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INSTITUTO DE QUÍMICA DEPARTAMENTO DE PROCESSOS UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE PROCESSOS QUÍMICOS QUI X Prof Alexandre Cerqueira Mar/2014 Informações importantes • Critérios de avaliação: MT = (P1+P2)/2 MF = (MT*7) + (ML*3)/10 MF≥ 7,0 � aprovado MF≥ 7,0 � aprovado MF< 4,0 � reprovado 4,0 ≤ MF < 7,0 ���� PF MT = média teórica ML = média de laboratório MF = média final P1 = 1ª prova teórica P2 = 2ª prova teórica PF = prova final Avaliações: • P1� 12/05 (3 e 4) / 13/05 (9 e 10) / 14/05 (5 e 6) • P2� 28/07 (3 e 4) / 29/07 (9 e 10) / 30/07 (5 e 6) • PR� 04/08 (3 e 4) / 05/08 (9 e 10) / 06/08 (5 e 6) • PF� 11/08 (3 e 4) / 12/08 (9 e 10) / 13/08 (5 e 6) • Prova de 2ª chamada (PR) será• Prova de 2ª chamada (PR) será realizada somente pelos alunos que entraram com o pedido de 2ª chamada na Secretaria do IQ (Sala 310) dentro do prazo de 7 dias corridos, a partir da data da prova perdida. Bibliografia básica: 1.KOTZ, J. C.; TREICHEL, P. M.; WEAVER, G. C. “Química Geral e Reações Químicas”, 6ª ed., Vol 1 e 2. 2.ATKINs, P.; JONES, L., “Princípios de química – Questionando a vida moderna e o meio ambiente” 3ª ed. 3. RUSSEL, John, B., “Química Geral”, 2ª edição, Vol. 1 e 2. QUI X SOLUÇÕESSOLUÇÕESSOLUÇÕESSOLUÇÕES AlexandreAlexandre A. A. CerqueiraCerqueira alexandrecerq@ig.com.bralexandrecerq@ig.com.br Quando juntamos duas espécies químicas diferentes e, não houver reação química entre elas, isto é, não houver formação de nova(s) espécie(s), teremos uma MISTURA Quando na mistura tiver apenas uma única característica em toda a sua extensão teremos uma MISTURA HOMOGÊNEA Quando na mistura tiver mais de uma característica em toda a sua extensão teremos uma MISTURA HETEROGÊNEA Nome Componentes principais Amálgama Mercúrio (Hg) + Prata (Ag) + Estanho (Sn) Vinagre Água (H2O) + ácido acético(CH3COOH) Latão Cobre (Cu) + zinco (Zn) Misturas HomogêneasMisturas Homogêneas Latão Cobre (Cu) + zinco (Zn) Bronze Cobre (Cu) + estanho (Sn) Aço Ferro (Fe) + carbono (C) Álcool hidratado Etanol (CH3CH2OH) + água (H2O) Aspecto homogêneo a olho nu Aspecto heterogêneo ao microscópio O leite é considerado uma mistura heterogênea. Copo de leite Líquido branco com gotículas de gordura Em uma mistura de duas espécies químicas diferentes, pode ocorrer a disseminação, sob forma de pequenas partículas, de uma espécie na outra Neste caso o sistema recebe o nome de DISPERSÃO A espécie química disseminada na forma de pequenas partículas é o DISPERSO e, a outra espécie é o DISPERGENTE ÁGUA + AÇÚCAR DISPERGENTE DISPERSO Quando na dispersão o disperso possui tamanho médio de até 10 – 7 cm a dispersão receberá o nome especial de SOLUÇÃO Nas SOLUÇÕES: DISPERGENTE DISPERSO SOLVENTE SOLUTO ESTUDO DAS SOLUÇÕESESTUDO DAS SOLUÇÕESESTUDO DAS SOLUÇÕESESTUDO DAS SOLUÇÕES SoluçõesSoluções sãosão misturasmisturas homogêneashomogêneas dede doisdois ouou maismais componentescomponentes.. OO componentecomponente queque sese apresentaapresenta emem menormenor quantidadequantidade receberecebe oo nomenome dede solutosoluto ee seráserá dissolvidodissolvido emem outrooutro componentecomponente presentepresente emem maiormaior quantidade,quantidade, chamadochamadocomponentecomponente presentepresente emem maiormaior quantidade,quantidade, chamadochamado dede solventesolvente.. TantoTanto oo solventesolvente quantoquanto oo solutosoluto podempodem apresentarapresentar--sese nosnos trêstrês estadosestados físicos,físicos, mas,mas, emem geral,geral, aa soluçãosolução permanecepermanece nono estadoestado físicofísico dodo solventesolvente.. AA composiçãocomposição dasdas soluçõessoluções éé indicadaindicada