G1 Aula 4 Soluções e Unidades de Concentração

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20/08/2015
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Química GeralQ
Professor Alessandro Kappel Jordão
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Soluções e unidades de concentração
Muitos materiais não são elementos puros nem
compostos puros, logo não são substâncias puras; são
chamados de misturas de substâncias mais puras, com
uma substância combinada com outra.
Ar, sangue, água do mar são exemplos de misturas.
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Muitas ligas, que são misturas de metais, são formuladas
para serem resistentes a corrosão.
Soluções e unidades de concentração
Para os químicos é importante especificar a composição
das misturas quantitativamente. Por exemplo, monitorar
um poluente, administrar uma dose, transferir uma
quantidade conhecida de um soluto.
Classificação das misturas
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Um composto tem uma composição fixa (H2O, CO2)
Porém açúcar e areia podem ser misturados em qualquer
proporção retendo suas características químicas na
mistura.
Soluções e unidades de concentração
Mistura Composto 
Componentes podem ser 
separados por técnicas 
físicas
Componentes não 
podem ser separados por 
técnicas físicas
Diferenças entre misturas e compostos
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físicas técnicas físicas
Composição é variável Composição não é 
variável 
Propriedades são 
relacionadas aos seus 
componentes 
Propriedades não são 
relacionadas aos seus 
componentes 
 
Soluções e unidades de concentração
Podemos identificar os diferentes componentes de
algumas misturas com um microscópio ou a olho nu
Chamamos de heterogênea a mistura de diferentes
substâncias que podem ser distinguidas.
Exemplo: Granito Leite Corpo humano
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Exemplo: Granito, Leite, Corpo humano
Soluções e unidades de concentração
Em algumas misturas não se pode fazer distinção dos
componentes mesmo utilizando poderosos microscópios
porque as moléculas ou íons dos componentes são tão
misturados que a composição é a mesma, não
importando quão pequena é a amostra. Estas misturas
são chamadas de homogênea.
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Exemplo: Ar, sal dissolvido em água, ligas metálicas etc
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Soluções e unidades de concentração
Misturas homogêneas são também chamadas de
soluções.
Geralmente o componente da solução presente em maior
quantidade é chamado de solvente, e as substâncias
dissolvidas são os solutos. Normalmente o solvente
determina o estado físico da solução.
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Solução
Solvente
Soluto
Soluto
Soluções e unidades de concentração
Cristalização ocorre quando o soluto lentamente sai da
solução como cristais, talvez quando o solvente evapora.
Na precipitação, um soluto sai da solução tão
rapidamente que um simples cristal não tem tempo para
ser formado. Em vez disso, o soluto forma um pó
finamente dividido chamado de precipitado
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finamente dividido chamado de precipitado.
Soluções e unidades de concentração
Soluções aquosas, são soluções em que o solvente é a
água. São comuns no cotidiano e em laboratórios de
química.
Soluções não aquosas são aquelas em que o solvente
não é a água.
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Existem também soluções sólidas e gasosas
Soluções e unidades de concentração
Resumindo...
Misturas exibem as propriedades dos seus constituintes;
elas diferem dos compostos, conforme mostrado
anteriormente.
Misturas são classificadas como homogêneas e
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Misturas são classificadas como homogêneas e
heterogêneas, e soluções são misturas homogêneas.
Soluções e unidades de concentração
Técnicas de separação
Misturas são separadas pela utilização das diferenças nas
propriedades físicas dos componentes.
Matéria
Gás
Líquido
Sólido
Mudanças de 
estado
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Substâncias
Técnicas 
físicas
Misturas
Homogênea
(soluções)
Heterogênea
Compostos
Técnicas 
químicas
Elementos
Soluções e unidades de concentração
Técnicas de separação
Técnicas baseadas nas diferenças físicas incluem
decantação, filtração, cromatografia e destilação.
Decantação: Um líquido flutua sobre um outro líquido ou
está acima de um sólido e é decantado.
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Soluções e unidades de concentração
Técnicas de separação
Filtração: faz uso de diferenças na solubilidade
(habilidade de dissolver em um solvente particular).
Exemplo: Mistura de açúcar e areia
Á + A ú + A i
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Água + Açúcar + Areia
Areia
Água + Açúcar
Soluções e unidades de concentração
Técnicas de separação
Destilação: Faz uso da diferença dos pontos de ebulição
para separar misturas. Quando uma solução é destilada,
os componentes de uma mistura entram em ebulição a
diferentes temperaturas e condensam em tubo resfriado.
