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P R O F A . A N A P A U L A A L V E S F A S A R - 2 0 1 8 ESTUDO DAS SOLUÇÕES Mistura: material formado por duas ou mais substâncias, sendo cada uma destas denominada componente. CLASSIFICAÇÃO DAS MISTURAS Fase: em uma mistura, é cada uma das porções que apresenta aspecto homogêneo ou uniforme. Mistura homogênea: toda mistura que apresenta uma única fase. Mistura heterogênea: toda mistura que apresenta pelo menos duas fases. Água (H2O) + açúcar dissolvido (C12H22O11) Aspecto visual contínuo: uma única fase Óleo(CxHy) + água (H2O) Aspecto visual descontínuo: duas fases Água gaseificada Aspecto visual descontínuo: duas fases EXEMPLO: Solução: É uma mistura homogênea composta de dois ou mais componentes que consiste de: Solvente: É o componente da solução que se apresenta em maior quantidade. Freqüentemente, mas não necessariamente, ele é a água, o que caracteriza uma solução aquosa. Soluto: Este é o componente que se apresenta em menor quantidade. É a substância que se dissolve no solvente. DEFINIÇÃO Coeficiente de solubilidade ESTUDO DAS SOLUÇÕES II. Coeficiente de solubilidade Qual a quantidade máxima, em gramas, de brometo de potássio (KBr) que pode ser dissolvida em 200 g de água a 50 ºC? ESTUDO DAS SOLUÇÕES Resolver observando a curva de solubilidade. Como usar a curva de solubilidade 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 em Gasoso Líquido dissolvido em Gasosa Sólido Gasoso Poeira no ar atmosférico Líquido Gasoso Água no ar atmosférico Gasoso Gasoso Ar atmosférico 2H OH 2 OH 2 OH 22CO Quanto à natureza do soluto as soluções são classificadas em: São aquelas em que o soluto é um composto iônico. Exemplo: água + sal de cozinha. São aquelas em que o soluto é um composto molecular. Exemplo: água + açúcar. Obs.:os ácidos são compostos moleculares, que em água, originam uma solução eletrolítica. 1L de água a 0°C 1L de água a 0°C 1L de água a 0°C 357 g de NaCl SOLUÇÕES • CS do NaCl a 0°C = 35,7 g / 100g de H2O • CS do NaCl a 25°C = 42,0 g / 100g de H2O 200 g de NaCl 400 g de NaCl Saturada Saturada com corpo de fundo insaturada SOLUÇÃO SUPERSATURADA 1L de água a 0°C 1L de água a 25°C 1L de água a 0°C 400 g de NaCl Supersaturada • A concentração na solução final está acima do CS do NaCl a 0°C. Contêm muito soluto em relação ao solvente. Exemplo: 300g de sal para 1L de água. Contêm pouco soluto em relação ao solvente. Exemplo: 10g de sal para 1L de água. Quantidade de componente de interesse Concentração = Quantidade de material total ou seja, Quantidade de soluto Concentração de solução = Quantidade de solução (soluto + solvente) CONCENTRAÇÃO Porcentagem em massa Indica a massa do soluto (g) dissolvida em 100 g de solução. Quantos gramas de solução a 20% em massa de hidróxido de sódio são necessários para que se obtenham 8 g desse hidróxido? III. Unidades de concentração ESTUDO DAS SOLUÇÕES III. Unidades de concentração T = título T > 0 T < 1 m = massa da solução: massa do soluto (m1) + massa do solvente (m2) m1 = massa do soluto T = Porcentagem em massa m 1 m ESTUDO DAS SOLUÇÕES 150 g de uma solução de NaCl apresentam 6 g de soluto dissolvidos. Qual o título dessa solução? III. Unidades de concentração Porcentagem em massa Ou ESTUDO DAS SOLUÇÕES III. Unidades de concentração Porcentagem em volume Indica o volume do soluto (mL) dissolvido em 100 mL de solução. Uma solução foi preparada pela mistura de 24 g de hidróxido de potássio e 126 g de água. Qual a porcentagem, em massa, de hidróxido de potássio na solução? ESTUDO DAS SOLUÇÕES III. Unidades de concentração Partes por milhão em massa (ppm) Indica quantas unidades de um componente (soluto) estão presentes em 1.000.000 (106) de unidades da solução. A água potável não pode conter mais que 5,0 . 10-4 mg de Hg por grama de água. Quantos ppm de mercúrio são permitidos na composição da água potável? ESTUDO DAS SOLUÇÕES Indica a massa do soluto (g) em 1 L de solução. É representada pela letra C e sua unidade é g/L. Concentração em massa (comum ou g/L) III. Unidades de concentração C = concentração de soluto V (1) = volume da solução m1 = massa do soluto m1(g) V(1) C = ESTUDO DAS SOLUÇÕES Qual a concentração em g/L quando 15 g de açúcar são dissolvidos em água suficiente para completar 0,5 L de solução. Concentração em massa (comum ou g/L) III. Unidades de concentração Ou ESTUDO DAS SOLUÇÕES Indica a quantidade de soluto (mol/L) em 1 L de solução. III. Unidades de concentração n1 V(1)C = concentração do soluto V(1) = volume da solução n1 = número de mols do solutoC = Concentração em quantidade de matéria (molar ou mol/L) ESTUDO DAS SOLUÇÕES A expressão de concentração pelo sistema internacional é em número de mols, ou seja, a concentração de uma solução é definida como o número de mols de soluto em um litro (L) ou em decímetro cúbico (dm3) de solução. A unidade de concentração portanto é em mol.L-1 ou mol.dm-3 ou molaridade, abreviadamente “M”. Lembrando: 1 mol = 6,022 x 1023 moléculas ou átomos 6,022 x 1023 moléculas ou átomos = nº de Avogadro CONCENTRAÇÃO Concentração e diluição de soluções Concentração de uma solução: é a quantidade de soluto presente numa dada quantidade de solvente. Molaridade (ou concentração molar): é o número de moles de soluto em 1 L de solução. soluçãodelitros solutodemolesmolaridadeM == Qual a molaridade de uma solução que contem 0.435g de KMnO4 em 250 mL de solução? nKMnO4 = 0.435 g/158 g.mol-1 = 0.00275 mol [KMnO4] = 0.00275 mol / 0.250 L = 0.011 M III. Unidades de concentração Concentração em quantidade de matéria (molar ou mol/L) Uma solução de ácido clorídrico foi preparada pela adição de 7,3 g dessa substância em água suficiente para obter 200 mL de solução. Qual a concentração molar da solução? Ou ESTUDO DAS SOLUÇÕES A concentração da solução pode ser definida como: Concentração de solução: Nº de mols de soluto Volume da solução em L ou dm3 O Nº de mols de soluto é: Nº de mols = Massa em gramas Massa molecular (MM) ou mol CONCENTRAÇÃO Assim, a concentração da solução fica: Concentração de solução = Massa em gramas (MM ou mol) x Volume da solução em dm3 ou L CONCENTRAÇÃO No laboratório é usado um balão volumétrico de volume calibrado para o preparo das soluções, as quais assim preparadas, passam a ser denominadas de concentração analítica. Em diluições a quantidade de solvente é que aumenta e a quantidade de soluto permanece sempre constante. Assim, o número inicial de mols do soluto é igual ao número de mols do soluto no final. A molaridade (M) é expressa como: nº de mols/volume (dm3 ou L) Observa-se então que o nº de mols = M x V Portanto: M1 x V1 = M2 x V2 (Equação geral da diluição) Diluição de soluções Diluição de soluções A diluição é um processo de preparação de soluções menos concentradas a partir de outras mais concentradas. Moles de soluto antes da diluição = moles de soluto depois da diluição Ci ´ Vi = Cf ´ Vf Como se poderá prepara 200 mL de uma solução 0.8 M de NaOH a partir de uma solução armazenada 5.0 M? 5.0 ´ Vi = 0.8 ´ 200 Vi = (0.8 ´ 200)/5.0 = 32 mL São necessários 32 mL da solução concentrada, à qual se adiciona o solvente até perfazer o volume total de200 mL. 1) Dissolvem-se 8g de NaOH em 400 mL de solução. Pede-se: a) Concentração em g/L. 8g – 400mL Xg – 1000mL X= 20g/L b) Concentração em mol/L(molaridade). (dado: MMNaOH = 40 g/mol) M = 8g / 40g/mol x 0,4 L M = 0,5 mol/L Exercícios 2) Uma solução possui concentração de 120 g/L de NaOH. Qual sua concentração molar (mol/L)? M = 120g / 40g/mol x 1L = 3 mol/L 3) Dissolvem-se 50 g de glicose em 1000 ml de solução, qual a % (p/v)? 50g – 1000mL Xg – 100mL x= 5g/100mL ou 5% Exercícios 4) Qual a quantidade de água que deve ser adicionada a 100 mL de uma solução de NaCl 1,5 M para se obter 1 litro de solução a 0,15 M? Ci x Vi = Cf x Vf 1,5M x 100mL = 0,15M x Vf Vf = 1000mL, ou seja devemos adicionar 900mL de água à 100mL de uma solução 1,5M para obter 1 Litro de solução 0,15M. Exercícios Expressão de concentrações em: - gramas por litro (g.L-1) - porcentagem (%): Peso por volume (g.100mL-1); peso por peso (g.100 g-1); volume por volume (mL.100mL-1) - partes por milhão (ppm), p.ex: mg.L-1 - partes por bilhão (ppb), p. ex: µg.L-1 CONCENTRAÇÃO PREFIXOS Em muitos casos, a unidade básica pode ser demasiado pequena ou demasiado grande e, para evitar o uso de muitos zeros nas escalas, deve ser utilizado o prefixo métrico apropriado. Os de uso mais comum estão listados abaixo: Fator multiplicativo Prefixo Símbolo 106 mega M 103 kilo k Fator submultiplicativo Prefixo Símbolo 10-3 mili m 10-6 micro µ 10-9 nano n 10-12 pico p por exemplo: 0,001 g = 10-3 g = 1 mg = 1000 µg. CONCENTRAÇÃO EM PERCENTAGEM Às vezes, a concentração aparece expressa como %, mas, nesse caso, é necessário especificar o estado físico do que se mede. Por exemplo: 2% (p/p) ácido acético = 2 g ácido acético em 100 g água 2% (p/v) ácido acético = 2 g ácido acético em 100 ml água 2% (v/v) ácido acético = 2 ml ácido acético em 100 ml água Por convenção (p/v) ou (v/v) podem ser omitidos para soluções aquosas abaixo de 1%. Transformação de Unidades kg g mg µg X 103 X 103 X 103 kL L mL µL X 103 X 103 X 103 m3 dm3 cm3 mm3 v Unidade de massa v Unidade de Volume