Propriedades da Água e Soluções

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Propriedades da Água e Soluções
Carlos Eduardo
Caruaru, 2013.
Água e sua importância Biológica
Seres vivos;
Um adulto jovem é cerca de 75% de água;
Neste planeta, sem água, não há seres vivos;
O uso racional da água.
Importância em seres vivos: transporte de nutrientes e reações metabólicas;
Todos os aspectos de estrutura celular e suas funções são adaptadas às propriedades físico-químicas da água;
Animais: Intracelular: 55-60% e Extracelular: 40-45%;
Vias de Eliminação: Pele, pulmões, rins e intestino;
Água e sua importância Biológica
 Fases da água
VAPOR
LÍQUIDO
GELO
Hibrido sp3;
Caráter misto (60% covalente e 40% iônico);
As valências H-O (105°=assimetrica);
Estrutura da molécula de Água
ESQUEMA DA FORMAÇÃO DE UMA PONTE DE HIDROGÊNIO
Pontes de H
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Densidade;
Calor Especifico;
Calor de vaporização;
Tensão Superficial;
Viscosidade
Propriedade Macroscópicas da Água
Densidade
É a quantidade de massa por unidade de volume é definida.
O congelamento da água ocorre com aumento de volume e diminuição da densidade.(formação de gelo, cima para baixo)
Propriedade Macroscópicas da Água
D = 
M
V
Calor Especifico
Muito alto (1 Kcal=4,2KJ);
É a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de 1 g de água em 1°C;
Proteção contra mudanças bruscar de temperature.
Propriedade Macroscópicas da Água
Calor de vaporização
Alto ( isotermicamente de líq. a vapor, exige 10,3Kcal/mol= 0,58 Kcal/g= 2,4KJ/g);
Vantagens:
Desidratação reduzida ( energia);
Controle da temperatura do corpo;
Eliminação pela sudorese;
A vaporização de apenas 2g de água, diminuem a temperatura das 998g de Água restantes, em 1 oC.
Propriedade Macroscópicas da Água
Tensão Superficial
Atrações intermoleculares;
As moléculas externa são atraídas para o centro e formam uma espécie de membrana;
Alta ( ação de surfactentes na trocas gasosas nos alvéolos);
Propriedade Macroscópicas da Água
 TENSÃO SUPERFICIAL
Viscosidade
	Resistência de um fluido em deslocar-se.
Baixa viscosidade (flutuações da pontes de H);
Favorece as trocas hídricas do organismo;
Hemodinâmica.
Propriedade Macroscópicas da Água
A água como Solvente
Substâncias Iônicas;
Substâncias Covalentes;
Substâncias Anfipática;
Propriedade Microscópicas da Água
O Processo de Dissolução
Considere o NaCl (soluto) dissolvendo-se em água (solvente):
as ligações de H da água têm que ser quebradas,
o NaCl se dissocia em Na+ e Cl-,
formam-se atrações íon-dipolo: Na+ … -OH2 e Cl- … +H2O.
Substâncias Iônicas;
Propriedade Microscópicas da Água
Substâncias Covalentes;
Propriedade Microscópicas da Água
DEFINIÇÃO DE PONTE DE HIDROGÊNIO: interação que ocorre com o Hidrogenio quando ligado a elementos químicos eletronegativos (F, O e N).
Exemplos biológicos de pontes de hidrogênio
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Compostos apolares produzem mudanças desfavoráveis na Organização da água.
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Substâncias Anfipáticas
Em meio aquoso se orientam com a parte covalente para dentro e a parte polar para fora.
Propriedade Microscópicas da Água
Substâncias Anfipáticas
Propriedade Microscópicas da Água
Soluções
SOLUÇÃO É UMA MISTURA HOMOGÊNEA DE DOIS OU MAIS COMPONENTES
Solução
soluto
solvente
O processo de dissolução
O processo de dissolução
	Mudanças de energia e formação de solução
A quebra de forças intermoleculares é sempre endotérmica.
A formação de forças intermoleculares atrativas é sempe exotérmica.
SOLUTO: COMPONENTE GERALMENTE EM MENOR QUANTIDADE.
SOLVENTE: COMPONENTE QUE DISSEMINA O SOLUTO.
Soluções no cotidiano
O quanto de chumbo é permitido aparecer na água potável?
Café forte ou fraco?
Mais ou menos doce?
Tipos de Soluções
Solução
Soluto
Solvente
Exemplo
Sólida
Sólido
Sólido
Liga metálica Cu – Ni
Líquido
Sólido
Hg em Cu (amálgama de cobre)
Gasoso
Sólido
dissolvido em Ni
Líquida
Sólido
Líquido
NaCl em
Líquido
líquido
Álcool comum em
Gasoso
Líquido
dissolvido em
Gasosa
Sólido
Gasoso
Poeira no ar atmosférico
Líquido
Gasoso
Água no ar atmosférico
Gasoso
Gasoso
Ar atmosférico
Características de uma solução:
Porém, substâncias diferentes se dissolvem em quantidades diferentes em uma mesma quantidade de solvente na mesma temperatura.
