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QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 DISCENTE: ________________________________________________ 2º ANO ______ QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 UNIDADE 1 – SOLUÇÕES Na natureza, raramente encontramos substâncias puras. O mundo que nos rodeia é constituído por sistemas formados por mais de uma substância: as misturas. As misturas homogêneas são denominadas soluções. Vejamos algumas soluções presentes em nosso dia-a-dia: Nos laboratórios, nas indústrias e no nosso dia-a-dia, as soluções de sólidos em líquidos são as mais comuns. Um exemplo muito conhecido é o soro fisiológico (água + NaCl). Nesses tipos de soluções, a água é o solvente mais utilizado, sendo conhecida por solvente universal. Essas soluções são denominadas soluções aquosas. SOLUBILIDADE E CURVAS DE SOLUBILIDADE léculas ou os íons do soluto separam-se, permanecendo dispersos no solvente. Podemos estabelecer uma relação entre diferentes solutos e as características de suas soluções aquosas por meio de experimentos bem simples, feitos à mesma temperatura. Observe as situações a seguir. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 Ao compararmos as soluções A e B, notamos que o sal é menos solúvel que o açú- car e, a partir desse fato, podemos generalizar: A quantidade máxima de sal (NaCl) que se dissolve em 100 g de H2O a 20 ºC é 36 g. Essa solução é denominada solução saturada. Logo, o coeficiente de solubilidade do NaCl obtido na situação B é: Uma solução com quantidade de soluto inferior ao coeficiente de solubilidade é denominada solução não-saturada ou insaturada. Se submetermos a aquecimento, sob agitação, o sistema formado por 100 mL de água a que se adicionam 50 g de sal, conseguiremos dissolver o sal totalmente. Deixando o novo sistema esfriar, em repouso absoluto, até a temperatura inicial (20 ºC), teremos uma solução que contém maior quantidade de soluto (50 g) do que a respectiva solução saturada (36 g). o Essa solução é denominada supersaturada e é muito instável. Agitando a ou adicionando a ela um pequeno cristal de soluto, ocorrerá a precipitação de 14 g do sal, que é exatamente a quantidade dissolvida acima da possível para saturação (36 g). Conhecendo o coeficiente de solubilidade de uma substância, a diferentes temperaturas, poderemos construir um gráfico relacionando a solubilidade e a temperatura. Veja o exemplo do cloreto de amônio (NH4Cl): Note que a solubilidade do NH4Cl aumenta com a elevação da temperatura (curva ascendente), que é o que se verifica com a maioria das substâncias não-voláteis. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 EXERCÍCIOS O brometo de potássio apresenta a seguinte tabela de solubilidade: Considere essas informações e responda às questões 1 e 2. 1) Qual a massa de brometo de potássio necessária para saturar: a) 100 g de água a 50 ºC; b) 200 g de água a 70 ºC. 2) Uma solução foi preparada, a 30 ºC, dissolvendo-se 40 g de brometo de potássio em 100 g de água. Essa solução é saturada? Analise o preparo de três soluções de brometo de potássio, a 50 ºC: QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 Agora, responda às questões 3 a 5. 3) Classifique em saturada ou não-saturada cada solução analisada (A, B e C). 4) Apenas uma das soluções está saturada e apresenta corpo de fundo. Identifique-a e calcule a massa desse corpo de fundo. 5) Qual das três soluções encontra-se mais diluí- da (menos concentrada)? 6) .O coeficiente de solubilidade de um sal é de 60 g por 100 g de água a 80 ºC. Determine a massa em gramas desse sal, nessa temperatura, necessária para saturar 80 g de H2O. ASPECTOS QUANTITATIVOS DAS SOLUÇÕES Em laboratório, as soluções normalmente são preparadas dissolvendo-se uma massa determinada de soluto em uma certa quantidade de solvente. O conhecimento das quantidades de soluto, solvente e solução nos permite estabelecer algumas relações matemáticas, denominadas concentração das soluções. CONCENTRAÇÕES DAS SOLUÇÕES o CONCENTRAÇÃO COMUM (C) É a relação entre a massa do soluto e o volume da solução: QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 EXERCÍCIOS CONCENTRAÇÃO COMUM 1) Qual a concentração de uma solução contendo 40g de cloreto de sódio dissolvidos em 250 mL de solução? 2) Uma solução foi preparada adicionando-se 40g de hidróxido de sódio em água suficiente para produzir 200 mL de solução. Calcule a concentração comum dessa solução. 3) Calcule a concentração comum de uma solução de nitrato de prata, sabendo que ela encerra 120g do sal em 600 cm3 de solução. 4) Determine a massa de ácido nítrico, em gramas, necessária para a preparação de 150 mL de uma solução de concentração 50g/L. 5) Calcule a concentração, em g/L, de uma solução aquosa de nitrato de sódio que contêm 30g de sal em 400 mL de solução. 6) Qual a concentração, em g/L, da solução obtida ao se dissolverem 4g de cloreto de sódio em 50 cm3 de solução? 7) São dissolvidos 24g de sacarose em água suficiente para 500mL de solução. Qual é a concentração comum dessa solução? 8) Calcule a concentração comum de uma solução que apresenta volume de 800mL e contém 80g de soluto. 9) Evapora-se totalmente o solvente de 250 mL de uma solução aquosa de cloreto de magnésio de concentração 8,0g/L. Quantos gramas de soluto são obtidos? 10) São dissolvidos 200g de cloreto de sódio em água suficiente para 2 litros de solução. Qual é a concentração comum dessa solução? 11) 300g de açúcar foram adicionados a uma certa quantidade de água, obtendo-se uma solução 60g/L. Qual o volume dessa solução, em mL? 12) A concentração comum de uma solução é de 20g/L. Determine o volume, em mL, dessa solução, sabendo que ela contém 75g de soluto. 13) O derramamento de óleo nos cursos d’água forma uma película que dificulta a absorção de oxigênio, o que provoca a destruição de algas e plânctons, prejudicando a alimentação dos peixes. De acordo com alguns órgãos ambientais, o limite máximo de óleo na água é de 30mg/L. Com base nesse parâmetro, quantos gramas de óleo poderão estar presentes em 1m3 de água, sem comprometer o ecossistema? QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 14) Determine a massa de NaOH, em gramas, dissolvido em água suficiente para 300mL de solução, cuja concentração comum é de 700g/L. 15) Um frasco de laboratório contém 2,0 L de uma solução aquosa de NaCl. A massa do sal dissolvida na solução é de 120g. Que volume, em L, deve ser retirado da solução inicial para que se obtenham 30g de sal dissolvido? 16) O oxalato de cálcio é encontrado nas folhas de espinafre, nas sementes do tomate, e é um dos constituintes das pedras formadas nos rins (cálculo renal). Uma amostra (alíquota) de 25 cm3 de uma solução aquosa de oxalato de cálcio contém 0,2625g desse sal. Qual é a concentração comum de oxalato nessa solução? o DENSIDADE DA SOLUÇÃO (d) É a relação entre a massa da solução e o seu volume: O rótulo do frasco nos indica que 1,05 g da solução apresentam um volume de 1,0 mL, ou seja: EXERCÍCIOS DENSIDADE 1) Qual a densidade em g/cm3 de uma solução de volume igual a 5L e massa de 4000 g: a) 0,08 b) 0,8 c) 8 d) 80 e) 800 2) Uma solução cuja densidade é de 1150 g/L foi preparada, dissolvendo-se 160 g de NaOH em 760 cm3 de água. Determine respectivamente a massa da solução obtida e seu volume. (Dado: densidade da água = 1,0 g/cm3): a) 160 g e 0,14 mL. b) 760 g e 0,66 mL. c) 920 g e 0,8 mL. d) 160 g e 0,21 mL. e) 920 g e 800 mL. o TÍTULO () (Τ), PORCENTAGEM EM MASSA E PPM Esse tipo de concentração, que relaciona as massas de soluto e solução, é um dos mais utilizados nas indústrias químicas e farmacêuticas: QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 Vejamos um exemplo prático da utilização do ppm: De acordo com a padronização internacional, a água potável não pode conter mais do que 5,0 · 10–4mg de mercúrio (Hg) por grama de água. Essa quantidade máxima permitida de Hg pode ser expressa em ppm da seguinte maneira: o TÍTULO EM VOLUME E PORCENTAGEM EM VOLUME (V) Como é fácil medir o volume dos líquidos, a concentração de suas soluções é freqüentemente expressa em porcentagem em volume. No álcool comum e nas bebidas alcoólicas, esta relação é indicada em ºGL (Gay-Lussac): QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 EXERCÍCIOS TÍTULO EM MASSA E VOLUME 1) Calcule o título e a porcentagem em massa de uma solução feita a partir da dissolução de 368 g de glicerina, C3H8O3, em 1600 g de água. 2) Qual a massa de água existente em 600 g de uma solução aquosa de brometo de potássio (KBrO3(aq)) com τ = 0,25? 3) Para a prevenção de cáries, em substituição à aplicação local de flúor nos dentes, recomenda-se o consumo de "água fluoretada". Sabendo que a porcentagem, em massa, de fluoreto de sódio na água é de 2 · 10–4%, um indivíduo que bebe 1 litro dessa água, diariamente, terá ingerido uma massa desse sal igual a: (densidade da água fluoretada: 1,0 g/mL) a) 2 · 10–3 g. b) 3 · 10–3 g. c) 4 · 10–3 g. d) 5 · 10–3 g. e) 6 · 10–3 g. 4) O vinagre é uma solução aquosa de ácido acético (CH3COOH). Qual é o título em volume e a porcentagem em volume de 55 mL de ácido acético presente em 1 litro de vinagre? 