porpor unidadesunidades dede concentraçãoconcentração.. Propriedades das soluções E D U A R D O S A N T A L I E S T R A / C I D E D U A R D O S A N T A L I E S T R A / C I D Água (H2O) A imagem não pode ser exibida. Talvez o computador não tenha memória suficiente para abrir a imagem ou talvez ela esteja corrompida. Reinicie o computador e abra o arquivo novamente. Se ainda assim aparecer o x vermelho, poderá ser necessário excluir a imagem e inseri-la novamente. E D U A R D O S A N T A L I E S T R A / C I D E D U A R D O S A N T A L I E S T R A / C I D Solução aquosa de NaCl Água + Sal Sal (NaCl) A imagem não pode ser exibida. Talvez o computador não tenha memória suficiente para abrir a imagem ou talvez ela esteja corrompida. Reinicie o computador e abra o arquivo novamente. Se ainda assim aparecer o x vermelho, poderá ser necessário excluir a imagem e inseri-la novamente. O PROCESSO DA DISSOLUÇÃO Um soluto se dissolve num solvente que tem estrutura semelhante a ele. � Solventes polares: tendem a dissolver solutos polares ou iônicos. � Solventes não polares: tendem a dissolver solutos não polares. Atração + Dissociação + Solvatação A força de atração é eletrostática, ou seja, é uma atração entre cargas elétricas. SOLUBILIDADE É a massa do soluto que pode ser dissolvida numa certa quantidade de solvente em uma dada certa quantidade de solvente em uma dada temperatura. É expressa em gramas de soluto por 100 mL (100 cm3) ou por 100 g de solvente numa dada temperatura. Influência da Temperatura na SolubilidadeInfluência da Temperatura na Solubilidade A solubilidade da maioria dos sólidos nos líquidos A solubilidade da maioria dos sólidos nos líquidos aumenta com a temperatura. Exemplo: uma quantidade adicional de 308 g de açúcar se dissolve em 100 g de água quando a temperatura passa de 0 oC a 100 oC. Por ser polar, a água aproxima-se dos íons que formam um composto iônico (sólido) pelo pólo de sinal contrário à carga de cada íon, conseguindo assim anular suas cargas e desprendê-las do resto do sólido. Uma vez separado do sólido, os íons são rodeados por moléculas de água, evitando que eles regressem ao sólido (ex. NaCl). Solubilidade de compostos iônicos em àgua O lado da molécula da água que contém os átomos de hidrogênio (+) atrairá os íons Cl-, e os íons Na+ serão atraídos pelo lado do átomo de oxigênio (-) da água. Esta é a maneira como as substâncias sólidas iônicas se dissolvem na água, o processo é denominado de solvatação. Quando o cloreto de sódio é colocado em água (que é um composto covalente angular e polar) as forças eletrostáticas entre os íons Na+ e Cl- tornam-se 80 vezes menor do que quando o composto está no ar ( a constante do meio -ε0- para o ar é igual a 1 enquanto que para a água vale 80). A rede cristalina se desfaz e as moléculas de água, conseguem atrair os íons sódio e os íons cloreto, solvatando-os, conforme mostra a figura acima. Fatores que influenciam na solubilidade dos sais •A força de interação entre as partículas próximas do soluto; (interação soluto- soluto); •A força de interação entre as moléculas de água e as do soluto antes da dissolução; (interação soluto-solvente) •A força de interação entre as moléculas de água e as do soluto depois da dissolução (interação soluto-solvente) Se a estabilização energética correspondente ao conjunto das interações soluto–solvente for mais forte do que a necessária para quebrar as interações solvente–solvente e soluto– soluto, o processo de dissolução é energeticamente favorável,isto é, o processo de dissolução é exotérmico (∆ H < 0). ∆Hdiss > 0 contrário Após a dissolução, temos uma mistura homogênea (apresenta uma única fase), também chamada de solução verdadeira. Toda solução aquosa verdadeira é TRANSPARENTE: o tamanho das partículas misturadas varia entre 0 e 1 nm(10-9m). 