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Água
Destilado
Solução
Solvente
volátil
Soluto
não volátil
Soluções e unidades de concentração
Técnicas de separação
Cromatografia: faz uso de diferenças das substâncias na
adsorção às superfícies.
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Soluções e unidades de concentração
Técnicas de separação
Misturas são separadas pelo uso das diferenças das
propriedades físicas dos componentes; técnicas
baseadas nas diferenças físicas incluem decantação,
filtração, cromatografia e destilação
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Soluções e unidades de concentração
Como verificar uma quantidade de soluto em um dado
volume de solução?
Utiliza-se as unidades de concentração:
- Concentração percentual
massa por volume (m/v)
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p ( )
massa por massa (m/m)
volume por volume (v/v)
- Quantidade de matéria por volume (Concentração Molar)
- Massa por volume (densidade e concentração comum)
Soluções e unidades de concentração
Concentração
• Quantidade de soluto em um dado volume de solução.
• A Concentração Molar, c, de um soluto em uma solução,
é a quantidade de moléculas do soluto ou de fórmulas
unitárias (em mols) presente em dado volume da solução
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( ) p ç
(em litros).
• “Molaridade” é formalmente chamada de concentração
em quantidade de matéria
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Soluções e unidades de concentração
Concentração
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A unidade é representada por mol L-1 , ou seja, mols por
litro.
É comum observar: mmol L-1 ; µmol L-1
Soluções e unidades de concentração
Concentração
Exemplo: Suponha que dissolvemos 10,0 g de sacarose
em água até completar 200 mL de solução. A sacarose
(C12H22O11) tem massa molar de 342 g mol-1. Qual é a
concentração em mol L-1 desta solução?
Resolução:
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Resolução:
c = n/v e n = m/M
n = 10,0 g / 342 g mol-1 = 0,02923 mol
c = n/v c = 0,02923 mol / 0,200 L
c = 0,146 mol L-1
Soluções e unidades de concentração
Concentração
Exercício: Qual é a concentração em mol L-1 do sulfato de
sódio em uma solução preparada pela dissolução de 15,5
g em água até completar 350 mL de solução?
Massa Molar = 142 g mol-1
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Soluções e unidades de concentração
Concentração
Como a concentração em mol L-1 é definida em termos do
volume da solução, não do volume do solvente usado
para preparar a solução, o volume deve ser medido
depois que os solutos forem adicionados. O modo mais
comum de preparar uma solução de uma dada
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p p ç
concentração molar é transferir uma massa conhecida do
sólido para um balão volumétrico.
Soluções e unidades de concentração
Concentração
Para usar a concentração molar de uma solução e
calcular a quantidade de soluto em um dado volume de
solução, basta usar a fórmula rearranjada
n = c x v
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n = quantidade de matéria (mol)
c = concentração molar (mol L-1)
v = volume (L)
Desta forma podemos estimar a massa de soluto
necessária para preparar uma solução de uma
concentração conhecida.
Soluções e unidades de concentração
Concentração
Exemplo: Calcule a massa de ácido oxálico necessária
para preparar 50,00 mL de uma solução 0,125 mol L-1 de
C2H2O4(aq).
Resolução:
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n = c x v
n = 0,125 mol L-1 x 0,050 L
n = 0,00625 mol
1 mol de C2H2O4(aq) → 90 g
0,00625 mol de C2H2O4(aq) → X
X = 0,56 g
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Soluções e unidades de concentração
Concentração
Exercício: Calcule a massa de glicosenecessária para
preparar 150,00 mL de uma solução 0,422 mol L-1 de
C6H12O6(aq).
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Soluções e unidades de concentração
Concentração
Para usar a concentração molar de uma solução e
calcular o volume de solução, basta usar a fórmula
rearranjada
v = n / c
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n = quantidade de matéria (mol)
c = concentração molar (mol L-1)
v = volume (L)
Soluções e unidades de concentração
Concentração
Exemplo: Um aluno de Química Geral precisa preparar
uma solução que contém 0,760 mmol de ácido acético
(CH3COOH) e ele dispõe de uma solução 0,0380 mol L-1 de
CH3COOH(aq). Que volume de solução ele deveria usar?
R l ã
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Resolução:
v = n / c
v = 0,760 x 10-3 mol / 0,0380 mol L-1
v = 0,0200 L
Soluções e unidades de concentração
Concentração
Exercício: Que volume de uma solução 0,358 mol L-1 de
HCl(aq) contém 2,55 mmol de HCl?