Isto depende do Coeficiente de solubilidade?
O QUE É O COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE (Cs)?
O Cs é a quantidade máxima dissolvida de uma substância em uma determinada temperatura e pressão, em uma quantidade padrão de solvente.
Exemplo
Cs (0ºC)
Cs (100ºC)
SAL
NaCl
357g/L
398g/L
SACAROSE
C12H22O11
420g/L
3470g/L
Classificação das soluções quanto a relação soluto x solvente
Classificação das Soluções
Soluções insaturadas
Soluções saturadas
Soluções supersaturadas
CONCENTRAÇÃO 
DAS
SOLUÇÕES
CONCENTRAÇÕES
Concentração Comum (C)
É a razão entre a massa, em gramas, do soluto (m1) e o volume, em litros (V), da solução.
unidades: grama/litro
CONCENTRAÇÕES
Exemplo
	Uma solução de NaOH apresenta 200 mg dessa base num volume de 400 mL de solução. Qual a Concentração (g/L)? 
Solução: 
m1 = 200 mg = 0,2 g ; V = 400 mL = 0,4 L 
C = 0,2 g / 0,4 L = 0,5 grama/Litro
Resposta: C = 0,5 g/L
CONCENTRAÇÕES
Concentração Molar ou Molaridade (M)
É a razão entre o no de mols do soluto (n1) e o volume, em litros (V), da solução.
unidades: mol/litro ou M
M
CONCENTRAÇÕES
Exemplo
	Uma solução de H2SO4 contém 0,75 mols desse ácido num volume de 2500 cm3 de solução. Qual a Molaridade ?
Solução: 
n1 = 0,75 mol ; V = 2500 mL = 2,5 L 
M = n1 / V = 0,75 / 2,5 = 0,3 mol/L ou 0,3 M
Resposta: M = 0,3 mol/L
Diluições
DILUIÇÕES
Diluir uma solução é adicionar solvente (em geral água) mantendo a quantidade de soluto constante.
+ Vágua
Solução 1
Solução 2
M = n1/ V 
M’ = n1/ V’ 
n1 = M.V
n1 = M’.V’
M . V = M’ . V’
DILUIÇÕES
Exemplo
	Foram adicionados 750 mL de água destilada à 250 mL de uma solução 0,5 M de HCl. Qual a molaridade da solução formada ?
Solução: 
Vágua = 0,75 L ; V = 0,25 L ; M = 0,5 ; M’ = ?
M .V = M’.V’  M’ = M.V / V’
M’ = 0,5 . 0,25 / 1,0 = 0,125 mol/L ou 0,125 M 
Resposta: M = 0,125 mol/L
DILUIÇÕES
MISTURAS
I - MESMO SOLUTO (sem reação química)
Solução 1
n1 = M.V
Solução 2
n1’ = M’.V’ 
Solução 3
n1’’ = M’’.V’’
+
+
=
 resulta:
n1 + n1’ = n1’’
M.V + M’.V’ = M’’ .V‘’
Exemplo
	Foram misturados 0,5 L de solução 1 M de NaOH, com 1,5 L de solução 2 M, da mesma base. Qual a Molaridade resultante ?
Solução: 
M = 1 ; V = 0,5 ; M’ = 2 ; V’ = 1,5 ; V’’ = 2,0 ; M’’ = ?
M .V + M’.V’ = M’’.V’’  M’’ = M.V + M’ V’ / V’’
M’’ =(1 . 0,5) + (2 . 1,5) / 2,0 = 1,75 mol/L = 1,75 M
Resposta: M = 1,75 M
MISTURAS
Osmose
Membrana semipermeável: 
	Exemplo: membranas celulares e celofane;
Osmose: é o movimento de um solvente a partir de uma concentração baixa de soluto para uma concentração alta de soluto.
Osmose
OSMOSE E MEDIÇÃO DA PRESSÃO OSMÓTICA
 Pressão osmótica: é medida como a força que precisa ser colocada para (em b) para
 restabelecer o nível do líquido no becker.
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Osmose
	A pressão osmótica, , segue a uma lei similar em forma à lei de gás ideal.
Tipos de soluções
Isotónica: soluções da mesma pressão osmótica
Hipertónica: solução de pressão osmótica superior (concentração também superior)
Hipotónica: solução de pressão osmótica inferior (concentração também inferior)
Osmose
Murchamento:
glóbulos vermelhos colocados 
 	em solução hipertônica;
existe uma concentração de 
 	soluto mais baixa na célula do 
 	que no tecido circundante;
água passa através da membrana fora da célula;
A célula murcha.
Osmose
Hemólise: 
glóbulos vermelhos colocados em uma
solução hipotônica;
existe uma concentração maior de soluto na célula;
 água entra na célula;
a célula se rompe.
Obrigado!