2. Classificação das soluções2. Classificação das soluções Quanto à conduzir ou não a corrente elétrica • eletrolíticas – água + sal; • não eletrolíticas– água + açúcar; água + álcool; Quanto ao estado físico • sólidas –ligas metálicas – ouro = Au + Cu; • líquidas – vinagre; álcool comercial; • gasosas – ar atmosférico. Substâncias diferentes se dissolvem em quantidades Substâncias diferentes se dissolvem em quantidades diferentes em uma mesma quantidade de solvente diferentes em uma mesma quantidade de solvente na mesma temperatura.na mesma temperatura. Isto depende do Coeficiente de solubilidadeIsto depende do Coeficiente de solubilidade O QUE É O COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE O QUE É O COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE ((CsCs)?)? O O CsCs É A QUANTIDADE MÁXIMA DISSOLVIDA DE UMA SUBSTÂNCIA EM UMA É A QUANTIDADE MÁXIMA DISSOLVIDA DE UMA SUBSTÂNCIA EM UMA DETERMINADA TEMPERATURA, EM UMA QUANTIDADE PADRÃO DE SOLVENTE.DETERMINADA TEMPERATURA, EM UMA QUANTIDADE PADRÃO DE SOLVENTE. Exemplo Cs (0ºC) Cs (100ºC) SAL (NaCl) 357g/L 398g/L SACAROSE (C12H22O11 ) 420g/L 3470g/L AA saturaçãosaturação dede umauma soluçãosolução ocorreocorre quando,quando, aa umauma determinadadeterminada temperaturatemperatura ee sobsob agitaçãoagitação contínua,contínua, observaobserva--sese queque emem AA insaturaçãoinsaturação dede umauma soluçãosolução ocorreocorre quando,quando, aa umauma determinadadeterminada temperaturatemperatura ee sobsob agitaçãoagitação contínua,contínua, observaobserva--sese aa solubilizaçãosolubilização completacompleta dodo solutosoluto podendopodendo aindaainda dissolverdissolver umauma quantidadequantidade maiormaior dada substânciasubstância.. O excesso do soluto O excesso do soluto -- nesta mesma temperatura nesta mesma temperatura -- vai se vai se depositando no fundo do recipiente e a solução é depositando no fundo do recipiente e a solução é dita saturada com dita saturada com corpo de fundo. corpo de fundo. temperaturatemperatura ee sobsob agitaçãoagitação contínua,contínua, observaobserva--sese queque emem determinadodeterminado momentomomento oo solutosoluto nãonão sese dissolvedissolve maismais.. Isto ocorre quando se adiciona aproximadamente 360 g de sal de Isto ocorre quando se adiciona aproximadamente 360 g de sal de cozinha (cozinha (NaClNaCl) puro em 1 litro de água. ) puro em 1 litro de água. Quando uma Quando uma solução saturada com corpo de fundo solução saturada com corpo de fundo é aquecida é aquecida lentamente, o soluto ali depositado é dissolvido numa temperatura lentamente, o soluto ali depositado é dissolvido numa temperatura mais elevada.mais elevada. DeixaDeixa--se o frasco em repouso, e provocando o rápido abaixamento se o frasco em repouso, e provocando o rápido abaixamento da temperatura o soluto continua dissolvido e temos então uma da temperatura o soluto continua dissolvido e temos então uma solução supersaturada.solução supersaturada. Entretanto, basta uma pequena agitação no sistema ou a introdução Entretanto, basta uma pequena agitação no sistema ou a introdução de um fragmento (gérmen) do soluto para que ocorra a precipitação de um fragmento (gérmen) do soluto para que ocorra a precipitação do excesso do soluto e a solução volta a ser do excesso do soluto e a solução volta a ser saturada com corpo de saturada com corpo de fundofundo.. SOLUÇÃO SUPERSATURADA É MUITO INSTÁVELSOLUÇÃO SUPERSATURADA É MUITO INSTÁVEL SOLUÇAO SUPERSATURADASOLUÇAO SUPERSATURADA Solução de Acetato