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Dhamma 1 S.J. dos Campos - Dutra Prof. Drª Kenya Análise Físico Química Aplicada à Saúde Concentração de Solução 4.1. Cálculos de concentrações: concentração simples, molaridade, normalidade, molalidade, ppm. 4.2. Diluição de soluções. 4.3. Mistura de soluções. Dhamma 2 UNIDADE Dhamma 3 SOLUÇÕES ASPECTOS QUANTITATIVOS DAS SOLUÇÕES A relação das quantidades de soluto e a quantidade de solvente numa solução estabelece relações matemáticas, denominadas concentrações das soluções. Pode ser expressas em massa, número de mols, volume, número de moléculas, etc. Dhamma 4 Concentração das soluções As principais formas de representar as concentrações são do tipo massa/volume, massa/massa, volume/volume, número de mols/volume, número de mols/massa e, assim, por diante. No rótulo da garrafa de água mineral mostra sua composição a concentração de 90,67 mg/L de Bicarbonato, isso nos indica uma relação de massa/volume. Dhamma 5 Concentração das soluções As principais formas de representar as concentrações são do tipo massa/volume, massa/massa, volume/volume, número de mols/volume, número de mols/massa e, assim, por diante. No rótulo da pasta de dente mostra a concentração de 1450 ppm de Fluoreto de sódio, isso nos indica uma relação de massa/massa. Dhamma 6 Padronização Existem várias formas de quantificar as quantidades relativas de soluto em função a solução, para facilitar as seguintes definições, usaremos a seguinte convenção: - índice 1 => para quantidades relativas ao soluto - índice 2 => para quantidades relativas ao solvente - sem índice => ao que se referir à própria solução Exemplos: Concentração das soluções Dhamma 7 Concentração comum (C): Representa a razão entre a massa do soluto (em gramas) e o volume de solução final (em litros). Concentração das soluções unidades: grama/litro Fonte: FELTRE, R.; Química; Volume 1; 6° edição; Editora Moderna 1m massa do solutoC V volume da solução Dhamma 8 Concentração comum (C): Representa a razão entre a massa do soluto (em gramas) e o volume de solução final (em litros). Concentração das soluções unidades: grama/litro Fonte: FELTRE, R.; Química; Volume 1; 6° edição; Editora Moderna 1m massa do solutoC V volume da solução Dhamma 9 Concentração comum Aplicação (1): Qual a massa de bicarbonato de sódio há em 750 mL de uma solução que apresenta uma concentração de 107 mg / L ? Concentração das soluções Dhamma 10 Partes por milhão (ppm) Em soluções muito diluídas é comum utilizar a concentração em partes por milhão (ppm), que mostra o número de partes do soluto que há em 1 milhão de partes da solução. Indica que a 1 grama de soluto para cada 1.000.000 (106) grama de solução. Uma solução onde a quantidade de soluto seja de 15 ppm : Significa que há 15 gramas do soluto para cada 106 gramas de solução. Concentração das soluções Dhamma 11 Concentração das soluções Exemplo no inicio da aula!!!! No rótulo da pasta de dente mostra a concentração de 1450 ppm de Flureto de sódio. Dhamma 12 Parte por milhão (ppm) APLICAÇÃO (2) : 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? Concentração de solução Dhamma 13 Concentração em quatidade de máteria ou Molaridade (M) Corresponde à razão entre o número de mols do soluto (n1) e o volume total (V) da solução em litros. Também pode ser trabalhando em concentração de íons!!! Concentração das soluções Unidades: mol/litro ou M 1n números de mols do solutoM V volume da solução Dhamma 14 Dhamma 15 Concentração das soluções Exemplo da água: Formada por um átomo de Oxigênio e dois átomos de Hidrogênio, portanto: Um mol de Hidrogênio pesa 1 grama. Um mol de Oxigênio pesa 16 gramas. Água é formada de H2O, um mol de água pesa (16+2) 18 gramas. Dhamma 16 Molaridade ou concentração molar Concentração das soluções Fonte: FELTRE, R.; Química; Volume 1; 6° edição; Editora Moderna Dhamma 17 Molaridade (M) APLICAÇÃO (3) : Qual a molaridade do cloreto de sódio (NaCl) em uma solução preparada pela dissolução de 12,0 g de NaCl em 1 litro de solução? Concentração de solução Dhamma 18 Molalidade ou concentração molal (b) Corresponde à razão entre o número de mols do soluto e a massa, em quiligramas, de