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Soluções e unidades de concentração
Concentração
Diluição
Solução Estoque: armazenar uma solução na forma
concentrada.
S l ã Dil íd d i t ã d l ã té
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Solução Diluída: reduzir a concentração da solução até a
concentração desejada.
Soluções e unidades de concentração
Diluição
Cálculo do volume de uma solução estoque necessária
para uma determinada diluição
Este procedimento baseia-se em uma ideia simples:
adição de solvente a um dado volume de solução não
lt ú d l d l t A ó dil i ã
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altera o número de mols do soluto. Após a diluição, a
mesma quantidade de soluto ocupa um volume maior de
solução.
Antes da
diluição
Depois da
diluição
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Soluções e unidades de concentração
Diluição
Exemplo: Para preparar 250 mL de uma solução 1,25 x 10-3
mol L-1 de NaOH(aq) utilizando uma solução estoque de
concentração 0,0380 mol L-1 de NaOH(aq). Que volume de
solução estoque será necessário?
Resolução:
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Resolução:
n = c x v
n = (1,25 x 10-3 mol L-1) x (0,250 L)
n = (1,25 x 10-3 x 0,250) mol
n = 0,312 mmol
Soluções e unidades de concentração
Diluição
Resolução:
vinicial = n / cinicial
v = 0,312 x 10-3 mol / 0,0380 mol L-1
v = 8,22 x 10-3 L
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Soluções e unidades de concentração
Diluição
Exercício: Calcule o volume de 0,0155 mol L-1 de HCl(aq)
que deve ser usado para preparar 100,00 mL de uma
solução de 5,23 x 10-4 mol L-1 de HCl(aq).
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Soluções e unidades de concentração
Análise volumétrica
A análise volumétrica tem por base a medida do volume
de uma solução padrão de concentração conhecida
necessária para reagir com uma substância presente
numa amostra, em solução.
Tit l ã é t tili ã
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Titulação é o termo que utilizamos para a operação no
laboratório que consiste em escoar de uma bureta, a
solução padrão para o erlenmeyer contendo a amostra a
ser analisada até se atingir o ponto estequiométrico (PE).
Soluções e unidades de concentração
Análise volumétrica
Titulante
Determinar a quantidade de matéria do
titulante:
n = V x C
Escrever a equação química balanceada
(relação estequiométrica)
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Titulado ou 
analito
(relação estequiométrica).
Calcular a quantidade de matéria de
analito.
Determinar a concentração do analito,
sabendo-se do volume de amostra.
Soluções e unidades de concentração
Análise volumétrica
Muitas titulações comuns envolvem reação de um ácido
com uma base. Se 24,75 mL de solução de NaOH a 0,503
mol L-1 forem usados para titular uma amostra de 15,00
mL de ácido sulfúrico, H2SO4, qual será a concentração do
ácido?
Dados:
M(NaOH) = 39,9971 g mol-1
M(H2SO4) = 98,0785 g mol-1
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Soluções e unidades de concentração
Exercício: O ácido clorídrico é muito usado para dissolver compostos
de magnésio, como representado nas equações abaixo.
Mg(OH)2(s) + 2 HCl(aq) → MgCl2(aq) + 2 H2O(l)
MgCO3(s) + 2 HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)
a) Calcule a concentração, em mol L-1, de uma solução aquosa
contendo 26% de HCl, em massa, e densidade igual a 1,15 g mL-1.
b) Calcule o volume, em mL, de uma solução aquosa de HCl 0,128
mol L-1 necessário para reagir completamente com 2 87 g de
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mol L 1 necessário para reagir completamente com 2,87 g de
Mg(OH)2.
c) Calcule a quantidade máxima , em massa, de MgCl2, quando 0,420
mol de MgCO3 reage com excesso de HCl. Calcule o rendimento
percentual desta reação sabendo que foram produzidos 30,0 g de
MgCl2
d) Calcule a quantidade, em gramas, de HCl necessária para reagir
completamente com 387 g de uma amostra, contendo, em massa,
32,8% de MgCO3 e 67,2% de Mg(OH)2. Considere rendimento
teórico (100 %).
Soluções e unidades de concentração
Dados:
M(HCl) = 36,46 g mol-1;
M(Mg(OH)2 = 58,3 g mol-1;
M(MgCl2) = 95,21 g mol-1;
M(MgCO3) = 84,3 g mol-1
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