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Concentração de soluções Força iônica Coeficiente de atividade Equação de Debye - Hückel Efeito da concentração do eletrólito sobre a solubilidade de alguns sais para compostos contendo íons de carga diferente A solubilidade do BaSO4 é 2 vezes maior em nitrato de potássio 0,02M. Força iônica da solução Para soluções com forças iônicas iguais ou menores que 0,1 mol/L, o efeito do eletrólito é independente dos tipos de íons e depende apenas da força iônica. Efeito da carga na força iônica Tipo de eletrólito Exemplo Força iônica 1 : 1 NaCl C 1 : 2 Ba(NO3)2, Na2SO4 3c 1 : 3 Al(NO3)3, Na3PO4 6c 2 : 2 MgSO4 4c Blindagem Coeficiente de atividade • Onde: –a = atividade da espécie X – [X] = concentração molar de X – = coeficiente de atividade (adimensional) Definição de Atividade • É a medida de concentração efetiva da forma como determinada por propriedades coligativas (como aumento do ponto de ebulição, diminuição do ponto de congelamento da água), por condutividade elétrica e pelo efeito da ação das massas. • Varia com a força iônica. Propriedades • O coeficiente de atividade de uma espécie representa a medida da efetividade com que uma espécie influencia um equilíbrio no qual ela é participante. Em soluções muito diluídas, nas quais a força iônica é mínima, essa efetividade torna-se constante e o coeficiente de atividade é igual à unidade. Sob essas condições, a atividade e a concentração molar são iguais. À medida que a força iônica aumenta, contudo, um íon perde um pouco de sua efetividade e seu coeficiente de atividade diminui. • Sob forças iônicas moderadas, < 1. Conforme a solução se aproxima da diluição infinita, entretanto, → 1 e assim x → [X]. • Em soluções não muito concentradas, o coeficiente de atividade para uma dada espécie é independente da natureza do eletrólito e depende apenas da força iônica. • Para uma determinada força iônica, o coeficiente de atividade de um íon diminui mais drasticamente à medida que a carga da espécie aumenta. Esse efeito é mostrado a seguir: Efeito da força iônica sobre os coeficientes de atividade • O coeficiente de atividade de uma molécula não carregada é aproximadamente igual à unidade, não importando qual o nível da força iônica. • A uma certa força iônica os coeficientes de atividade de íons de mesma carga são aproximadamente iguais. • O coeficiente de atividade de um determinado íon descreve seu comportamento efetivo em todos os equilíbrios nos quais ele participa. HCN + H2O → H3O + + CN- Ag+ CN- → AgCN(s) Onde: = coeficiente de atividade Z = carga da espécie = força iônica da solução = diâmetro efetivo do íon hidratado (em nanômetro, 10-9m) Equação de Debie-Hückel Exercícios • Use a equação anterior para calcular o coeficiente de atividade do Hg+² em uma solução que tem uma força iônica de 0,085 mol/L. Use 0,5 nm para o diâmetro efetivo do íon. • Compare o valor obtido anteriormente com o coeficiente de atividade obtido da interpolação linear dos dados contidos na tabela a seguir. Tabela de coeficientes de atividade Cálculos de equilíbrio • As constantes de equilíbrio com atividades geram resultados que concordam com os dados experimentais de maneira mais próxima que aqueles obtidos com as concentrações molares. • Vejamos alguns exemplos: Exemplo 1 • Encontre o erro relativo introduzindo quando se negligenciam as atividades no cálculo da solubilidade do Ba(IO3)2 em uma solução de Mg(IO3)2 0,033 mol/L. O produto de solubilidade termodinâmico para Ba(IO3)2 é 1,57x10-9. Exemplo 2 • Use as atividades para calcular a concentração de íons hidroxônio em uma solução de HNO2 0,120 mol/L que também tem NaCl 0,05 mol/L. Qual o erro relativo porcentual provocado por desconsiderar-se as correções devido às atividades?
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