solvente. Observe que a molalidade é a única expressão de concentração que relaciona a quantidade de soluto com a quantidade de solvente e não de solução. Concentração das soluções 1 2 ( ) ( ) n números de mols do soluto mol b m massa do solventeem kg Mol/kg ou molal Dhamma 19 Molalidade Exemplo: Concentração das soluções 1 2 n b m Dhamma 20 Molalidade (b) APLICAÇÃO (4) : Quantos gramas de H2O devem ser utilizados para dissolver 50,0 g de NaCl para se preparar uma solução de NaCl a 1,25 molal. Concentração de solução Dhamma 21 Normalidade ou concentração normal (N) É a relação entre o número de equivalente-grama (eq-g) do soluto e o volume da solução (V) em litros. Concentração de solução Unidade: Normal ou equivalente-grama/L Mas o que é o número equivalente-grama (eg)??? 1 ( ) ( ) eg número equivalenteem grama do soluto eq g N V Volume da solução L Dhamma 22 Número de equivalente-grama Concentração de solução Dhamma 23 Normalidade ou concentração normal (N) É a relação entre o número de equivalente-grama (eg-g) do soluto e o volume da solução (V) em litros. Concentração de solução Unidade: Normal ou equivalente-grama/L Número equivalente- grama (eg) Dhamma 24 1 1 m massa do soluto eg g Eq equivalente grama soluto 1 1 m N Eq V Normalidade ou concentração normal (N) Qual a normalidade (N) de uma solução que contém 21,56 g de H2SO4 dissolvido em 0,2 L solução? Concentração de solução Dhamma 25 Molalidade (b) APLICAÇÃO (5) : Qual a massa de HCl contida em 100 mL de solução a 0,5 N? Concentração de solução Dhamma 26 Dhamma 27 Diluição das soluções Diluir uma solução é adicionar solvente mantendo a quantidade de soluto constante; Método experimental que consiste em diminuir a concentração de uma solução original pela introdução de mais solvente à mesma; Massa de soluto presente no meio permanece inalterada. O volume e a concentração de uma solução são inversamente proporcionais. I II O pó diluído em água. Acrescenta-se mais água: diluição. Muito concentrado Menos concentrado ou mais diluído Dhamma 28 Diluição das soluções Massa de soluto presente no meio permanece inalterada. O volume aumenta. V1 – volume da solução inicial V2 – volume da solução final m – massa da soluçãoinicial m– massa da solução final C1 V1 = C2 V2 Dhamma 29 mantes = mdepois Diluição das soluções Como msoluto é mantida durante a diluição, logo: De forma similar podemos obter: C1 V1 = C2 V2 M1 V1 = M2 V2 N1 V1 = N2 V2 molaridade normalidade molalidade b1 V1 = b2 V2 Dhamma 30 Diluição das soluções Dhamma 31 Misturas de soluções Dhamma 32 Misturas de soluções Podemos ser: •mistura de soluções com solutos iguais; •mistura de soluções com solutos diferentes e que não reagem entre si; •mistura de soluções com solutos diferentes e que reagem entre si; Dhamma 33 Misturas de soluções Quando precisamos misturar diversas soluções de mesmo soluto, mas com concentrações diferentes, aplicamos a seguinte relação: Nessa relação, há a soma de tantas parcelas quantas são as soluções disponíveis para serem misturadas. Além disso, o segundo membro da equação somente possui os termos Cf Vf sendo que Cf representa a concentração final da solução preparada por mistura e Vf o volume final adquirido da mistura. Dhamma 34 4. Misturas de soluções Mistura de Soluções c/ Solutos Iguais Dhamma 35 CF VF = C1 V1 + C2 V2 + ....... Misturas de soluções Misturam-se 50 mL de solução com 3 g/L de HCl com 150 mL de solução com 2 g/L do mesmo ácido. Qual é a concentração da solução resultante? Dhamma 36 S.J. dos Campos - Dutra Prof. Drª Kenya Material no blog: : https://profkenya.wordpress.com/ Análise Físico Química Aplicada à Saúde Propriedades Coligativas 5.1. Conceito de pressão de vapor e pressão osmótica. 5.2. Tonometria, ebuliometria, criometria, osmometria. 