5) O etanol possui concentração em volume por volume de 93,3%. Calcule o volume em mililitros de água existente em 10 L desse álcool. 6) As massas respectivamente de H2C2O4 e H2O que devem ser misturadas para preparar 1000 g de solução 5% de H2C2O4 são: a) 60 g e 940 g b) 90 g e 910 g c) 50 g e 950 g d) 108 g e 892 g e) 70 g e 930 g o CONCENTRAÇÃO EM MOL/L OU CONCENTRAÇÃO MOLAR OU MOLARIDADE (ɱ) É a relação entre o número de mol do soluto e o volume da solução em litros: EXERCÍCIOS MOLARIDADE 01) Qual a molaridade de uma solução aquosa contendo 36,5g de ácido clorídrico (HCl) dissolvidos em água até completar 2L de solução? QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 02) Qual a concentração molar da glicose (C6H12O6) numa solução aquosa que contém 9g de soluto em 500mL de solução? 03) Qual a quantidade de soluto, em gramas, presente em 100mL de uma solução 1M de HCl? 04) Qual a concentração molar de uma solução aquosa de ácido sulfúrico (H2SO4), sabendo-se que foram dissolvidos 49g do ácido em 2L de solução? 05) Quantos litros de solução de cloreto de sódio (NaCl) a 0,2M podem ser preparados a partir de 468g de cloreto de sódio? 06) Para preparar uma solução de concentração 0,2 mol/L, usando 15g de iodeto de sódio (NaI), qual deverá ser o volume dessa solução, em litros? 07) Ao dissolver 5,85g de cloreto de sódio (NaCl) em água suficiente para 0,5L de solução, calcule a concentração molar dessa solução? 08) No preparo de uma solução alvejante de tinturaria, 521,5g de hipoclorito de sódio (NaClO) são dissolvidos em água suficiente para 10L de solução. Qual é a concentração molar da solução obtida? 09) Dissolveram-se 2,48g de tiossulfato de sódio penta-hidratado (Na2S2O3.5H2O) em água suficiente para se obter 100cm3 de solução. Qual a molaridade dessa solução? 10) O rótulo de uma garrafa de água mineral, distribuída para consumo, informa que ela contém, principalmente, 696,35 mg/L de bicarbonato de sódio (NaHCO3), além de outros componentes. Qual a concentração molar de bicarbonato de sódio? 11) Qual a molaridade de uma solução aquosa de etanol (C2H6O), de concentração igual a 9,2g/L? 12) Em um laboratório, tem-se um frasco com o seguinte rótulo: NaOH 5M. Que volume dessa solução, em mL, contém massa igual a 20g de NaOH? o FRAÇÃO MOLAR (X) Fração molar do soluto (X1) É a relação entre o número de mols do soluto (n1) e o número de mols da solução (n = n1+n2). ଵܺ ൌ భ భାమ Fração molar do solvente (X2) É a relação entre o número de mols do solvente (n2) e o número de mols da solução (n = n1+n2) ܺଶ ൌ మ భା మ EXERCÍCIOS FRAÇÃO MOLAR QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 1) Calcular as frações molares do soluto e do solvente em uma solução que contém 117g de cloreto de sódio (NaCl) dissolvidos em 324g de água (H2O). 2) Qual a fração molar do soluto e do solvente de uma solução preparada tomando-se 3 mols de glicose e 97 mols de água? 3) Calcule as frações molares de uma solução que contem 300g de brometo de cálcio (CaBr2) em 648g de água. 4) Uma solução contem 6g de uréia [CO(NH2)2] em 90g de água. Calcule as frações molares. 5) A 40 g de NaOH, adicionou-se 900 g de água. Qual a fração molar do soluto e a do solvente, nesta solução? 6) Calcular as frações molares do soluto e do solvente em uma solução que contém 234g de cloreto de sódio (NaCl) dissolvidos em 324g de água. 7) Qual a fração molar do componente B numa mistura contendo 4g de A (M=20g/mol) e 8,4g de B (M=28g/mol)? 8) Determine as frações molares do soluto e do solvente numa solução que foi preparada dissolvendo-se 98g de ácido sulfúrico (H2SO4) em 162g de água. 9) Uma solução contém 18g de glicose (C6H12O6), 24,0g de ácido acético (C2H4O2) e 81,0g de água. Qual a fração molar do ácido acético na solução? 10) Uma solução aquosa de NaCl apresenta 11,7% em peso de soluto. Determine as frações molares do soluto e do solvente nessa solução. o MOLALIDADE (W) É a relação entre o número de mols do soluto (n1) e a massa, em kg, do solvente. ܹ ൌ ݊ଵ ݉ଶ ݑ ܹ ൌ ݉ଵ ܯଵ. ݉ଶ EXERCÍCIOS MOLALIDADE 01)Calcular a molalidade da solução formada utilizando-se 171g de sacarose (C12H22O11) dissolvidos em 400g de água. 02)Qual a molalidade de uma solução que contém 100g de brometo de cálcio – CaBr2 – em 250g de água? 03)Determinar a massa de água, em gramas, que deve ser utilizada para dissolver 0,2 mol de cloreto de sódio (NaCl) e originar uma solução 0,4 molal. 04)Uma solução 0,2 molal de glicose foi preparada utilizando-se 500g de água. Qual a massa de glicose (C6H12O6) presente nessa solução? 05)Quando 39,2g de ácido sulfúrico (H2SO4)são dissolvidos em 200mL de água, obtém-se uma solução de volume igual a 220 mL.Qual a molalidade e a molaridade dessa solução? 06)Qual é a molalidade da glicose num soro contendo 4 g de glicose (C6H12O6) em 100 g (0,1 kg) de água? 07) Assinale a alternativa que fornece o valor aproximado da concentração em mols de soluto por quilograma de solvente de uma solução de ácido fosfórico (H3PO4) que apresenta 10g de soluto e 100 g de solvente. a) 0,01 b) 0,001 c) 1,0 d) 102 e) 10,2 QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 08) Uma solução aquosa de 2 molalde H3PO4 contém: a) 2 mol de H3PO4 dissolvidos em 1 mol de água. b) 2 mol de H3PO4 dissolvidos em 1000 g de água. c) 2 mol de H3PO4 dissolvidos em água suficiente para 1 L de solução. d) 2 mol de H3PO4 dissolvidos em 1 litro de água. e) 2 mol de H3PO4 dissolvidos em água para originar 1000 g de solução. 09) Qual a molalidade de uma solução que apresenta 34,2 gramas de sacarose, (C12H22O11), dissolvidos em 200 gramas de H2O? 10) Determine a quantidade de Iodo (I2) em gramas necessária para prepararmos uma solução de 2,5 molal de I2 em presença de 0,4 kg de água. o DILUIÇÃO DE SOLUÇÕES EXERCÍCIOS DILUIÇÃO DE SOLUÇÕES 1) A uma amostra de 100 mL de hidróxido de sódio 20g/L foi adicionada água suficiente para completar 500 mL. Qual a concentração, em g/L, dessa nova solução? 2) Qual o volume de água, em mL, que deve ser adicionado a 300 mL de uma solução 0,4 mol/L, para que se torne 0,16 mol/L? 3) Adicionando 60 mL de água a 40 mL de uma solução 0,1 mol.L-1 de KOH (hidróxido de potássio), qual a molaridade da solução obtida? QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 4) Qual será o volume final de uma solução que apresenta 500 mL com concentração igual a 10 g/L quando: A) sua concentração final for igual a 1 g/L; B) sua concentração final for o dobro da inicial. 5) 100 mL de solução aquosa 0,6 mol/L de sulfato de sódio (Na2SO4) são diluídos com 400 mL de água. Calcule a concentração mol/L. 6) Diluindo-se 200ml da solução 5 molar de ácido sulfúrico a 250 ml, qual será a molaridade final? 7) Para preparar 1,2 litros de solução 0,4 M de HCl, a partir do ácido concentrado 16 M, qual será o volume de água, em litros, a ser utilizado? 8) Na preparação de 500mL de uma solução aquosa de H2SO4 de concentração 3 mol/L, a partir de uma solução de concentração 15mol/L do ácido, que volume deve ser diluído? 9) Uma solução aquosa de ácido sulfúrico (H2SO4), para ser utilizada em baterias de chumbo de veículos automotivos, deve apresentar concentração igual a 4mol/L. O volume total de uma solução adequada para se utilizar nestas baterias, que pode ser obtido a partir de 500mL de solução de H2SO4 de concentração 18mol/L, é igual a? 10) Que volume de HCl concentrado (16 mol/L) é necessário para preparar 2,0 L de HCl 0,20 mol/L? 11) Qual o volume, em mL, de uma solução de ácido sulfúrico 15 mol/L necessário para preparar 500 mL de uma solução aquosa de ácido sulfúrico de concentração 3 M? 12) Qual a molaridade de uma solução de hidróxido de sódio, que foi obtida adicionando-se 80 mL de água a 20 mL de outra solução de concentração 0,1M? 13) Preparam-se 100 mL de uma solução contendo 1 mol de cloreto de potássio (KCl). Tomaram-se, então, 50 mL dessa solução e juntaram-se 450 mL de água. Qual a molaridade da solução final? 14) Uma solução de hidróxido de potássio (KOH) foi preparada dissolvendo-se 16,8g da base em água suficiente para 200 mL de solução. Dessa solução, qual o volume que deve ser diluído a 300 mL, para que a molaridade seja 1/3 da solução original? 15) Qual o volume de água, em mL, que deve ser adicionado a 80 mL de solução aquosa 0,1M de uréia, para que a solução resultante seja 0,08M? 16) Em 300 mL de uma solução de cloreto de sódio 0,2M, foi adicionada água suficiente para fazer um litro de solução. Qual a molaridade da solução final? 17) Uma solução 0,05M de sacarose, contida em um béquer, perde água por evaporação até restar um volume de 100 mL, passando a concentração para 0,5M. Qual o volume de água evaporado? o MISTURA DE SOLUÇÕES Uma solução também pode ser preparada a partir da mistura de outras soluções, procedimento muito comum em indústrias e laboratórios. Vamos agora estudar alguns casos de mistura de soluções. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 Mistura de soluções sem reação química Mesmos soluto e solvente. Imaginemos a seguinte situação: Como podemos notar pelo exemplo, 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. Logo, para a solução final, temos: Então: ɱࢌ. ࢂࢌ ൌ ɱ. ࢂ ɱ. ࢂ Exemplo: Um volume de 200 mL de uma solução aquosa de glicose (C6H12O6) de concentração igual a 60 g/L foi misturada a 300 mL de uma solução de glicose de concentração igual a 120 g/L. Determine a concentração, em g/L, da solução final. EXERCÍCIOS MISTURA DE SOLUÇÕES SEM REAÇÃO QUÍMICA 1) Uma solução aquosa 2 mol/L de NaCl de volume 50 mL foi misturada a 100 mL de uma solução aquosa de NaCl 0,5 mol/L. Calcule a concentração em mol/L da solu- ção resultante. 2) Misturou-se 1 L de uma solução aquosa de cloreto de sódio (NaCl) 0,1 mol/L a 1 L de uma solução aquosa de cloreto de sódio (NaCl) 0,2 mol/L, obtendo-se uma nova solução aquosa com volume igual a 2 L. A partir desses dados, à concentração em quantidade de matéria (em mol/L) da nova solução obtida. 3) Para originar uma solução de concentração igual a 120 g/L, qual é o volume em litros de uma solução de CaCl2 de concentração 200 g/L que deve ser misturado a 200 mL de uma outra solução aquosa de CaCl2 de concentração igual a 100 g/L? 4) O quadro abaixo representa as quantidades utilizadas na preparação de três soluções aquosas de permanganato de potássio (KMnO4). QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 Analise o quadro quanto às concentrações das soluções e assinale a alternativa correta. a) Se adicionarmos a solução II à solução III, a concentração final será menor que a da solução I. b) Se adicionarmos 100 mL de água à solução I, a concentração final será a mesma da solução III. c) A solução mais concentrada é a que tem o menor volume. d) A solução mais diluída é a que tem a maior massa do soluto. COLÓIDES A adição de solutos a solventes pode originar três tipos de sistemas — soluções, suspensões e colóides. A diferença fundamental entre uma solução e uma suspensão é o tamanho das partículas dispersas. Existem também misturas cujas partículas dispersas são muito menores do que aquelas que podem ser vistas a olho nu, mas muito maiores que moléculas individuais. Tais partículas são denominadas partículas coloidais e, em água, formam os colóides ou suspensões coloidais. O tamanho das partículas de um colóide permite-lhes atravessar um filtro, mas não uma membrana semipermeável. Essas partículas são suficientemente grandes para refletir e dispersar a luz. o Essa dispersão da luz é conhecida pelo nome de efeito Tyndall. Quando um colóide é examinado num ultramicroscópio, iluminado lateralmente, observamos vários pontos luminosos movimentando-se rapidamente, em ziguezague. Esse movimento é denominado movimento browniano. A tabela a seguir apresenta algumas das propriedades das dispersões: QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 A ilustração a seguir nos mostra algumas características dos três tipos de misturas. CLASSIFICAÇÃO DOS COLÓIDES Dependendo do tipo da partícula coloidal e do meio dispergente, os colóides podem ser classificados de várias maneiras, ou seja, recebem nomes particulares: • Aerossol — consiste em um sólido ou um líquido disperso em um gás. • Emulsão — são colóides formados por líquido disperso em outro líquido ou sólido. Os exemplos mais conhecidos desse tipo de colóide são a maionese, o queijo e a manteiga. • Espuma — consiste em um gás disperso em sólido ou líquido. • Sol — são colóides formados pela dispersão deum sólido em líquido. O plasma sangüíneo é formado por grandes moléculas orgânicas dispersas em água. A gomaarábica é um sol composto de uma resina extraída de uma planta da família das leguminosas (Acacia vera), dispersa em água. • Gel — é um colóide formado pela dispersão de um líquido em um sólido. Pode ser considerado um tipo de sol, no qual as partículas do dispersante sólido compõem um retículo contínuo, de estrutura aberta e semi-rígida. Nesse tipo de colóide, tanto o disperso (líquido) como o dispersante (sólido) são contínuos. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 EXERCÍCIOS COLÓIDES UNIDADE 2 – PROPRIEDADES COLIGATIVAS Em países quentes, é costume adicionar à água do radiador dos automóveis o etilenoglicol, que eleva a temperatura de ebulição da água. Evita-se assim que a água do radiador entre em ebulição. Nos países que apresentam inverno muito rigoroso, a mesma substância é usada para diminuir a temperatura de congelamento da água. A elevação da temperatura de ebulição e a diminuição da temperatura de congelamento são duas das propriedades das soluções que dependem do número de partículas de um soluto não-volátil na solução, e não da natureza dessas partículas. Essas propriedades, denominadas propriedades coligativas, são a QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 tonoscopia, a ebulioscopia, a crioscopia e a osmose e estão relacionadas com a pressão máxima de vapor das soluções. PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR Uma das propriedades físicas com a qual mais comumente convivemos e muito fácil de perceber é a volatilidade de diferentes substâncias. É senso comum que o éter é mais volátil que a água. Vamos imaginar um experimento em que essas duas substâncias estejam no estado líquido, cada uma num frasco fechado a vácuo, provido de manômetro: As pressões indicadas pelos manômetros correspondem àquelas exercidas pelos vapores numa situação de equilíbrio entre as duas fases (líquido e vapor), à temperatura de 20 ºC. Nessa situação, a pressão é denominada pressão máxima de vapor (PV). Líquidos diferentes, numa mesma temperatura, apresentam diferentes pressões máximas de vapor, as quais dependem da intensidade das forças intermoleculares da substância no estado líquido. Já para a maioria dos sólidos a pressão máxima de vapor é desprezível. No entanto, a naftalina, mesmo sendo um sólido, apresenta uma considerável pressão máxima de vapor. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR E A TEMPERATURA DE EBULIÇÃO Quando um líquido é aquecido em recipiente aberto, no seu interior formam-se bolhas constituí- das do vapor do líquido. Para que essas bolhas escapem do líquido, é necessário que sua pressão seja, no mínimo, igual à pressão atmosférica. Assim, concluímos que: OBS: A pressão atmosférica diminui conforme a altitude aumenta, ou seja, quanto maior a altitude, menor a pressão atmosférica. TONOSCOPIA, EBULIOSCOPIA, CRIOSCOPIA E OSMOSE A intensidade com que as propriedades coligativas ocorrem depende unicamente da quantidade de partículas presentes na solução, mas não depende da natureza dessas partículas. Tais fenômenos podem ser explicados pelas interações que ocorrem entre as partículas do soluto e as moléculas do solvente. Essas interações dificultam a passagem do solvente para o estado de vapor, assim como o seu congelamento. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 TONOSCOPIA OU TONOMETRIA A pressão de vapor da solução deve-se exclusivamente à quantidade de solvente na fase de vapor. A pressão máxima de vapor da água a 30 ºC é igual a 31,82 mm Hg. Soluções aquosas de solutos não-voláteis apresentam pressões máximas de vapor menores que a da água. Observe, na tabela a seguir, valores aproximados da pressão máxima de vapor do solvente em soluções que foram preparadas dissolvendo-se 1 mol de soluto em 1,0 L de água. EFEITO TONOSCÓPICO QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 LEI DE RAOULT Onde: pi = pressão inicial pf = pressão final Kt = constante tonoscópica m1 = massa do soluto (g) mm1 = massa molar do soluto (mesma coisa que M1) m2 = massa do solvente (Kg) Ex: ◦ Um estudante prepara uma solução dissolvendo 15 g de ureia (CON2H4) em 450 g de água, numa certa temperatura. Qual é a pressão de vapor da água na solução, nessa temperatura? (Dado: pressão de vapor da água pura = 23,4 mmHg). EXERCÍCIOS TONOSCOPIA 1) O acúmulo de neve nas ruas e estradas é um grave problema em países com inverno rigoroso. Para melhorar a condição das vias, grandes quantidades de sal são desejadas sobre a neve. Explique esse fato, discutindo o que são as propriedades coligativas e de que fatores elas dependem. 2) Explique o significado de: a- evaporação de um liquido; b- condensação de um vapor; c- pressão máxima de vapor. 3) Um aluno viu num noticiário que nos países frios como Estados Unidos, Canadá e países europeus, a prática de adicionar aditivos especiais a radiadores de automóveis é bastante comum, pois esses aditivos alteram algumas propriedades físicas da água. Que alterações podem ocorrer com as propriedades físicas da água? 4) As propriedades coligativas das soluções dependem: A pressão de vapor do solvente na solução é sempre menor que a do respectivo solvente puro. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 a- Da pressão máxima de vapor do líquido. b- Da natureza das partículas dispersas na solução. c- Da natureza do solvente, somente. d- Do número de partículas dispersas na solução. e- Da temperatura de ebulição do líquido. 5) Considere um béquer com um pouco de éter. O que ocorrerá se você: a- deixar esse béquer em ambiente aberto? b- cobrir esse béquer com uma campânula de vidro? 6) Considere duas soluções aquosas, A e B: Solução A contem n entidades dispersas. Solução B contem . n entidades dispersas. Qual das duas soluções apresenta maior pressão de vapor? 7) Analise a imagem a seguir. Com base na tira e nos conhecimentos sobre o tema, considere as afirmativas a seguir. I. A sensação de secura na língua do personagem se deve à evaporação da água contida na saliva, em função da exposição da língua ao ar por longo tempo. II. Sob as mesmas condições de temperatura e pressão, a água evapora mais lentamente que um líquido com menor pressão de vapor. III. Caso o personagem estivesse em um local com temperatura de -10°C, a água contida na saliva congelaria se exposta ao ar. IV. Se o personagem tentasse uma nova experiência, derramando acetona na pele, teria uma sensação de frio, como resultado da absorção de energia pelo solvente para a evaporação do mesmo. Estão corretas apenas as afirmativas: a) I e II. b) I e IV. c) II e III. d) I, III e IV. e) II, III e IV. 8) A pressão máxima de vapor de água a 20°C ao nível do mar é 17,5mmHg e a da acetona, nas mesmas condições, é 185mmHg. Conclui-se assim que: I. a acetona apresentaria temperatura de ebulição igual a 20°C, se a pressão atmosférica fosse de 185mmHg. II. a água é mais volátil do que a acetona, ao nível do mar. III. as ligações intermoleculares na água são mais fracas do que na acetona. Dessas afirmações, SOMENTE QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 a)I é correta. b) II é correta. c) III é correta. d) I e II são corretas. e) II e III são corretas. 9) Considere a seguinte tabela, que mostra a pressão de vapor A, B, C e D à mesma temperatura: SUBSTANCIA PRESSAO DE VAPOR A 78,25 mmHg B 12,03 mmHg C 28,34 mmHg D 148,12 mmHg a- qual das substancias é mais volátil? b- qual é menos volátil? c- qual apresenta o maior ponto de ebulição? d- qual apresenta o menor ponto de ebulição? e- Coloque as substancias em ordem crescente quanto aos pontos de ebulição. 10) Um balão de vidro, que contém água, é aquecido até que essa entre em ebulição. Quando isso ocorre, - desliga-se o aquecimento e a água para de ferver; - fecha-se, imediatamente, o balão; e, em seguida, - molha-se o balão com água fria; então, - a água, no interior do balão, volta a ferver por alguns segundos. Assim sendo, é CORRETO afirmar que, imediatamente após o balão ter sido molhado, no interior dele, a) a pressão de vapor da água aumenta. b) a pressão permanece constante. c) a temperatura da água aumenta. d) a temperatura de ebulição da água diminui. 11) Em relação à propriedade coligativa da tonoscopia ou tonometria, assinale as alternativas corretas: a) O efeito tonoscópico é a diminuição da pressão de vapor de um líquido por adição de um soluto não volátil. b) O que determina a diminuição da pressão de vapor é a natureza do soluto presente na solução. c) A pressão de vapor de um líquido em solução é inversamente proporcional à fração em quantidade de matéria do soluto. d) A pressão de vapor de um solvente em uma solução é menor do que a pressão de vapor do solvente puro. e) Os valores das pressões de vapor de uma solução de NaCl 0,1 mol/L e de uma solução de glicose 0,1 mol/L são iguais. 12) Tendo em vista o momento em que um líquido se encontra em equilíbrio com seu vapor, leia atentamente as afirmativas abaixo: I. A evaporação e a condensação ocorrem com a mesma velocidade. II. Não há transferência de moléculas entre o líquido e o vapor. III. A pressão de vapor do sistema se mantém constante. IV. A concentração do vapor depende do tempo. Das afirmativas acima, são corretas: a) I e III. b) II e IV. c) II E III. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 d) I e II. e) III e IV 13) No preparo de uma solução são dissolvidos 6 g de ureia (CON2H4) em 300 g de água, a 20 ºC. Calcule a pressão de vapor da água nessa solução, sabendo que a pressão de vapor da água pura, a 20ºC, é de 23,5 mmHg. (Dados: Kt = 0,018 ºC/1000g. Massa Atômica: C = 12; O = 16; N = 14; H = 1.). EBULIOSCOPIA OU EBULIOMETRIA O aumento (variação) da temperatura de ebulição (∆tE) pode ser justificado pela diminuição da pressão máxima de vapor, que se deve à presença das partículas do soluto. Para que ocorra a ebulição da solução, é necessário que ela seja aquecida até que sua pressão de vapor se iguale à pressão atmosférica. A temperatura em que se inicia a ebulição do solvente em uma solução de soluto não volátil é sempre maior que a temperatura de ebulição do solvente puro (sob mesma pressão). PRESSÃO X ALTITUDE o Quanto MAIOR A ALTITUDE, MENOR É A PRESSÃO atmosférica, pois menor é a camada de ar acima dos corpos. O ar fica mais rarefeito e menos denso. MENOR também será o PONTO DE EBULIÇÃO (PE). o Quanto MENOR A ALTITUDE, MAIOR É A PRESSÃO atmosférica. MAIOR será o PONTO DE EBULIÇÃO. A pressão no interior da panela de pressão é maior que a pressão externa, por isso a água ferve a temperaturas maiores, e assim o alimento cozinha mais rápido. OBS: Quanto mais volátil for o líquido, maior será sua pressão de vapor, e, portanto menor seu ponto de ebulição. Se adicionarmos um soluto ao líquido, a pressão de vapor diminuirá, aumentando, em consequência, a temperatura de ebulição desse líquido. LEI DE RAOULT o O efeito ebulioscópico é diretamente proporcional a molalidade da solução. Onde: QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 t1 = temperatura inicial t2 = temperatura final Ke = constante ebulioscópica m1 = massa do soluto (g) mm1 = massa molar do soluto m2 = massa do solvente (Kg) Ex: Calcule a temperatura de ebulição de uma solução que contém 60 g de glicose (C6H12O6) dissolvidos em 500g de água, sabendo que a temperatura de ebulição da água pura é de 100 ºC e a constante ebulioscópica é de 0,52 ºC/1000g. EXERCÍCIOS EBULIOSCOPIA 1) Dois recipientes abertos contêm: um água pura (I) e, o outro, água salgada (II). Esses dois líquidos são aquecidos até a ebulição e, a partir desse momento, mede-se a temperatura do vapor desprendido.Considerando essas informações, assinale a alternativa cujo gráfico MELHOR representa o comportamento da temperatura em função do tempo durante a ebulição. 2) Se a água contida em um béquer está fervendo e o termômetro acusa a temperatura de 97°C, pode-se afirmar que: a) A temperatura de ebulição independe da pressão ambiente. b) Existe algum soluto dissolvido na água, o que abaixa a temperatura de ebulição. c) Nessa temperatura, a pressão de vapor de água é menor do que a pressão ambiente. d) Nessa temperatura, estão sendo rompidas ligações intermoleculares e interatômicas. e) Nessa temperatura, a pressão de vapor de água é igual à pressão ambiente. 3) Quando as manicures estão retirando os esmaltes das unhas das suas clientes, elas usam uma solução removedora à base de acetona. Quando entramos em um hospital sentimos um cheiro característico de éter. Quando estamos abastecendo o carro álcool estamos usando um combustível alternativo. A ordem crescente de pressão de vapor para essas três substâncias destacadas no texto será: Dados: temperatura de ebulição sob 1 atm (acetona = 56,5°C, éter = 34,6°C e álcool combustível = 78,5°C). a) éter < álcool < acetona. b) éter < acetona < álcool. c) álcool < acetona < éter. d) álcool < éter < acetona. e) acetona < éter < álcool. 4) Considere dois procedimentos distintos no cozimento de feijão. No procedimento A, foi usada uma panela de pressão contendo água e feijão, e no procedimento B foi usada uma panela de pressão contendo água, feijão e sal de cozinha. Com relação a esses procedimentos, é correto afirmar: a) O cozimento será mais rápido no procedimento A, devido ao aumento do ponto de ebulição da solução B. b) O cozimento será mais rápido no procedimento B, devido ao aumento do ponto de ebulição da solução B. c) O cozimento será mais rápido no procedimento A, devido à sublimação sofrida pelo sal de cozinha. d) O cozimento será mais rápido no procedimento B, devido à sublimação sofrida pelo sal de cozinha. e) O tempo de cozimento será o mesmo nos procedimentos A e B. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 5) Em que temperatura ferve uma solução que contém 1,28 g de naftaleno (C10H8) dissolvido em 100g de benzeno, dado que o benzeno puro ferve a 80 ºC e que sua constante ebulioscópica é de 2,6 ºC/1000g? 6) Que massa de ureia (CON2H4) deve ser dissolvida em 200 g de água para que a temperatura de ebulição da solução seja igual a 100,26 ºC? (Dados: Ke = 0,52 ºC/1000g). 