de Sódio: a) adição de um cristal de NaC2H3O2. b) e c) O excesso de NaC2H3O2 cristaliza-se na solução. COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE (Cs) É a quantidade máxima de um SOLUTO capaz de se dissolver em uma quantidade fixa de SOLVENTE em certas condições (temperatura e pressão) Cs = 360g de NaCl 1000g de água , a 15°C 1 L de água a 15°C 300g de NaCl dissolve totalmente 1 L de água a 15°C 360g de NaCl dissolve totalmente 1 L de água a 15°C 400g de NaCl dissolve 360g 40g Cs = 36g de NaCl 100g de água , a 15°C 30g de NaCl 36g de NaCl 4g 40g de NaCl 100g de água a 15°C SOLUÇÃO INSATURADA 100g de água a 15°C SOLUÇÃO SATURADA SEM CORPO DE FUNDO 100g de água a 15°C SOLUÇÃO SATURADA COM CORPO DE FUNDO 2g 40g de NaCl Cs = 36g de NaCl 100g de água , a 15°C Cs = 40g de NaCl 100g de água , a 100°C 100g de água a 15°C100g de água a 100°C solução saturada sem corpo de fundo retirando a fonte de calor 100g de água a 15°C solução supersaturada (muito instável) Um determinado sal tem coeficiente de solubilidade igual a 34g / 100g de água, a 20ºC. Tendo-se 450 g de água a 20ºC, a quantidade, em gramas, desse sal, que permite preparar uma solução saturada, é de: a) 484 g. b) 450 g. c) 340 g. d) 216 g. salágua 34g de sal 100g de água =Cs d) 216 g. e) 153 g. salágua 34g100g m450g m450 34100 = 100 x m = 34 x 450 100 m = 15300 m = 153g A solubilidade do ácido bórico (H3BO3), a 20°C, é de 5 g em 100 g e água. Adicionando-se 200 g de H3BO3 em 1,00 kg de água, a 20°C, quantos gramas de ácido restam na fase sólida? a) 50 g. b) 75 g. c) 100 g. d) 150 g. 5g de ácido 100g de água =Cs ácidoágua 5g100gd) 150 g. e) 175 g. 1 Kg 5g100g m1000g 100 x m = 5 x 1000 100 x m = 5000 100 m = 5000 m = 50 g dissolvidos Restam na fase sólida = 200 – 50 = 150g m1000 5100 = Após a evaporação de toda a água de 25 g de uma solução saturada (sem corpo de fundo) da substância X, pesou-se o resíduo sólido, obtendo-se 5 g. Se, na mesma temperatura do experimento anterior, adicionarmos 80 g da substância X em 300 g de água, teremos uma solução: a) insaturada. b) saturada sem corpo de fundo. c) saturada com 5g de corpo de fundo. d) saturada com 20g de corpo de fundo. e) supersaturada. solutosolução solvente+= 25g 20g5g 300gm 300m 205 = x20 m = 5 x 300 x20 m = 1500 20 m = 1500 m = 75g dissolvidos corpo de fundo = 80 – 75 = 5g Admita que a solubilidade de um sal aumenta linearmente com a temperatura a 40ºC; 70,0g desse sal originam 420,0g de uma solução aquosa saturada. Elevando-se a temperatura dessa solução a 80ºC, a saturação da solução é mantida adicionando-se a 70,0g do sal. Quantos gramas desse sal são dissolvidos em 50g de água a 60ºC? a) 15,0g; b) 45,0g; 40ºC: Cs = 70g do sal 350g de H2O 80ºC: Cs = 140g do sal 350g de H2O b) 45,0g; c) 40,0g; d) 20,0g; e) 30,0g. 60ºC: Cs = 105g do sal 350g de H2O 105 350 m 50 = 350 x m = 105 x 50 m = 5250 350 m = 15g CURVAS DE SOLUBILIDADE 120 100 80 g de soluto / 100g de água A B C D As curvas “C” e “D” têm A curva “B” tem pontos de inflexão (mudança de estrutura do soluto) temperatura (°C) 20 1201008060400 20 60 40 A curva “A” tem solubilidade EXOTÉRMICA As curvas “C” e “D” têm solubilidade ENDOTÉRMICA Coeficiente de solubilidade DaDa análiseanálise dodo gráficográfico podemospodemos concluirconcluir queque: A solubilidade do KNO3 a 20°C é aproximadamente 33g/100g de H2O. A solubilidade do KNO3 a 70°C é aproximadamente 140g/100g de H2O. O KNO3, NaCl e o Ca(C2H3O2)2 a 20°C apresentam a mesma20°C apresentam a mesma solubilidade. considerando todos os sais apresentados. A 20°C o KClO3 apresenta menor solubilidade,e o AgNO3 apresenta a maior solubilidade. A solubilidade do NaCl apresenta baixa variação