5.3. Propriedades coligativas das soluções iônicas e não iônicas. Dhamma 37 Quando adiciona-se sal de cozinha, (NaCl) na água que está fervendo nota-se que o processo de evaporação imediatamente para. Como as propriedades coligativas explica isso? Dhamma 38 Propriedades Coligativas • São mudanças que ocorrem no comportamento do solvente quando adicionado um soluto: (solução). • Quando comparamos, em análise química, um líquido puro e uma solução desse líquido como solvente, a presença de soluto provoca mudanças em algumas propriedades. • Essa mudança chama-se propriedades coligativas que dependem unicamente do número de partículas do soluto dissolvidas. • Quanto maior for o número de partículas do soluto dissolvidas, maiores serão os efeitos coligativos. Dhamma 39 Dhamma 40 Dhamma 41 Propriedades Coligativas • TONOSCOPIA • Diminui a pressão de vapor do solvente. • EBULIOSCOPIA • Aumenta o ponto de ebulição do solvente. • CRIOSCOPIA • Diminui o ponto de solidificação do solvente. • OSMOSCOPIA • Aumenta a pressão osmótica do solvente. Dhamma 42 PRESSÃO DE VAPOR Todos sabem que um franco aberto, a evaporação ocorre continuamente até o líquido desapareça. Nesse processo, as ligações intermoleculares se rompem e o líquido passa para o estado vapor. Dhamma 43 Num sistema aberto: o líquido tende a evaporar. Para que isso ocorra é necessário uma pressão seja feita pelo vapor do liquido essa é a pressão de vapor. Neste caso, a pressão do vapor deve vencer a pressão atmosférica. Dhamma 44 Pressão de Vapor Pressão de Vapor Imagine três frascos abertos, um contendo acetona, outro contendo água, e outro, óleo. Depois de um dia, será que o volume dos líquidos permanecerá igual? A acetona apresenta a menor quantidade de liquido pois evapora bem mais rápido que a água e o óleo, isto porque sua pressão de vapor é maior e dissemos que ela é mais volátil. O óleo é o líquido menos volátil dos três e com menor pressão de vapor. Dhamma 45 Volatilidade Num sistema fechado: o líquido tende a evaporar e o vapor tende a se condensar até que atinjam um equilíbrio. Ao medir a pressão neste ponto tem-se a pressão máxima de vapor. Dhamma 46 Pressão Máxima de Vapor Pressão máxima de vapor (P): é a pressão exercida pelo vapor quando existe um equilíbrio entre as fases líquida e de vapor em uma dada temperatura. Líquidos diferentes, em uma dada temperatura, apresentam diferentes pressões máximas de vapor devido as forças intermoleculares. Dhamma 47 Pressão Máxima de Vapor Inserir um manômetro (equipamento que mede a pressão de vapor), a pressão máxima de vapor sobre a superfície do líquido será diferente a 20ºC. Acetona PMV = 184 mmHg; Água PMV = 17,5 mmHg, Óleo PMV = 0,5 mmHg. Pressão de Vapor • Fatores que não acarretam alteração na pressão de vapor de um líquido: Volume da fase gasosa Volume da fase líquida • Fatores que acarretam alteração na pressão de vapor de um líquido: Temperatura (maior temperatura maior pressão de vapor) Natureza do líquido (mais volátil, menor interação, maior pressão de vapor) Pressão atmosférica ( menor pressão atmosférica maior pressão de vapor) Dhamma 48 Tonoscopia Dhamma 49 • Estuda o diminuição da pressão máxima de vapor (PMV) de um solvente causada pela adição de um soluto não-volátil. ↑ N° de partículas do soluto = ↓ PMV A pressão máxima de vapor do solvente puro é sempre maior do que na solução. Tonoscopia As partículas dispersas constituem uma barreira que dificulta a movimentação das moléculas do solvente do líquido para a fase gasosa. Dhamma 50 Fórmula para o cálculo da Tonoscopia: Δp = Psolvente – Psolução, onde: P solução= pressão de vapor da solução Psolvente = pressão de vapor do solvente Dhamma 51 Tonoscopia Tonoscopia Dhamma 52 Δp = Psolvente – Psolução Iguais quantidades em mols de diferentes solutos não voláteis, dissolvidas numa mesma quantidade de solvente, a uma mesma temperatura, causam o mesmo abaixamento na pressão de vapor do solvente na solução quando comparado ao solvente puro. Quanto maior for o número de mols (partículas) do soluto não-volátil na solução, maior será o abaixamento da pressão máxima de vapor. Dhamma 53 Tonoscopia Dhamma 54 Tonoscopia (FCMSC–SP) Os três frascos a seguir contêm água pura a 25 °C. Vários estudantes ao medirem a pressão de vapor fizeram quatro anotações: Quantas estão corretas? a) 1 b) 2 c) 3 d) Todas e) Nenhuma Dhamma 55 Se adicionarmos um soluto não-volátil em solvente, ocorre a diminuição da pressão de vapor e consequentemente, o tempo para evaporar é maior. A pressão de vapor de um solvente puro sempre será maior do que a pressão de vapor de uma solução. Com a adição