl) em 100g de solução. Vodka 40% volume: 100 mL da bebida possui 40 mL de álcool etílico 100 mL de bebida – x (teor) mL de álcool 1 litro de vinho de 12%, possui 120 mL de álcool. 1 litro de cerveja 6%, possui 60 mL de álcool. 1 litro de Whisky 50%, possui 500 mL de álcool. 16 1) Uma solução apresenta 90 g de soluto e densidade 1,25 g/cm3. Em 120 mL desta solução, calcule: a) A concentração comum, em g/L; b) A massa da solução; c) O título em massa desta solução. 17 Concentração Molar ou Molaridade (M) É o quociente entre o número de mols do soluto e o volume da solução em litros (M = mol/L ou mol L-1) )(. litrosVMM mM soluçãosoluto soluto = como MM m n = )litros(V n M solução soluto = 18 MolaridadeMolaridade 2) A substância química sacarose (C12H22O11) (MM=342 g/mol) é comumente conhecida como açúcar. Para adoçar uma xícara de café, usam-se em média 7g de sacarose. Supondo que o volume final do café adoçado seja 50 cm3, calcule a concentração molar, aproximada, do açúcar no café. 01-11-2013 4 19 MolaridadeMolaridade dede íonsíons 3) Em um balão volumétrico de 500mL foram colocados 9,6g de MgCl2, sendo o volume completado com água destilada. Sabendo que o MgCl2 foi totalmente dissolvido, qual a concentração molar aproximada de íons Mg2+ e íons Cl- nessa solução? Mg= 24; Cl= 35,5 20 ppmppm (partes por milhão)(partes por milhão) Quando uma solução é extremamente diluída, a massa do solvente é praticamente igual a massa da solução. ppmppm = = 1 parte do soluto 1 parte do soluto 1.000.000 de partes de solução1.000.000 de partes de solução � Soluções gasosas: ppm em volumevolume � Soluções líquidas ou sólidas: ppm em massamassa � Soluções aquosas: como m1 é muito pequena, podemos assumir a densidade da água, isto é, 11g/mLg/mL 21 ppmppm expressoexpresso emem volumevolume Exemplo: 50 ppm de CO na atmosfera é um caso crítico. ppmppm expressoexpresso emem massamassa Exemplo: a água mineral pode conter no máximo 0,5 ppm de Hg2+. ppmppm expressoexpresso emem massamassa porpor volumevolume Exemplo: Assumindo uma solução com 0,7 ppm de F- 22 ppbppb = = 1 parte do soluto 1 parte do soluto 101099 de partes de soluçãode partes de solução Há casos em que a solução é tão diluída (a massa do soluto é tão pequena), que sua concentração é expressa em ppb. 23 4) O Ministério da Saúde recomenda, para prevenir as cáries dentárias, 1,5 ppm como limite máximo de fluoreto em água potável. Em estações de tratamento de água de pequeno porte, o fluoreto é adicionado sob forma do sal flúor silicato de sódio (Na2SiF6; MM = 188g/mol). Se um químico necessita fazer o tratamento de 10000 L de água, a quantidade do sal, em gramas, que ele deverá adicionar para obter a concentração de fluoreto indicada pela legislação será: 5) Num laudo laboratorial, a concentração de Cr(total) foi de 75 ng/L, converta para ppm e ppb. 24 6) Os metais alcalinos apresentam uma elevada reatividade com a água. A reação do sódio com água é violenta, chegando mesmo a produzir faísca. Entretanto, o cátion sódio encontra-se dissolvido na água de consumo público. Sabe-se, porém, que o limite máximo permitido de íons sódio na água usada no abastecimento público é de 16.10-3 %. Qual o valor dessa concentração em ppm. 01-11-2013 5 25 7) Qual é a concentração em mol/L do vinagre comercial sabendo-se que é fornecido com uma concentração de 4,0% (m/m) expressa em ácido acético e densidade igual a 0,995 g/mL? Calcule também a % (m/V) e a concentração em g/L? MM ácido acético= 60 g/mol. Diluição / EvaporaçãoDiluição / Evaporação 8) Um químico possui, em seu estoque, uma solução aquosa de hidróxido de sódio cuja concentração é 10 mol/L. No entanto, ele precisa de uma solução aquosa de hidróxido de sódio com concentração 2,5 mol/L. Calcule o volume de água, em litros, que deve ser adicionado a 5,0 L da solução- estoque, para se obter a concentração desejada. 26 27 na solução final a quantidade de soluto, a massa da solução e o volume da solução correspondem às somas de seus valores nas soluções iniciais. Misturade soluções com solutos iguaisMistura de soluções com solutos iguais 28 Mistura de soluções com solutos iguaisMistura de soluções com solutos iguais 9) Misturando-se 10 L de uma solução de HBr 2 mol/L com 8L de uma solução 3 mol/L de HBr, resulta em uma solução cuja concentração em quantidade de matéria é igual a : 29 Mistura de soluções com solutos iguaisMistura de soluções com solutos iguais 10) Calcule a concentração em massa de uma solução obtida pela mistura de 250mL de solução 80g/L e 350 mL de solução 2 molar, ambas de carbonato de sódio em água. Considere que não houve variação de volume após a mistura. MM Na2CO3 = 106 g/mol 30 Mistura de soluções com solutos diferentes sem reação químicaMistura de soluções com solutos diferentes sem reação química 11) Misturando-se 150mL de solução 0,4M de KCl com 50mL de solução 0,8M de K2SO4, calcule: a) a molaridade da solução resultante em relação a cada um dos sais; b) a molaridade da solução resultante em relação aos íons presentes na solução.
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