7) Em que temperatura ferve uma solução que contém 128 g de naftaleno (C10H8) dissolvido em 500g de benzeno, dado que o benzeno puro ferve a 80 ºC e que sua constante ebulioscópica é de 2,6 ºC/1000g? 8) Que massa de ureia (CON2H4) deve ser dissolvida em 500 g de água para que a temperatura de ebulição da solução seja igual a 102 ºC? (Dados: Ke = 0,52 ºC/1000g). 9) São dissolvidos 18g de ureia (CON2H4) em certa quantidade de água. Sabendo que a constante ebulioscópica da águapura é de 0,52 ºC/1000 g e que o efeito ebulioscópico (∆te) produzido foi de 1 ºC, calcule a quantidade de água utilizada. 10) O gráfico a seguir representa as curvas de pressão de vapor de três solventes em função da temperatura. a) Qual a temperatura de ebulição (aproximadamente) dos três solventes ao nível do mar (760 mmHg)? b) Na cidade de São Paulo a pressão atmosférica é menor que a pressão em Santos. As temperaturas de ebulição seriam as mesmas? Explique. c) Qual é o solvente mais volátil? Por quê? 11) O uso de panela de pressão diminui consideravelmente o tempo de cozimento dos alimentos. Isto deve-se: a) a uma distribuição mais uniforme do calor, sendo a temperatura de ebulição da água 100°C ao nível do mar, mesmo dentro da panela. b) à água estar na forma de vapor dentro da panela, sem que haja necessariamente um aumento da temperatura. c) ao aumento do ponto de ebulição da água pelo aumento da pressão interna da panela. d) ao fato de os alimentos, sob pressão, cozinharem mais facilmente, não sendo assim um efeito do aumento da temperatura. e) à diminuição do ponto de fusão dos alimentos pelo aumento da pressão. 12) Aquecendo água destilada, numa panela aberta e num local onde a pressão ambiente é 0,92 atm, a temperatura de ebulição da água : a) Será inferior a 100ºC. b)Depende da rapidez do aquecimento. c)Será igual a 100ºC. d)É alcançada quando a pressão máxima de vapor saturada por 1 atm. e)Será superior a 100ºC 13) São dissolvidos 18g de ureia (CON2H4) em certa quantidade de água. Sabendo que a constante ebulioscópica da água pura é de 0,52 ºC/1000 g e que o efeito ebulioscópico (∆te) produzido foi de 0,26 ºC, calcule a quantidade de água utilizada. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 14) Calcule a temperatura de ebulição de uma solução aquosa de ureia (CON2H4), sabendo que essa solução contem 6%, em massa, de ureia. (Dados: Ke = 0,52 ºC/1000g). CRIOSCOPIA OU CRIOMETRIA A adição de um soluto não-volátil a um solvente provoca um abaixamento na temperatura de congelamento (∆tC) desse solvente, o que pode ser explicado pelo fato de as partículas do soluto dificultarem a cristalização do solvente. OBS: o A adição de soluto diminui a pressão de vapor do líquido. Consequentemente, a temperatura de ebulição desse líquido aumenta e a de congelação diminui. o Quanto menor a temperatura, menor a agitação das moléculas e menor a pressão de vapor da substância. LEI DE RAOULT O efeito crioscópico é diretamente proporcional à molalidade as solução. Onde: t1 = temperatura inicial t2 = temperatura final Kc = constante crioscópica m1 = massa do soluto (g) mm1 = massa molar do soluto m2 = massa do solvente (Kg) QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 Ex: ◦ São dissolvidos 20 g de ureia (CON2H4) em 400 g de água. Sabendo que a constante crioscópica da água é de 1,86 ºC/1000g. Calcule a temperatura de congelamento dessa solução. EXERCÍCIOS CRIOSCOPIA 1) Um béquer de vidro, com meio litro de capacidade, em condições normais de temperatura e pressão, contém 300 mL de água liquida e 100 g de gelo em cubos. Adicionando-se, nesse mesmo béquer, uma porção de sal de cozinha (NaCl), deve-se esperar que, durante a dissolução, ocorra: a) Aumento da fase solida; b) Elevação da temperatura; c) Abaixamento da temperatura; d) Diminuição da fase liquida. 2) Por que a adição de certos aditivos na água dos radiadores de carros evita que ocorra o superaquecimento da mesma, e também o seu congelamento, quando comparada com a da água pura? a) Porque a água mais o aditivo formam uma solução que apresenta pontos de ebulição e de fusão maiores que os da água pura. b) Porque a solução formada (água + aditivo) apresenta pressão de vapor maior que a água pura, o que causa um aumento no ponto de ebulição e de fusão. c) Porque o aditivo reage com a superfície metálica do radiador, que passa então a absorver energia mais eficientemente, diminuindo, portanto, os pontos de ebulição e de fusão quando comparados com a água pura. d) Porque o aditivo diminui a pressão de vapor da solução formada com relação à água pura, causando um aumento do ponto de ebulição e uma diminuição do ponto de fusão. e) Porque o aditivo diminui a capacidade calorífica da água, causando uma diminuição do ponto de fusão e de ebulição. 3) Calcule a temperatura de congelamento de uma solução que contem 10,26 g de sacarose (C12H22O11) dissolvidos em 500 g de água. (Dado: Kc = 1,86 ºC/1000g). 4) Calcule a temperatura de congelamento de uma solução que contem 342 g de sacarose (C12H22O11) dissolvidos em 1000 g de água. (Dado: Kc = 1,86 ºC/1000g). 5) Determine a massa de glicose (C6H12O6) que deve ser dissolvida em 2000 g de água, de modo que a temperatura de congelamento da solução formada seja -5 ºC. (Dado: Kc = 1,86 ºC/1000g). 6) São dissolvidos 150 g de naftaleno (C10H8) em 1000 g de benzeno. A solução formada congela-se a 7,5 °C. Sabendo que a constante crioscópica do benzeno é de 5,12 °C/1000g, calcule a temperatura de congelamento do benzeno puro. 7) Determine a massa de glicose (C6H12O6) que deve ser dissolvida em 1860 g de água, de modo que a temperatura de congelamento da solução formada seja -1 ºC. (Dado: Kc = 1,86 ºC/1000g). 8) São dissolvidos 64 g de naftaleno (C10H8) em 2000 g de benzeno. A solução formada congela-se a 4,5 °C. Sabendo que a constante crioscópica do benzeno é de 5,12 °C/1000g, calcule a temperatura de congelamento do benzeno puro. 9) São dissolvidos 30 g de ureia (CON2H4) em X gramas de água e a solução formada congela-se a – 1,5ºC. Descubra o valor de X. (Dado: Kc = 1,86 ºC/ 1000g). 10) Comparando-se, à mesma temperatura, as propriedades da água pura e as da água do mar, a água do mar deve apresentar menor: a) pressão de vapor. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 b) concentração de íons. c) densidade. d) condutibilidade elétrica. e) ponto de ebulição. 11) Num congelador, há cinco fôrmas que contêm líquidos diferentes, para fazer gelo e picolés de limão. Se as fôrmas forem colocadas, ao mesmo tempo, no congelador e estiverem, inicialmente, à mesma temperatura, vai-se congelar primeiro a fôrma que contém 500 mL de: a) água pura. b) solução, em água, contendo 50 mL de suco de limão. c) solução, em água, contendo 100 mL de suco de limão. d) solução, em água, contendo 50 mL de suco de limão e 50 g de açúcar. e) solução, em água, contendo 100 mL de suco de limão e 50 g de açúcar. 12) Ao se cozinhar alimentos em panela de pressão, a temperatura atingida pela água de cocção é superior a 100 °C, principalmente por que? a) as substancias dissolvidas na água aumentam seu ponto de ebulição. b) o vapor excedente é liberado por uma válvula de segurança. c) a pressão a que o liquido está submetido é maior que 1 atm. d) a água apresenta menor pressão de vapor nessas condições. e) outros líquidos liberados durante o processo elevam a pressão de vapor no sistema. OSMOSE E PRESSÃO OSMÓTICA A bexiga de porco, o papel celofane e as paredes de células de organismos são denominados membranas semipermeáveis. Recebem esse nome porque permitem a passagem de moléculas do solvente, mas não do soluto. Esse fenômeno é denominado osmose. A pressão osmótica pode atingir valores muito elevados, mesmo quando se trabalha com soluções que apresentam pequenas diferenças de concentração. Esse fato é muito importante para o funcionamento de nosso organismo. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017A pressão osmótica normal do sangue é de aproximadamente 7,4 atm quando comparada com a da água pura. Os glóbulos vermelhos (hemácias) do sangue, assim como todas as células vivas do organismo, são afetados por diferenças de pressão osmótica. Veja o aspecto dessas células em soluções com diferentes concentrações: A palavra osmose vem do grego osmo e significa ‘impulso’. o A osmose ocorre no sentido: SOLUÇÃO MENOS CONCENTRADA → SOLUÇÃO MAIS CONCENTRADA SOLVENTE → SOLUÇÃO ENDOSMOSE: ◦ Movimento da água para dentro da solução. EXOSMOSE: ◦ Movimento da água para fora da solução. Obs: a mínima pressão externa que deve ser aplicada para impedir a osmose é chamada de pressão osmótica. Portanto a pressão osmótica depende da concentração da solução. Quando duas soluções apresentam a mesma pressão osmótica, elas são denominadas isotônicas. LEI DE JACOBUS VAN’T HOFF pV = n1RT Onde: p = pressão osmótica V = volume (L) n1 = numero de mols R = constante geral dos gases (0,082) T = temperatura absoluta (Kelvin : T ºC + 273) Ex: ◦ Determine a pressão osmótica, a 27 ºC, de uma solução aquosa que, num volume de 2 L, contém 12 g de uréia (CON2H4). (Dado: R = 0,082 atm.L/K.mol). QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 EXERCÍCIOS OSMOSE E PRESSÃO OSMÓTICA 1) Os nossos ancestrais descobriram que a carne, quando era tratada com cloreto de sódio (NaCl), ficava preservada do ataque bacteriano. Esse processo primitivo de conservação é usado até hoje, e a conservação é por: a) Oxidorredução; b) Anticatálise; c) Osmose; d) Ação bactericida. 