das partículas do soluto intensificam-se as forças atrativas moleculares e diminui a pressão de vapor do solvente. Dhamma 56 Tonoscopia LEI DE RAOULT A pressão de vapor de um líquido (psolução) como solvente numa solução é igual ao produto da pressão de vapor desse líquido puro (psolvente) pela fração molar do solvente. solução solventepuro solventep p x Dhamma 57 Tonoscopia solvente solvente soluto solvente n x n n . solventesolução solventepuro soluto solvente n p p n n Dhamma 58 Tonoscopia . solventesolução solventepuro soluto solventen p p n n Δp = Psolvente – Psolução • Estuda o aumento na temperatura de ebulição (TE) do solvente pela adição de um soluto não- volátil. ↑ N° de partículas do soluto = ↑ TE Dhamma 59 Ebulioscopia Ebulioscopia • É como se as partículas do soluto "segurassem" as partículas do solvente, dificultando sua passagem ao estado gasoso. • O aumento (variação) da temperatura de ebulição pode ser justificado pela diminuição da pressão máxima de vapor (tonoscopia), que se deve à presença das partículas do soluto. Dhamma 60 Ebulioscopia Pressão de vapor Tebulição Volatilidade Dhamma 61 Δt = tsolvente – tsolução Concentração C2 é maior que a Concentração C1 LEI DE RAOULT • A elevação do ponto de ebulição de um líquido, provocada pela presença de um soluto não-volátil, é diretamente proporcional à molalidade da solução. Dhamma 62 Ebulioscopia Digamos que você possui as seguintes amostras: Água pura. Solução aquosa de glicose a 0,2 mol/L. Solução aquosa de glicose a 0,4 mol/L. A ordem crescente de temperatura de ebulição dessas amostras é dada por: a) I > II > III b) III > II > I c) III < II < I d) I < II < III e) I < III < II Dhamma 63 • Estuda o abaixamento/diminuição do ponto de solidificação do solvente causado pela adição de um soluto não-volátil. ↑N° de partículas do soluto = ↓Ponto de congelamento Crioscopia Dhamma 64 • Efeito do soluto na crioscopia em visão microscópica. • A adição do soluto diminui a pressão de vapor do líquido. • Conseqüentemente, a temperatura de ebulição desse líquido aumenta e a temperatura de congelamento diminui. Crioscopia Dhamma 65 LEI DE RAOULT O abaixamento da temperatura de congelação de um líquido, provocado pela presença de um soluto não-volátil, é diretamente proporcional à molalidade da solução. Dhamma 66 Crioscopia Crioscopia A fórmula que permite calcular essa propriedade é a seguinte: ΔTc = Tcsolvente - Tcsolução, onde: Tcsolução = temperatura de congelamento da solução Tcsolvente = temperatura de congelamento do solvente Dhamma 67 Crioscopia Dhamma 68 Δtc = Tcsolvente - Tcsolução, A temperatura de congelamento da água poluída é mais baixa do que o da água pura, pois nela estão presentes substâncias que a tornam uma solução, reduzindo assim o seu ponto de congelamento. A água do mar (salgada) apresenta um ponto de congelamento inferior à água doce, dessa forma, são necessárias temperaturas muito inferiores para congelar uma amostra de água salgada do que aquelas necessárias para congelar um rio de água doce. Um iceberg é composto por água doce, uma vez que a temperatura naquela região não é baixa o suficiente para congelar a água salgada. Se utiliza sal (geralmente cloreto de sódio) para reduzir a temperatura de congelamento da água a assim fundi-la em avenidas cobertas de gelo, procedimento esse comum em cidades nas quais o inverno é muito intenso. Dhamma 69 Crioscopia Dhamma 70 Dhamma 71 Diminuição do ponto de congelamento e ponto de ebulição Dhamma 73 Exercício – Crioscopia e Ebuliosocopia O etilenoglicol(EG) é um anticongelante comumente utilizado nos automóveis. É solúvel em água e pouco volátil (ponto de ebulição=197º C). Calcule a variação do ponto de congelamento e do ponto de ebulição de uma solução que contém 651g dessa substância em 2505g de água. Dados: Massa molar do EG é 62 g/mol, Kc=1,86ºC.mol/kg e Ke=0,52ºC.mol/kg. Você recomendaria para um amigo a utilização dessa substância no radiador de seu carro durante o verão? Justifique. (UEPG PR) A adição de aditivos em refrigeradores nas sorveterias aumenta em proporção o resfriamento da matéria-prima. Este fato está associado, na Química, à: a) propriedade coligativa no que se refere a