com a temperatura. A solubilidade do KNO3 apresenta alta variação com a temperatura. EX: Cs do KNO3 a 60 º C = 110 g / 100 g de H2O Assim: • 140 g de KNO3 / 100 g de H2O a 60 º C – SUPERSATURADA • 110 g de KNO3 / 100 g de H2O a 60 º C – SATURADA • 100 g de KNO3 / 100 g de H2O a 60 º C - INSATURADA CONCENTRADA • 20 g de KNO3 / 100 g de H2O a 60 º C – INSATURADA DILUÍDA •Dissoluções – solubilidade dos gases A solubilidade de um gás diminui com o aumento da temperatura A solubilidade de um gás é proporcional ao aumento da pressão Valores da constante da lei de Henry na água (Kx105 atm−1) Gás 0°C 20°C 40°C 60°C H2 1,72 1,46 1,31 1,21 N2 1,86 1,32 1,00 0,874 O 3,98 2,58 1,84 1,57 A Lei de Henry diz que a solubilidade de um A Lei de Henry diz que a solubilidade de um gás em um líquido depende da pressão gás em um líquido depende da pressão parcial do gás exercida sobre o líquido.parcial do gás exercida sobre o líquido. O2 3,98 2,58 1,84 1,57 parcial do gás exercida sobre o líquido.parcial do gás exercida sobre o líquido. Álcool Solubilidade em H2O a Solubilidade em C6H14 CH3OH ∞ 0,12 CH3CH2OH ∞ ∞ Solubilidade de alguns alcoóis em água e hexano CH3CH2OH ∞ ∞ CH3CH2CH2OH ∞ ∞ CH3CH2CH2CH2OH 0,11 ∞ CH3CH2CH2CH2CH2OH 0,030 ∞ CH3CH2CH2CH2CH2CH2OH 0,0058 ∞ CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2OH 0,0008 ∞ a Expresso em mol de álcool / 100 g de solvente a 20 oC. O símbolo de infinito indica que o álcool é completamente miscível em solvente. Adicionar um soluto a um líquido puro mudará as propriedades do líquido. Ex: Anticongelante: 4. Propriedades 4. Propriedades coligativascoligativas As propriedades das soluções que dependem do número de partículas dispersas e independem da natureza das partículas do soluto. Ex: Anticongelante: • TONOSCOPIA: É o estudo da diminuição da pressão máxima de vapor de um solvente, provocada pela É o estudo da diminuição da pressão máxima de vapor de um solvente, provocada pela adição de um soluto não volátil adição de um soluto não volátil • CRIOSCOPIA É o estudo da diminuição da temperatura de congelamento de um solvente em uma É o estudo da diminuição da temperatura de congelamento de um solvente em uma solução, solução, Ebulioscopia: Cidade / Local Altitude em relação ao nível do mar (m) P.E. aproximado É o estudo da elevação da temperatura de ebulição do solvente em uma solução. É o estudo da elevação da temperatura de ebulição do solvente em uma solução. mar (m) aproximado da água (°C) Rio de Janeiro 0 100 São Paulo 750 97 Campos do Jordão 1.628 95 Cidade do México 2.240 92 La Paz 3.636 88 Monte Everest 8.848 70 Pressão atmosférica!!!!! Osmoscopia Fluxo de solvente através de uma membrana para uma solução mais concentrada •• SISTEMA COLOIDAL SISTEMA COLOIDAL é uma dispersão onde as partículas dispersas têm um tamanho médio entre 1 e 1000 nm. • Ação dos sabões na dissolução das gorduras em água ���� Gorduras: São substâncias formadas por moléculas apolares ���� são insolúveis em água Fórmula estrutural genérica das gorduras �Sabão Representação esquemática: • Ação do sabão na limpeza O sabão é um emulsificante porque promove a aglomeração da gordura em pequenas gotículas dispersas na água. CONCENTRAÇÃO DE UMA SOLUÇÃO Chamamos de concentração de uma solução a toda forma de expressar a proporção existente entre as quantidades de soluto e solvente ou, então, as quantidades de soluto e solução É o quociente entre a massa do soluto (m1), em gramas, e o volume da solução (V), em litros em gramas, e o volume da solução (V), em litros V m1 =C Unidade: g/ L Indica a massa do soluto em 1 litro de solução Após o preparo de um suco de fruta, verificou-se que 200 mL da solução