2) Calcule a pressão osmótica, a 27 °C, de uma solução que contem 3,42 g de sacarose (C12H22O11) dissolvidos numa quantidade suficiente de água para 0,6 L de solução. 3) Determine a massa de ureia (CON2H4) que deve ser dissolvida em água para obtermos 8 L de solução que, a 27 ºC, apresente pressão osmótica de 1,23 atm. 4) São dissolvidos 36 g de glicose (C6H12O6) em água. Calcule o volume da solução formada, sabendo que, a 47 ºC, sua pressão osmótica é de 1,64 atm. 5) São dissolvidos 18 g de glicose (C6H12O6) numa quantidade suficiente de água para 8,2 L de solução. Essa solução, a 27 °C é isotônica a uma solução de ureia (CON2H4) cujo volume é de 6 L a 27 °C. Calcule a massa de ureia. 6) Calcule a pressão osmótica, a 47 °C, de uma solução que contem 34,2 g de sacarose (C12H22O11) dissolvidos numa quantidade suficiente de água para 800 mL de solução. 7) As propriedades coligativas explicam uma série de fenômenos que observamos no cotidiano. A respeito desse assunto, julgue os itens a seguir como verdadeiros (V) ou falsos (F): a. ( ) A pressão osmótica é a passagem de solvente do meio mais concentrado para o meio menos concentrado. b. ( ) As membranas celulares são exemplos de membranas semipermeáveis. c. ( ) É possível obter água potável a partir da água do mar por osmose. d. ( ) O pepino que é utilizado para fazer picles, quando deixado por vários dias mergulhado em uma solução aquosa de sal de cozinha, irá murchar, pois suas células perderão água por osmose. e. ( ) Quando colocamos gelo dentro de um copo e o colocamos sobre a mesa, num dia quente de verão, a água que aparece na superfície externa do copo deve-se ao fenômeno conhecido como osmose. f. ( ) Ao dissolvermos, em água do mar, um pouco de açúcar, a pressão de vapor da água diminui. g. ( ) A adição de aditivos na água de refrigeração torna possível a diminuição da temperatura dos sistemas. h. ( )Em certas regiões do interior é comum salgar pedaços de carne, pois em presença do sal, por osmose, a água atravessa a membrana celular, desidratando o alimento. 8) Preparam-se 3 L de uma solução dissolvendo-se 15 g de uma substancia molecular A cuja massa molar é 75 g/mol, em certa temperatura. Por outro lado, preparam-se X L de outra solução, dissolvendo-se 36 g de uma substancia molecular B cuja massa molar é 90 g/mol. Qual é o valor de X? (Dado: as duas soluções são isotônicas). UNIDADE 3 - TERMOQUÍMICA 1. O QUE É TERMOQUÍMICA? A Termoquímica é a área que estuda as situações em que reações químicas e fenômenos físicos ocorrem com absorção ou liberação de energia na forma de calor. 2. PROCESSOS ENDOTÉRMICOS E EXOTÉRMICOS A formação e a ruptura de ligações envolvem a interação da energia com a matéria. Assim como nas mudanças de estado físico, as transformações da matéria ocorrem com absorção ou liberação de energia. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 Obs. a. Nas reações químicas ocorrem tanto a ruptura como a formação de ligações interatômicas; b. Nas transformações físicas ocorrem apenas a ruptura de ligações interatômicas. 2.1 Processos Exotérmicos Na Termoquímica, os processos e reações que ocorrem com liberação de calor e consequente aumento da temperatura das vizinhanças são chamados de exotérmicos. O prefixo exo significa “para fora”. • EX: • Combustão; • Condensação; • Etc. 2.2 Processos Endotérmicos Os processos químicos e físicos que ocorrem com absorção de calor e diminuição da temperatura das vizinhanças são chamados de endotérmicos. O prefixo endo significa “para dentro”. • EX: • Fotossíntese; • Evaporação; • Etc. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 3. TERMOQUÍMICA E AS TRANSFORMAÇÕES FÍSICAS RESUMINDO: 4. FORÇAS INTERMOLECULARES E OS ESTADOS FÍSICOS QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 5. MEDIDAS DE QUANTIDADE DE CALOR 5.1 UNIDADES DE CALOR 6. EQUAÇÃO TERMOQUÍMICA A entalpia de um elemento ou de uma substância varia de acordo com o estado físico, a pressão, a temperatura e a variedade alotrópica do elemento. Logo, numa equação termoquímica, devemos indicar: QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 7. REPRESENTAÇÃO GRÁFICA 8. REAÇÃO ENDOTÉRMICA ΔH = Hprod – Hreag Hprod > Hreag ΔH > 0 9. REAÇÃO EXOTÉRMICA Reagente Produto QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 EXERCÍCIOS TERMOQUÍMICA 1) Considere o seguinte gráfico: De acordo com o gráfico ao lado, indique a opção que completa, respectivamente, as lacunas da frase a seguir: “A variação da entalpia, ∆H, é ....; a reação é .... porque se processa .... calor.” a) positiva, exotérmica, liberando. b) positiva, endotérmica, absorvendo. c) negativa, endotérmica, absorvendo. d) negativa, exotérmica, liberando. e) negativa, exotérmica, absorvendo. 2) Considere o seguinte diagrama de síntese da água em seus diferentes estados físicos. a) Quais estados físicos são representados por I, II e III? b) Indique o ∆H da solidificação da água. 3) Durante o ciclo hidrológico natural a água muda constantemente de estado físico e de lugar. Entre os fenômenos que ocorrem estão: I. derretimento de “icebergs” II. formação de gotículas de água na atmosfera a partir do vapor III. formação de neve IV. dissipação de nevoeiros Dentre esses fenômenos, são exotérmicos SOMENTE a) I e II b) I e III c) II e III Reagente Produto ΔH = H prod – H reag H prod < H reag ΔH < 0 QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO -2017 d) II e IV e) III e IV 4) O diagrama de entalpia a seguir representa os calores envolvidos na reação de obtenção de dois óxidos de cobre, a partir deste metal e do oxigênio. Analisando-se esse diagrama, a variação de entalpia, oH (kJ), para a reação )s(CuO2)g(O2/1)s(OCu 22 é igual a a) +141. b) 479. c) 141. d) +310. 5) São processos endotérmicos e exotérmicos, respectivamente, as mudanças de estado: a) fusão e ebulição. b) solidificação e liquefação. c) condensação e sublimação. d) sublimação e fusão. e) sublimação e solidificação. 6) CONSIDERE os processos a seguir: I. Queima do carvão. II. Fusão do gelo à temperatura de 25°C. III. Combustão da madeira. a) apenas o primeiro é exotérmico. b) apenas o segundo é exotérmico. c) apenas o terceiro é exotérmico. d) apenas o primeiro é endotérmico. e) apenas o segundo é endotérmico. 7) A queima de substâncias combustíveis produz um percentual de resíduos considerados popularmente como poluição. Os combustíveis menos poluentes, em geral, são os de maior custo econômico, como o gás hidrogênio que em sua queima produz água e muito calor. A quantidade de calor que o hidrogênio é capaz de produzir (poder calorífico) é da ordem de 33.900 kcal/kg. Esse valor corresponde, em kJ/kg, a aproximadamente: a) 182 b) 1.820 c) 14.200 d) 142.000 e) 182.000 8) O valor energético total no consumo de um sanduíche de 50 g de pão e 200 g de hambúrguer é de 2.940 kJ. Se em uma hora de caminhada, há consumo de 1.100 kJ, o tempo em minutos, necessário para o consumo da energia assimilada na ingestão do sanduíche, será de 2Cu(s) + O2(g) -310kJ -169 kJ 2CuO(s) Cu2O(s) + 1/2 O2(g) QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 a) 320. b) 160. c) 80. d) 40. e) 20. 