ebulioscopia. b) propriedade coligativa no que se refere a osmoscopia. c) tonoscopia. d) propriedade coligativa no que se refere a crioscopia. e) as alternativas c e d estão corretas. Dhamma 74 (UFMG) Num congelador, há cinco fôrmas que contém líquidos diferentes para fazer gelo e picolés de limão. Se as fôrmas forem colocadas, ao mesmo tempo, no congelador e estiverem, inicialmente, à mesma temperatura, irá se congelar primeiro a fôrma que contém 500 mL de: a) água pura. b) solução, em água, contendo 50 mL de suco de limão. c) solução, em água, contendo 100 mL de suco de limão. d) solução, em água, contendo 50 mL de suco de limão e 50 g de açúcar e) solução, em água, contendo 100 mL de suco de limão e 50 g de açúcar Dhamma 75 • Estuda a passagem espontânea de solvente de uma solução mais diluída para outra mais concentrada através de membranas semipermeáveis. • Consiste no aumento da pressão osmótica do solvente quando adiciona um soluto não volátil. Osmoscopia Dhamma 76 Osmoscopia Dhamma 77 Osmocopia Se quisermos interromper a osmose, basta exercer sobre o sistema formado por duas soluções ou uma solução e um solvente, separados por uma membrana semipermeável, uma pressão no sentido inverso ao da osmose ou no mínimo com a mesma intensidade daquele que o solvente faz para atravessar a membrana semipermeável – Pressão osmótica. Dhamma 78 A pressão que deve ser aplicada para evitar que o solvente atravesse uma membrana semipermeável. O valor da pressão osmótica depende para cada solução, sendo que quanto maior a concentração da solução, maior será a pressão osmótica. Dhamma 79 • É a pressão que é preciso exercer sobre um sistema para impedir que a osmose ocorra. = M(mol/L).R.T ↑ M(mol/L) = ↑ Pressão Osmótica ( ) Dhamma 80 Equação de Van´t Hoff M – MOLARIDADE T – TEMPERATURA EM KELVIN TK = 273+TC R – CONSTANTE DOS GASES = 0,082 atm.L/mol.K Dhamma 81 = M(mol/L).R.T De acordo com a comparação dos valores das pressões osmóticas de duas soluções, uma pode ser classificada em relação à outra da seguinte maneira: Considere duas soluções A e B de pressões osmóticas A e B. Solução hipertônica: quando a sua pressão osmótica é maior que à da outra solução; Solução A é hipertônica em relação à solução B quando: A > B. Dhamma 82 Pressão Osmótica ( ) MEIO HIPERTÔNICO De acordo com a comparação dos valores das pressões osmóticas de duas soluções, uma pode ser classificada em relação à outra da seguinte maneira: Considere duas soluções A e B de pressões osmóticas A e B. Solução hipotônica: quando a sua pressão osmótica é menor que à da outra solução; Solução A é hipotônica em relação à solução B quando: A < B. Dhamma 83 MEIO HIPOTÔNICO Pressão Osmótica ( ) De acordo com a comparação dos valores das pressões osmóticas de duas soluções, uma pode ser classificada em relação à outra da seguinte maneira: Considere duas soluções A e B de pressões osmóticas A e B. Solução isotônica: quando a sua pressão osmótica é igual à da outra solução. Solução A é isotônica em relação à solução B quando: A = B. Dhamma 84 MEIO ISOTÔNICO Pressão Osmótica ( ) Portanto, quando se diz que uma bebida é isotônica, isso quer dizer que ela possui a concentração de sais minerais igual à concentração dos líquidos do nosso corpo, como o suor e o sangue. Dhamma 85 Pressão Osmótica ( )O soro caseiro também se enquadra nisso. Por isso, a importância de não errar na quantidade de açúcar e sal que se usa para prepará-lo. Uma concentração errada, causando um meio hipertônico ou hipotônico, pode ter consequências adversas. Veja que se a solução estiver hipertônica, isto é, com a concentração maior que a do sangue, as hemácias irão perder água por osmose e murcharão. Por outro lado, se o líquido estiver hipotônico, as hemácias inchar-se-ão de água, que passará do exterior para dentro delas por meio de suas membranas através da osmose, correndo o risco de explodirem. Dhamma 86 Pressão Osmótica ( ) Dhamma 87 SOLUÇÃO HIPOTÔNICA SOLUÇÃO ISOTÔNICA SOLUÇÃO HIPERTÔNICA ÁGUA MOVE PARA AREAS HIPERTÔNICAS Pressão Osmótica ( ) Dhamma 88 Pressão Osmótica ( ) • Ocorre quando se aplica uma pressão no lado da solução mais salina ou concentrada, revertendo-se a tendência natural. • Neste