obtida continha 58 mg de aspartame. Qual a concentração de aspartame no suco preparado? a) 0,29 g/L. b) 2,9 g/L. c) 0,029 g/L. V = 200 mL m1 = 58 mg V = 0,2 L m1 = 0,058 gc) 0,029 g/L. d) 290 g/L. e) 0,58 g/L. m = 58 mg C = ? m = 0,058 g C = m10,058 V0,2 C = 0,29 g/LC = 0,29 g/L A massa dos quatro principais sais que se encontram dissolvidos em 1 L de água do mar é igual a 30g. Num aquário marinho, contendo 2 x 106 cm3 dessa água, a quantidade de sais nela dissolvidos é: a) 6,0 x 101 kg. b) 6,0 x 104 kg. c) 1,8 x 102 kg. m1 = ? m V = 2 x 106 cm3 V = 2 x 103 L c) 1,8 x 102 kg. d) 2,4 x 108 kg. e) 8,0 x 106 kg. C = 30 g/L C m1 V 30 = 2 x 103 m1 = 30 x 2 x 103 m1 = 6,0 x 104 gm1 = 6,0 x 104 g m1 = 6,0 x 10 kgm1 = 6,0 x 10 kg Num balão volumétrico de 250 mL adicionam-se 2,0g de sulfato de amônio sólido; o volume é completado com água. Podemos dizer que a concentração da solução obtida, em g/litro, é: a) 1,00. b) 2,00. V = 250 mL = 0,25 L m12,0b) 2,00. c) 3,50. d) 4,00. e) 8,00. V = 250 mL = 0,25 L m1 = 2,0 g C = m1 V C = ? 2,0 0,25 C = 8,0 g/L A concentração de uma solução é 5,0 g/litro. Dessa solução 0,5 L contém: a) 10g de soluto. b) 0,25g de soluto. c) 2,5g de solvente. V = 0,5 L m1 = ? C = 5,0 g / L c) 2,5g de solvente. d) 2,5g de soluto. e) 1,0g de soluto. C = m1 V m1 = ? 0,5 5,0 m1 = 5 x 0,5 m1 = 2,5 g Densidade É a relação entre a massa ( m ) e o volume de um corpo ( V ) d = m Densidade da soluçãoDensidade da solução É a relação entre a massa (m) e o volume (V) da solução (É a relação entre a massa (m) e o volume (V) da solução (g/Lg/L, g/mL) , g/mL) d = massa da solução d = V d = m1 + m2 V d = Volume da solução d = massa do soluto + massa do solvente Volume da solução 5,0 L de uma solução tem massa de 20 g. A densidade desta solução é de: a) 25 g / L. b) 20 g / L. c) 15 g / L. d) 5 g / L. e) 4 g / L. d = m V 20 5 d = 4g / Ld = 4g / L CONCENTRAÇÃO EM QUANTIDADE DE MATÉRIA ( ( ( ( m )))) É o quociente entre o número de mols do soluto (n1) e o volume da solução (V), em litros V n1 ====mmmm Unidade:mol / L Indica o número de mols do soluto em 1 litro de solução Esta concentração também é chamada de MOLARIDADE ou concentração MOLAR Em 3 litros de uma solução de NaOH existem dissolvidos 12 mols desta base. A molaridade desta solução é: a) 3 mol/L. b) 4 mol/L. c) 9 mol/L. d) 15 mol/L. e) 36 mol/L. = V V = 3 L n1 = 12 mols 12 3 n1 m me) 36 mol/L. n1 = 12 mols m = ? 4,0 mol / L=m Uma pessoa usou 34,2g de sacarose (C12H22O11) para adoçar seu cafezinho. O volume de cafezinho adoçado na xícara foi de 50 mL. A concentração molar da sacarose no cafezinho foi de: a) 0,5 mol/L. b) 1,0 mol/L. c) 1,5 mol/L. V = 50 mL = 0,05 L m1 = 34,2 g C12H22O11 = 342g/mol m = ? m1 M1 =n1 342 = 34,2 = 0,1 c) 1,5 mol/L. d) 2,0 mol/L. e) 2,5 mol/L. m = ? V n1 m = 0,05 = 0,1 = 2,0 mol/L Um químico preparou uma solução de carbonato de sódio (Na2CO3) pesando 53g do sal, dissolvendo e completando o volume para 2 litros. A molaridade dos íons sódio na solução preparada foi de: Dados: C = 12 u; O = 16 u; Na = 23 u a) 1,00. b) 0,50. c) 0,25. d) 0,125. e) 0,0625. m1 = 53g V = 2 L M1 m1 n1 = 53 M1 = 2 x 23 + 1 x 12 + 3 x 16 = 106 g/mol 106 n1= 0,5 mol e) 0,0625. V n1 =mmmm m = = 0,25 mol/L de Na2CO3 0,5 2 Na2CO3 � 2 Na + + CO3 – 2 0,25 mol/L 2 x 0,25 = 0,50 mol/L TÍTULO EM MASSA (T) É o quociente entre a massa do soluto (m1) e a massa total dasolução (m), ambas na mesma unidade T = m1 m m considerando = m1m m2+ T = m1 m1 m2+ É comum representar o título em massa Na forma de PORCENTAGEM T = 100% TX 01) Uma massa de 40 g de NaOH são dissolvidas em 160 g de água. A porcentagem, em massa, de NaOH presente nesta solução é de: a) 20%. b) 40%. c) 10%. d) 80%. m1 = 40g m2 160g= m = m1 + m2 = 200g = 0,20 m1 T = 40 = d) 80%. e) 100%. T% = 20% = 0,20T = m = 200 02) Quantos gramas de água são necessários, a fim de se preparar uma solução, a 20% em peso, usando 80 g de soluto? a) 400 g. b) 500 g. c) 180 g. d) 320 g. e) 480 g. m180 m1 = 80g m2 ?