9) O excesso de gordura no organismo é nocivo à saúde. Considere uma pessoa, com massa corporal estável, que deseje perder gordura, sem alterar sua dieta alimentar. Para essa pessoa, um dispêndio energético de 9 kcal em atividades físicas corresponde à perda de 1 g de gordura corporal. Para perder 6,0 kg de gordura, o tempo, em minutos, que ela necessita dedicar a atividades físicas, despendendo, em média, 12 kcal/min, corresponde a: a) 2,0 × 102 b) 4,5 × 103 c) 8,0 × 104 d) 6,0 × 105 10) O gelo seco, ou dióxido de carbono solidificado, muito utilizado em processos de refrigeração, sofre sublimação nas condições ambientes. Durante essa transformação, ocorrem, dentre outros, os fenômenos de variação de energia e de rompimento de interações. Esses fenômenos são classificados, respectivamente, como: a) exotérmico - interiônico b) exotérmico - internuclear c) isotérmico - interatômico d) endotérmico – intermolecular 11) Represente por equação termoquímica as seguintes equações: a) 2NH4NO3(s) - 411,2 kJ → 2N2(g) + O2(g) + 4H2O(ℓ) b) HgO(s) + 90 kJ → Hg(ℓ) + ½ O2(g) c) 2 Na(s) + 2 H2O(ℓ) → 2 NaOH + H2(g) + 281,8 kJ d) CO2(g) + H2(g) + 122,8 kJ → CO(g) + 6 H2O(g) e) C4H10(g) + 13/2O2(g) → 4CO2(g) + 5H2O(ℓ) + 2,9kJ f) HCℓ(g) + H2O(ℓ) → HCℓ(aq) + 18 kcal 12) Sejam dadas as equações termoquímicas, todas a 25 ºC e 1 atm: I- H2(g)+ ½ O2(g) →H2O(l) ∆H = -68,3 Kcal/mol II- 2Fe(s)+ 3/2 O2(g)→Fe2O3(s) ∆H = -196,5 Kcal/mol III- 2Al(s)+ 3/2 O2(g)→Al2O3(s) ∆H = -399,1 Kcal/mol IV - C(grafite)+ O2(g)→ CO2(g) ∆H = -94,0 Kcal/mol V- CH4(g) + O2(g) → CO2(g)+ H2O(l) ∆H = -17,9 Kcal/mol Exclusivamente sob o ponto de vista energético, das reações acima, a que você escolheria como fonte de energia é: a)I b)II c) III d) IV e ) V QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 13) Considerando as seguintes equações termoquímicas e seus respectivos ∆H0, indique o reagente que, em relação aos produtos, possui maior energia: a) C(graf) → C(diam) ∆H0 = + 2,1 kJ/mol de C b) I(g) → ½ I2(g) ∆H0 = - 104,5 kJ/mol de I c)1/2Cℓ(g) → Cℓ(g) ∆H0 = + 125,4 kJ/mol de Cℓ 14) Observe o gráfico de entalpia abaixo, obtido por meio de experimentos realizados no estado padrão: Com base em seus conhecimentos de termoquímica e nas informações do gráfico acima, a equação termoquímica INCORRETAMENTE representada é 15) Considere as reações abaixo e marque a alternativa que indica corretamente as reações endotérmicas: I. CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + H2O(l) + 889,5 kJ II. Fe2O3(s) +3C(s) → 2Fe(s) +3CO(g) ΔH = + 490 kJ III. 6CO2(g) + 6H2O(l) + 2813 → C6H12O6(g) + 6O2(g) IV. HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) ΔH = - 57,7 kJ V. 1H2(g) + 1/2O2(g) → 2H2O(l) + 68,3 kcal VI. 1H2(g) + 1I2(g) → 2HI(g) ΔH = + 25,96 kJ/mol a) II e III. b) I e IV. c) II, III e VI. d) I, IV e V. e) I, III e V. 16) Assinale a alternativa que contém apenas processos com ΔH negativo: a) Combustão e fusão. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 b) Combustão e sublimação de sólido para gás. c) Combustão e sublimação de gás para sólido. d) Fusão e ebulição. e) Evaporação e solidificação. 17) Observe o diagrama de um processo químico abaixo: Pode-se afirmar que esse processo é: a) exotérmico, com ΔH = + 230 kJ. b) endotérmico, com ΔH = + 570 kJ. c) endotérmico, com ΔH = + 230 kJ. d) exotérmico, com ΔH = - 230 kJ. e) exotérmico, com ΔH = - 570 kJ. 18) Nas reações químicas, a quantidade de calor liberada ou absorvida pela transformação é denominada calor de reação. Aponte as alternativas que completam corretamente a frase a seguir: Se uma reação é... a) ( ) exotérmica, o sistema perde calor e a vizinhança ganha a mesma quantidade perdida pelo sistema. b) ( ) endotérmica, o sistema ganha calor e a vizinhança perde a mesma quantidade recebida pelo sistema. c) ( ) exotérmica, sua entalpia final é menor que sua entalpia inicial, logo sua variação de entalpia (∆H) é menor que zero. d) ( ) endotérmica, sua entalpia final é maior que sua entalpia inicial, logo sua variação de entalpia (∆H) é maior que zero. 19) Ozonizador é um aparelho vendido no comércio para ser utilizado no tratamento da água. Nesse aparelho é produzido ozônio (O3) a partir do oxigênio do ar (O2), que mata os micro-organismos presentes na água. A reação de obtenção do ozônio a partir do oxigênio pode ser representada pela equação: 3 O2(g) ↔ 2 O3(g) ΔH = +284 kJ Com base nessa equação, e considerando a transformação de 1000 g de O2(g) em O3(g), a quantidade de calor envolvida na reação é: a) 2958,33 kJ e a reação é endotérmica. b) 1479,16 kJ e a reação é exotérmica. c) 739,58 kJ e a reação é exotérmica. d) 369,79 kJ e a reação é endotérmica. e) 184,90 kJ e a reação é endotérmica. 20) Analise as afirmativas abaixo: I. Entalpia (H) pode ser conceituada como a energia global de um sistema. II. Uma reação exotérmica apresenta ∆H positivo. III. O calor de reação de um processo químico será dado por ∆H. a) somente I é correta b) somente II é correta c) somente III é correta d) as afirmativas I e II são corretas e) as afirmativas I e III são corretas. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 UNIDADE 4 – CINÉTICA QUÍMICA O conhecimento e o estudo da velocidade das reações, além de ser muito importante em termos industriais, também está relacionado ao nosso dia-a-dia, por exemplo, quando guardamos alimentos na geladeira para retardar sua decomposição ou usamos panela de pressão para aumentar a velocidadede cozimento dos alimentos. As reações químicas ocorrem com velocidades diferentes e estas podem ser alteradas. O exemplo mais simples de uma reação é quando um único reagente se transforma em um único produto. Genericamente, temos: VELOCIDADE MÉDIA DE UMA REAÇÃO QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 Habitualmente trabalhamos com a velocidade média de uma reação em que relacionamos a variação da concentração e o intervalo de tempo (∆t). Ao analisarmos os valores das velocidades médias de consumo do H2O2, percebemos que eles não são constantes e que o valor máximo é encontrado no início da reação. Concluímos, então, que a velocidade média diminui de acordo com a diminuição da concentração. A partir do gráfico e conhecendo a estequiometria da reação, em que a decomposição de 2 mol de H2O2 produz 2 mol de H2O e 1 mol de O2, podemos construir um novo gráfico, que indique a concentração em mol/L dos produtos. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 EXERCÍCIOS CINÉTICA QUÍMICA QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 6) A tabela abaixo mostra a variação da massa da substancia C que se forma na reação A + B → C: Tempo (s) Massa de C existente (g) 0 0 10 5 30 15 50 40 80 60 Calcule a velocidade média de formação da substancia C, em g/s, nos seguintes intervalos: a) De 0s a 10s b) De 10s a 30s c) De 10s a 50s d) De 10s a 80s 7) Dada a reação 2SO2 + O2 → 2SO3, calcule a velocidade média, conforme a tabela, nos seguintes intervalos: Tempo (s) Quantidade de matéria de SO2 existente 0 6,0 2 5,0 6 2,2 12 1,0 a) De 0s a 2s b) De 0s a 12s c) De 2s a 12s CONDIÇÕES PARA OCORRÊNCIA DE REAÇÕES Vários fatores são responsáveis pela ocorrência de uma reação química. Entre os reagentes deve existir uma tendência à reação (afinidade química) e, além disso, eles devem estar em contato, o que permitirá a colisão entre suas moléculas, acarretando quebra de ligações e formação de novas ligações. TEORIA DA COLISÃO QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 Em todas as reações, os átomos que formam os reagentes se rearranjam, originando os produtos. No entanto, nem todos os choques entre as partículas que compõem os reagentes dão origem a produtos (choques não-eficazes). Os choques que resultam em quebra e formação de novas ligações são denominados eficazes ou efetivos. No momento em que ocorre o choque em uma posição favorável, forma-se uma estrutura intermediária entre os reagentes e os produtos denominada complexo ativado. Para que ocorra a formação do complexo ativado, as moléculas dos reagentes devem apresentar energia suficiente, além da colisão em geometria favorável. Essa energia denominamos energia de ativação (Ea). Esse fato ocorre tanto para as reações exotérmicas quanto para as endotérmicas, e seus diagramas, indicando o caminho da reação e a entalpia, podem ser representados por: Experimentalmente, temos que reações diferentes apresentam energias de ativação diferentes, sendo que as reações que exigem uma menor energia de ativação ocorrem mais rapidamente, ou seja, ocorrem com maior velocidade. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 FATORES QUE INFLUENCIAM A VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO SUPERFÍCIE DE CONTATO Quando um reagente está no estado sólido, a reação ocorrerá na sua superfície. Assim, quanto mais fragmentado (disperso) for esse reagente, maior será o número de choques, e maior será a velocidade da reação. TEMPERATURA QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 O primeiro cientista a relacionar a variação de temperatura e a velocidade das reações foi Jacobus Van’t Hoff, no final do século XIX. Ele estabeleceu a seguinte regra: CATALISADOR Os catalisadores criam um caminho alternativo, que exige menor energia de ativação, fazendo com que a reação se processe de maneira mais rápida. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 CONCENTRAÇÃO DOS REAGENTES A velocidade de uma reação depende também da concentração dos reagentes, pois ela está relacionada com o número de choques entre as moléculas. Vamos aplicar esse conceito a uma reação genérica: O número de choques e, consequentemente, a velocidade irão depender das concentrações de A e B. Vamos considerar quatro situações em que varia o número de moléculas de A e B, num mesmo volume e numa mesma temperatura: Essa relação demonstra que o número de colisões e, consequentemente, a velocidade da reação são proporcionais ao produto das concentrações. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 EXERCÍCIOS FATORES QUE INFLUENCIAM A VELOCIDADE DAS REAÇÕES 1) (PUC-RS) Relacione os fenômenos descritos na coluna I com os fatores que influenciam sua velocidade mencionados na coluna II. Coluna I 1 - Queimadas alastrando-se rapidamente quando está ventando; 2 - Conservação dos alimentos no refrigerador; 3 - Efervescência da água oxigenada na higiene de ferimentos; 4 - Lascas de madeiras queimando mais rapidamente que uma tora de madeira. Coluna II A - superfície de contato B - catalisador C - concentração D – temperatura A alternativa que contém a associação correta entre as duas colunas é a) 1 - C; 2 - D; 3 - B; 4 – A. b) 1 - D; 2 - C; 3 - B; 4 – A. c) 1 - A; 2 - B; 3 - C; 4 – D. d) 1 - B; 2 - C; 3 - D; 4 – A. e) 1 - C; 2 - D; 3 - A; 4 – B. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 2) (UnB-DF) Considere os estudos cinéticos de uma reação química e julgue os itens abaixo: (1) Toda reação é produzida por colisões, mas nem toda colisão gera uma reação. (2) Uma colisão altamente energética pode produzir uma reação. (3) Toda colisão com orientação adequada produz uma reação. (4) A energia mínima para uma colisão efetiva é denominada energia da reação. (5) A diferença energética entre produtos e reagentes é denominada energia de ativação da reação. 3) Indique a afirmação incorreta: a) Quanto menor for a temperatura, maior será a velocidade de uma reação. b) O aumento da temperatura aumenta a velocidade tanto da reação endotérmica quanto da reação exotérmica. c) A velocidade de um reagente no estado sólido é menor que no estado líquido. d) A diferença energética entre os produtos e os reagentes é chamada de entalpia de reação. e) A velocidade de uma reação depende da natureza do reagente. 4) Assinale a alternativa que apresenta agentes que tendem a aumentar a velocidade de uma reação: a) calor, obscuridade, catalisador. b) calor, maior superfície de contato entre reagentes, ausência de catalisador. c) calor, maior superfície de contato entre reagentes, catalisador. d) frio, obscuridade, ausência de catalisador. e) catalisador e congelamento dos reagentes. UNIDADE 5 – EQUILÍBRIO QUÍMICO O equilíbrio químico é atingido quando, na mistura reacional, as velocidades das reações direta (reagentes formando produtos) e inversa (produtos formando regenerando os reagentes) ficam iguais. Mas, em primeiro lugar, é importante entender que reação química é um processo onde reagentes se combinam e formam novas substâncias com propriedades diferentes.Algumas reações se processam totalmente, enquanto outras parecem parar antes de estarem completas. Isso tem a ver com a reversibilidade da reação. Em uma reação reversível os reagentes formam os produtos, mas os produtos reagem entre si e regeneram os reagentes. Por exemplo, a produção da amônia ocorrendo em recipiente fechado, sob pressão e temperatura constantes: O processo é dinâmico, ou seja, a reação ocorre nos dois sentidos. Consideremos a reação hipotética entre a mols de A e b mols de B, formando c mols de C e d mols de D: Inicialmente, observando uma determinada quantidade de A e B e concentrações de C e D nulas. No decorrer da reação, as concentrações de A e B diminuem e de C e D aumentam. A velocidade da reação inversa, que é nula a princípio, cresce continuamente com o tempo. A velocidade da reação direta diminui e da inversa aumenta, até que atinjam a igualdade. Nesse momento as substâncias A e B se formam na mesma velocidade em que são consumidas. As concentrações de reagentes e produtos não mais se alteram. Este é o instante no qual a mistura reacional atingiu o equilíbrio. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 No estado de equilíbrio, mesmo com o sistema aparentando estar parado, as reações diretas e inversas continuam a ocorrer, com velocidades iguais. Por isso as concentrações das substâncias permanecem constantes. Por exemplo, na reação de produção de amônia: CONSTANTE DE EQUILÍBRIO Kc A constante Kc é denominada constante de equilíbrio em termos de concentração, e é uma grandeza com valor específico para uma dada reação e temperatura, independente das concentrações iniciais, volume do recipiente ou pressão. A expressão da constante de equilíbrio obtém-se pela multiplicação das concentrações dos produtos, estando elevadas a potências iguais aos respectivos coeficientes da equação balanceada, dividindo-se esse produto pelo produto das concentrações dos reagentes, cada qual também elevada à potência igual ao respectivo coeficiente estequiométrico. Para o equilíbrio hipotético: Onde A, B, C e D representam reagentes e produtos e a, b, c e d os respectivos coeficientes estequiométricos. A expressão da constante de equilíbrio é: QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 A concentração molar está simbolizada pela fórmula da substância entre colchetes. Exemplo: Para a reação de formação da amônia temos: A concentração Kc recebe o nome de constante de equilíbrio em termos de concentração: razão entre o produto das concentrações em quantidade de matéria dos produtos e o produto das concentrações em quantidade de matéria dos reagentes, estando todas as concentrações elevadas a potencias iguais aos respectivos coeficientes da equação química balanceada. Um sistema no qual se estabelece um equilíbrio químico pode ser: Homogêneo: quando os participantes do equilíbrio constituem uma única fase (monofásico). ܭ ൌ ሾுሿమ ሾுమሿ.ሾ మሿ Heterogêneo: quando os participantes do equilíbrio constituem mais de uma fase (polifásico). Na expressão de constante de equilíbrio não devem ser incluídas substâncias nos estados sólidos ou líquidos, pois suas concentrações molares são constantes. ܭୀ ሾைమሿ ଵ ܭୀ ሾேுరశሿ.ሾை షሿ ሾேுయሿ EXERCÍCIO RESOLVIDO QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 EXERCÍCIOS EQUILÍBRIO QUÍMICO QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 UNIDADE 6 – REAÇÕES DE ÓXIDO-REDUÇÃO As reações que envolvem perda e ganho de elétrons são denominadas reações de óxido-redução. Algumas delas são muito importantes no mundo que nos cerca e estão presentes nos processos que permitem a manutenção da vida. Todas as reações de óxido-redução ocorrem com a transferência de elétrons. Esse processo de transferência de elétrons pode ser evidenciado por um experimento bastante simples. Ao introduzirmos um fio de cobre (Cu) numa solução aquosa de nitrato de prata (AgNO3), verificamos, após certo tempo, que ocorre a formação de um depósito de prata e que a solução adquire a cor azul, característica dos íons Cu2+. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 Quando representamos a reação global, ou seja, a soma das duas semi-reações, cancelamos os elétrons: Podemos notar que, devido à transferência de elétrons, ocorreu uma mudança na carga elétrica das espécies químicas. Essas cargas elétricas são denominadas número de oxidação (Nox). O conhecimento do número de oxidação é de grande importância para o entendimento dos processos de óxido-redução. Vamos agora estudar as maneiras de determiná-lo. NÚMERO DE OXIDAÇÃO (NOX) O número de oxidação nos ajuda a entender como os elétrons estão distribuídos entre os átomos que participam de um composto iônico ou de uma molécula. Nos compostos iônicos, o Nox corresponde à própria carga do íon. Essa carga equivale ao número de elétrons perdidos ou recebidos na formação do composto. Nos compostos moleculares, não existe transferência definitiva de elétrons. Assim, o Nox corresponde à carga elétrica que o átomo iria adquirir se a ligação fosse rompida. Desse modo, o átomo de maior eletronegatividade receberia os elétrons do outro átomo: REGRAS PARA A DETERMINAÇÃO DO NOX QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 Veremos, a seguir, um conjunto de regras que permite a determinação dos números de oxidação de uma maneira bastante simples, sem que seja necessário construir as fórmulas eletrônicas dos compostos. QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 Conhecendo essas regras, podemos calcular o Nox de muitos outros elementos. Vejamos dois exemplos: VARIAÇÃO DO NOX NAS REAÇÕES DE ÓXIDO-REDUÇÃO Retomando o exemplo da reação entre o cobre e a solução aquosa de nitrato de prata e associando-o ao conceito de Nox, temos: QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 EXERCÍCIOS ÓXIDO-REDUÇÃO QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 BALANCEAMENTO DAS EQUAÇÕES DAS REAÇÕES DE ÓXIDO-REDUÇÃO QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 Como nas reações de óxido-redução ocorre transferência de elétrons, para balanceá-las devemos igualar o número de elétrons perdidos e recebidos. Para isso, devemos inicialmente determinar o número de elétrons perdidos ou recebidos para cada espécie química, que corresponde à variação do Nox (∆Nox). A partir desse conhecimento, iremos determinar a quantidade necessária de cada espécie para obter a igualdade do número de elétrons. Vejamos alguns exemplos: QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 IMPORTANTE! QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 QUÍMICA Profª. Sônia O. Schneider e Eliani Behenck S. Turci Alta Floresta D’Oeste, RO - 2017 EXERCÍCIOS BALANCEAMENTO DAS REAÇÕES
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