caso, a água da solução salina passa para o lado da água pura, ficando retidos os íons dos sais nela dissolvidos. • A pressão a ser aplicada equivale a uma pressão maior do que a pressão osmótica característica da solução. Osmose Reversa Dhamma 89 A osmose reversa, como o próprio nome diz, acontece em sentido contrário ao da osmose. Nela, o solvente se desloca no sentido da solução mais concentrada (HIPERTÔNICA) para a menos concentrada (HIPOTÔNICA), isolando-se assim, o soluto. Dhamma 90 Osmose Reversa O processo de osmose reversa tem sido usado com o intuito de “potabilizar” a água por meio da dessalinização. A osmose reversa se dá por influência da pressão osmótica que se aplica sobre a superfície na qual se encontra a solução hipertônica, o que impede do solvente, no caso a água, ser transportado para o meio mais concentrado. Isso permite que a água chamada doce, vá sendo isolada do sal. Dhamma 91 Osmose Reversa Utilidades da Osmose Dhamma 92 Calcule a pressão osmótica das soluções a 22°C =295K. R=constante dos gases 0,082 atm.L/mol.K Dhamma 93 (UFU MG) O estudo das propriedades coligativas das soluções permite- nos prever as alterações nas propriedades de seu solvente. A respeito das propriedades coligativas, assinale a alternativa correta. a) Se for colocada água com glutamato de monossódio dissolvido para congelar em uma geladeira, a temperatura de fusão da água na solução permanecerá a mesma que a da água pura. b) As propriedades coligativas independem do número de partículas do soluto na solução, da natureza das partículas e de sua volatilidade. c) Se forem preparadas duas soluções aquosas de mesma concentração, uma de glutamato de monossódio e outra de açúcar, a temperatura de ebulição da água na solução de glutamato de monossódio será maior que a da água na solução de açúcar. d) Em uma panela tampada, a pressão de vapor da solução aquosa de glutamato de monossódio é maior do que a pressão de vapor da água pura porque a presença do sal facilita a evaporação do solvente. Exercício Dhamma 94 Glutamato de monossódio C5H8NO4Na Açúcar C12H22O11 (UFAL/2011) A água do mar pode ser considerada como uma solução contendo vários sais dissolvidos. Entre as afirmações a seguir, assinale a que não é correta em relação à água do mar. a) Um dos sais dissolvidos na água do mar é o cloreto de sódio. b) A pressão de vapor da água do mar é menor do que a da água pura à mesma temperatura. c) A temperatura normal de ebulição da água do mar é maior do que a da água pura. d) A temperatura normal de ebulição da água do mar será sempre maior do que a temperatura normal de ebulição de uma solução de sacarose de concentração, em mol/L, igual à do cloreto de sódio existente na água do mar. e) A temperatura de solidificação da água do mar permanece constante à medida que o solvente se solidifica. Exercício Dhamma 95 (FMJ SP/2007) Sob mesma pressão, comparando-se as temperaturas de congelamento de três soluções aquosas diluídas de NaNO3, MgSO4 e Na3PO4, de mesma concentração molar, é correto afirmar que a) as três soluções têm ponto de congelamento muito mais altos que o da água destilada. b) a solução de Na3PO4 tem ponto de congelamento mais baixo que os das demais soluções. c) as soluções de NaNO3 e Na3PO4 têm o mesmo ponto de congelamento. d) o ponto de congelamento de cada solução depende de sua densidade. e) o ponto de congelamento das três soluções é igual ao ponto de congelamento da água destilada. Exercício Dhamma 96 DICA: NaNO3, (tem 2 íons) MgSO4 (tem 2 íons) Na3PO4 (tem 4 íons) S.J. dos Campos - Dutra Prof. Drª Kenya Análise Físico Química Aplicada à Saúde Colóides e Suspensão 6.1. Classificação, propriedades e estabilidade. 