= 20%T =% 20 100 = 0,20= T = m m1 m2 = 400 – 80 = 320g 800,20 =0,20 m 80X 0,20 =m 80 m = 400g Quando se dissolve um certo número de gramas de cloreto de cálcio, no triplo de água, a concentração da solução resultante (porcentagem em massa) é igual a: a) 15%. b) 25%. c) 30%. d) 40%. e) 4%. m1 = x g m2 3x g= m 4x g= T = m m1 4 x 100 0,25= 1 x T =% x T = 4 1 T0,25 25%T =% TÍTULO EM VOLUME (T) É o quociente entre o volume do soluto (V1) e o volume total da solução (V), ambos na mesma unidade T = V1 V V considerando = V1V V2+ T = V1 V1 V2+ V Considere uma solução aquosa de álcool que tem 50 mL de álcool e 200 mL de água. Qual é a sua porcentagem em volume nesta solução? =V1 50 mL =V2 200 mL =V 250 mL T = V1 VV =V 250 mL 50 250 = 0,20 ou 20% PARTES POR MILHÃO (ppm) Quando uma solução é bastante diluída, a massa do solvente é praticamente igual à massa da solução e, neste caso, a concentração da solução é expressa em “ppm” (partes por milhão) O “ppm” indica quantas partes do soluto existem em um milhão de partes da solução (em volume ou em um milhão de partes da solução (em volume ou em massa) 1 ppm = 1 parte de soluto 106 partes de solução Em uma amostra de 100 L do ar de uma cidade há 2 x 10–8 L do poluente SO2. A quantos “ ppm “, em volume, isso corresponde? volume de ar volume de SO2 100 L 106 L 2 x 10 – 8 L V 100 x V = 106 x 2 x 10–8 100 = V106 2 x 10–8 V = 2 x 10–2 100 V = 2 x 10–4 L V106 Dizer que uma solução desinfetante “ apresenta 1,5% de cloro ativo” é equivalente a dizer que “ a concentração de cloro ativo nessa solução é”: a) 1,5 x 106 ppm. b) 1,5 x 10 – 2 ppm. c) 150 ppm. d) 1,5 ppm. e) 15000 ppm. 1,5% = 100 partes de solução 1,5 partes de soluto 100 1,5 = 1000000 m e) 15000 ppm. 100 x m = 1,5 x 1000000 m = 1500000 100 m = 15000 ppm 100 x m = 1500000 FRAÇÃO MOLAR ( x ) Podemos definir a fração molar para o soluto (x1) e para o solvente (x2) Fração molar do soluto (x1) é o quociente entre o número de mols do soluto (n1) e o número de mols total da solução (n = n1 + n2) e o número de mols total da solução (n = n1 + n2) x1 = + n1 n1 n2 Fração molar do solvente (x2) é o quociente entre o número de mols do solvente (n2) e o número de mols total da solução (n = n1 + n2) x2 = + n2 n1 n2 Podemos demonstrar que: +x1 x2 = 1 Uma solução possui 5 mols de álcool comum e 20 mols de água. Podemos afirmar que as frações molares do soluto e do solvente, respectivamente são iguais a: a) 5 e 20. b) 20 e 5. c) 20 e 80. d) 0,2 e 0,8. n1 = 5 mols n2 = 20 mols x1 = + n1 n1 n2205 5 e) 0,8 e 0,2. x1 +n1 n2205 = 5 25 x2 = 0,8 x1 = 0,2 + x2 = 10,2x1 DILUIÇÃO DE SOLUÇÕES É o processo que consiste em adicionar solvente puro a uma solução, com o objetivo de diminuir sua concentração SOLVENTE PUROSOLVENTE PURO SOLUÇÃO INICIAL SOLUÇÃO FINAL SOLVENTE PURO C C’ V V’ VA m1 m’1 = m’1 Como a massa do soluto não se altera, teremos que: m1 SOLUÇÃO INICIAL SOLUÇÃO FINAL m1 m’1 VC x V’C’ x Se adicionarmos 80 mL de água a 20 mL de uma solução 0,20 mol/L de hidróxido de potássio, iremos obter uma solução de concentração molar igual a: a) 0,010 mol/L. b) 0,020 mol/L. c) 0,025 mol/L. d) 0,040 mol/L. e) 0,050 mol/L. VA = 80 mL e) 0,050 mol/L. 20 mL 0,20 mol/L V’ = 100 mL ? mol/L x x 100 = 0,2 x 20 x x 100 = 4 x = 4 100 x = 0,04 mol/L Adicionou-se água destilada a 150 mL de solução 5 mol/L de HNO3 , até que a concentração fosse de 1,5 mol/L. O volume final