6.2. Métodos de preparo de dispersões coloidais 6.3. Métodos de purificação de dispersões coloidais 6.4. Suspensões: estabilidade, definição e considerações clínicas. Dhamma 97 DISPERSÃO • Sistema com fase dispersa (menor quantidade) no meio dispersante (maior quantidade) Dhamma 98 • Formam a linha divisória entre as soluções e as suspensões. • São misturas de grandes partículas (tais como as macromoléculas) que variam em tamanho de 10 a 1000 nm de diâmetro. Dhamma 99 DISPERSÃO COLOIDAL COLOIDE • As soluções coloidais são muito importantes, pois as próprias células vivas e muitos de nossos alimentos são sistemas coloidais. Dhamma 100 DISPERSÃO COLOIDAL COLOIDE O disperso é constituído por aglomerados de átomos, moléculas ou íons ou, até mesmo por macromoléculas. Mistura heterogênea ao microscópio de alta resolução. TIPOS: •Coloide de nanopartículas : enxofre coloidal •Coloide de micelas: maionese •Coloide de macromoléculas: vacinas, gelatina. Na dispersão coloidal da gelatina em água, as partículas dispersas são as macromoléculas das proteínas que constituem a gelatina. Dhamma 101 DISPERSÃO COLOIDAL COLOIDE •EXEMPLO DE COLOIDES: •SHAMPOO •TINTA •NEBLINA •FUMAÇA •SORVETE •CHANTILY •SANGUE •LEITE •PÉROLA •RUBI Dhamma 102 DISPERSÃO COLOIDAL COLOIDE Dhamma 103 DISPERSÃO COLOIDAL COLOIDE CLASSIFICAÇÃO DOS COLOIDES PARTÍCULAS DO DISPERSO MICELAS MOLECULARES IÔNICAS ESTADO FÍSICO DOS COMPONENTES SOL GEL ESPUMA AERROSOL EMULSÃO AFINIDADE LIOFÓLICO LIOFÍLICO REVERSABILIDADE REVERSÍVEL IRREVERSÍVEL DE ACORDO COM De acordo com a natureza das partículas dispersas: COLOIDE MICELAR: PARTÍCULAS DISPERSAS SÃO MICELAS (estrutura globular formada por um agregado de um compostos que possuem características polares-hidrofílica e apolares - hidrofóbica simultaneamente). EX: SABÃO , OURO COLOIDAL EM ÁGUA. Dhamma 104 Classificação dos coloides De acordo com a natureza das partículas dispersas: COLOIDE MOLECULAR: PARTÍCULAS DISPERSAS SÃO MACROMOLÉCULAS (MOLÉCULAS GIGANTES). EXEMPLO: AMIDO (C6H10O5)N EM ÁGUA Dhamma 105 Classificação dos coloides De acordo com a natureza das partículas dispersas: COLOIDE IÔNICO: PARTÍCULAS DISPERSAS SÃO ÍONS "GIGANTES" (MACRO ÍONS), OU MELHOR, MACROMOLÉCULAS COM CARGAS ELÉTRICAS. EXEMPLOS: PROTEÍNAS NA ÁGUA Dhamma 106 Classificação dos coloides Dhamma 107 DISPERSÃO COLOIDAL COLOIDE CLASSIFICAÇÃO DOS COLOIDES PARTÍCULAS DO DISPERSO MICELAS MOLECULARES IÔNICAS ESTADO FÍSICO DOS COMPONENTES SOLGEL ESPUMA AERROSOL EMULSÃO AFINIDADE LIOFÓLICO LIOFÍLICO REVERSABILIDADE REVERSÍVEL IRREVERSÍVEL DE ACORDO COM De acordo com estado físico dos componentes: Aerossol: consiste em um sólido ou um líquido dissolvido em um gás. Exemplos: neblinas e fumaças; Espuma: consiste em um gás disperso em sólido ou líquido. Exemplo: espuma de barbear; Sol: são coloides formados pela dispersão de um sólido em um líquido. Exemplos: colas, gomas em geral, medicamentos como o leite de magnésia; Emulsão: consiste em um líquido disperso em outro líquido ou sólido. Exemplos: queijo, manteiga, creme chantily e maionese; Gel: aparentemente sólido, de material gelatinoso formado por um líquido disperso em um sólido. Exemplo: geleias. Dhamma 108 Classificação dos coloides De acordo com o estado físico dos componentes: Espuma líquida (ar disperso e gordura dispersante) Dhamma 109 Classificação dos coloides De acordo com o estado físico dos componentes: Sol sólido – proteínas dispersante e placas de aragonite disperso. Dhamma 110 Classificação dos coloides De acordo com o estado físico dos componentes: Emulsão sólida – disperso glóbulos gordura e dispersante proteína. Dhamma 111 Classificação dos coloides Dhamma 112 Dhamma 113 DISPERSÃO COLOIDAL COLOIDE CLASSIFICAÇÃO DOS COLOIDES PARTÍCULAS DO DISPERSO MICELAS MOLECULARES IÔNICAS ESTADO FÍSICO DOS COMPONENTES SOL GEL ESPUMA AERROSOL EMULSÃO AFINIDADE LIOFÓLICO LIOFÍLICO REVERSABILIDADE REVERSÍVEL IRREVERSÍVEL DE ACORDO COM De acordo com a reversibilidade Coloides reversíveis são sistemas em que o disperso, num simples contato com o dispergente, produz o estado coloidal. O termo reversível é usado porque, uma vez obtido o sistema gel, podemos conseguir o sol e voltar para sistema gel e depois voltar para o sistema sol e assim até o infinito. Exemplo: gelatina na água ou leite em pó. Coloides irreversíveis são sistemas em que, uma vez obtido o gel, este não se transforma em sol por simples contato com o dispergente. O disperso não produz o coloide espontaneamente. As partículas devem ser fragmentadas até atingirem o tamanho coloidal. Exemplo: hidrossóis de metais (ouro, prata etc), de sílica e de outras substâncias insolúveis na água. Dhamma 114 Classificação dos coloides COLOIDE REVERSÍVEL • Peptização é a passagem de gel para sol através da adição de líquido. Ou seja, consiste na adição do dispergente para transformar gel em sol. • Pectização é a passagem de sol para gel através da retirada de líquido, pode ser por evaporação. Ou seja, consiste na eliminação do dispergente para transformar sol em gel. Exemplos: 1) gelatina sólida (GEL) em gelatina líquida (SOL). 