obtido, em mL, foi: a) 750 mL. b) 600 mL. c) 500 mL. d) 350 mL. e) 250 mL. VA V = 150 mL m = 5 mol/L V’ = ? mL m = 5 mol/L m’ = 1,5 mol/L m’ x V’ = m x V =V’ 1,5 750 V’ = 500 mL 1,5 x V’ = 5 x 150 Submete-se 3 L de uma solução 1 mol/L de cloreto de cálcio à evaporação até um volume final de 400 mL, sua concentração molar será: a) 3,00 mol/L. b) 4,25 mol/L. c) 5,70 mol/L. d) 7,00 mol/L. e) 7,50 mol/L V = 3 LV = 3000 mL V’ = 400 mL e) 7,50 mol/L V = 3 L m = 1 mol/L V = 3000 mL m’ = ? mol/L V’ = 400 mL m’ x V’ = m x V m’ x 400 = 1 x 3000 400 3000 m’ = m’ = 7,5 mol/L MISTURA DE SOLUÇÕES DE MESMO SOLUTO +C1 V1 m1 C2 V2 m’1 CF VF m1F SOLUÇÃO 1 SOLUÇÃO FINALSOLUÇÃO 2 =m1F m’1m1Como: + CF X VF = C1 X V1 + C2 X V2 O volume de uma solução de hidróxido de sódio 1,5 mol/L que deve ser misturado a 300 mL de uma solução 2 mol/L da mesma base, a fim torná-la solução 1,8 mol/L, é: a) 200 mL. b) 20 mL. c) 2000 mL. d) 400 mL. V = V V’ = 300 mL Vf = (V + 300) mL e) 350 mL. V = V m = 1,5 mol/L V’ = 300 mL m’ = 2 mol/L mf = 1,8 mol/L Vf = (V + 300) mL mf x Vf = m x V + m’ x V’ 1,8 x (V + 300) = 1,5 x V + 2 x 300 1,8 V + 540 = 1,5 x V + 600 1,8 V – 1,5 x V = 600 – 540 0,3 V = 60 0,3 60 V = V = 200 mL Qual a molaridade de uma solução de NaOH formada pela mistura de 60 mL de solução 5 mol/L com 300 mL de solução 2 mol/L, da mesma base ? a) 1,5 molar. b) 2,0 molar. c) 2,5 molar. d) 3,5 molar. e) 5,0 molar. V = 60 mL V’ = 300 mL m’ = 2 mol/L mf = ? mol/L Vf = 360 mL V = 60 mL m = 5 mol/L m’ = 2 mol/L mf = ? mol/L mf x Vf = m x V + m’ x V’ mf x 360 = 5 x 60 + 2 x 300 mf x 360 = 300 + 600 mf x 360 = 900 360 900 mf = mf = 2,5 mol/L 04) A molaridade de uma solução X de ácido nítrico é o triplo da molaridade de outra solução Y de mesmo ácido. Ao se misturar 200mL da solução X com 600 mL da solução Y, obtém-se uma solução 0,3 mol/L do ácido. Pode-se afirmar, então, que as molaridades das soluções X e Y são, respectivamente: solução X solução Y m = 3x mol/L V = 200 mL m’ = x mol/L V’ = 600 mL m’ F = 0,3 mol/L V’F = 800 mL 3 x x 200 + x x 600 = 0,3 x 800 600 x + 600 x = 240 1200 x = 240 x = 1200 240 x = 0,2 mol/L x = 0,6 mol/L 200mL de solução 24,9 g/L de hidróxido de sódio são misturados a 1,3 L de solução 2,08 g/L de mesmo soluto. A solução obtida é então diluída até um volume final de 2,5 L. A concentração da solução, após a diluição, é aproximadamente igual a: a) 26,0 g/L. b) 13,0 g/L. c) 3,0 g/L. d) 5,0 g/L. e) 4,0 g/L. V = 200 mL C = 24,9 g/L + V’ = 1,3 L C’ = 2,08 g/L VF = 2,5 L CF = ? g/L V’ = 1300 mL VF = 2500 mL CF x VF = C x V + C’ x V’ e) 4,0 g/L. CF x 2500 = 24,9 x 200 + 2,08 x 1300 CF x 2500 = 4980 + 2704 CF x 2500 = 7684 CF = 2500 7684 CF = 3,07 g/L Qual a molaridade de uma solução de NaOH formada pela mistura de 60 mL de solução 6 mol/L com 140 mL de solução 2 mol/L, da mesma base ? a) 2,0 molar. b) 2,5 molar.c) 3,0 molar. d) 3,2 molar. e) 6,0 molar. + V = 60 mL m = 6 mol/L NaOH V’ = 140 mL m‘ = 2 mol/L VF = 200 mL mF = ? mol/L NaOH NaOH m = 6 mol/L m‘ = 2 mol/L mF = ? mol/L m F x VF = m x V + m’ x V’ m F x 200 = 6 x 60 + 2 x 140 m F x 200 = 360 + 280 m F x 200 = 640 m F = 200 640 mF = 3,2 mol/L •• TitulaçãoTitulação Em uma aula de titulometria, um aluno utilizou uma solução de 20 mL de hidróxido de potássio 0,5 mol/L para neutralizar completamente uma solução 1,0 mol/L de ácido sulfúrico. Determine o volume da solução de ácido sulfúrico utilizado pelo aluno: VB = 20 mL m = 0,5 moL/L Reação química que ocorre: 1 H2SO4 + 2 KOH � 1 K2SO4 + 2 H2O 1 mol 2 mols mB = 0,5 moL/L VA = ? mL mA = 1,0 moL/L nA nB 1 2 nA nB = nA nB 2 =m A x VA m B x VB 2 =1,0 x VA 0,5 x 20 VA = 5,0 mL
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