2) leite em pó(GEL) (por adição de água obtemos um sol). Dhamma 115 Classificação dos coloides Dhamma 116 DISPERSÃO COLOIDAL COLOIDE CLASSIFICAÇÃO DOS COLOIDES PARTÍCULAS DO DISPERSO MICELAS MOLECULARES IÔNICAS ESTADO FÍSICO DOS COMPONENTES SOL GEL ESPUMA AERROSOL EMULSÃO AFINIDADE LIOFÓLICO LIOFÍLICO REVERSABILIDADE REVERSÍVEL IRREVERSÍVEL DE ACORDO COM Colóides liofílicos -Apresentam afinidade pelo meio dispersante; -Constituem dispersões estáveis; -Dispersam espontaneamente no fase dispersante (água). Dhamma 117 Classificação dos coloides Preparação dos Coloides liofílicos Dispersão espontânea (mistura das fases dispersa e dispersante). Dispersões de macromoléculas em água (goma arábica e gelatina); Dispersões micelares (tensoativos dispersam espontaneamente em água). Dhamma 118 Classificação dos coloides Coloides liofóbicos - Não apresentam afinidade pelo meio dispersante; - Constituem sistemas dispersos termodinamicamente instáveis; Dhamma 119 Classificação dos coloides Preparação dos coloides Coloides liofóbicos: precisam de um procedimento especial. Dhamma 120 Classificação dos coloides Utilizado para dispersar fármacos hidrofóbicos em água permitindo a sua administração intravenosa, oral ou tópica. Preparação dos Coloides liofílicos Precisam de um procedimento especial. São irreversíveis - ( maioria ) – difícil reconstrução. Métodos de preparação: Dispersão por Fragmentação Dispersão por Condensação. Dhamma 121 Classificação dos coloides Preparação dos Coloides liofílicos Dispersão por fragmentação Quebra de partículas grosseiras em partículas coloidais utilizando moinhos coloidais, tratamento ultrassônico, arco elétrico e lavagens; Dhamma 122 Classificação dos coloides Preparação dos Coloides liofílicos Dispersão por fragmentação Moinhos coloidais: São aparelhos capazes de reduzir grãos de matéria a dimensões correspondentes às das micelas. Tritura as partículas entre discos metálicos em alta rotação (usado na preparação de tintas e de coloides). Dhamma 123 Classificação dos coloides Preparação dos Coloides liofílicos Dispersão por fragmentação Arco Elétrico ou Método de Bredig Estabelece um arco elétrico utilizando eletrodos do material da fase dispersa, mergulhando no líquido dispergente. Partículas do ânodo se transferem para o cátodo. Boa parte dessas partículas não chegam ao cátodo e se dispersam pelo líquido formando o coloide. Faíscas elétricas saltam entre dois fios metálicos, mergulhados num líquido; o próprio metal se transforma em partículas coloidais. Restringe à preparação de colóides metálicos, pois dificilmente os eletrodos podem ser de outro material. (é usado no preparo de ouro ou de prata coloidal na água). Dhamma 124 Classificação dos coloides Preparação dos Coloides liofílicos Dispersão por fragmentação Arco Elétrico ou Método de Bredig Dhamma 125 Classificação dos coloides Preparação dos Coloides liofílicos Dispersão por fragmentação Lavagem de precipitado: Um precipitado sofre sucessivas lavagens com um líquido que contenha um ou mais íon em comum com o precipitado. Ocorre a liberação de partículas com dimensões de micelas, as quais ficam dispersas no líquido de lavagem. Por exemplo, quando um precipitado de AgCl (insolúvel) é lavado sucessivamente com uma solução aquosa bem diluída de NaCl ou HCl, forma-se um sistema coloidal de AgCl. Dhamma 126 Classificação dos coloides Preparação dos Coloides liofílicos Dispersão por fragmentação Lavagem de precipitado: Por exemplo, quando um precipitado de AgCl (insolúvel) é lavado sucessivamente com uma solução aquosa bem diluída de NaCl ou HCl, forma- se um sistema coloidal de AgCl. Dhamma 127 Classificação dos coloides Preparação dos Coloides liofílicos Dispersão por condensação Processo inverso da fragmentação porque consiste na aglomeração de moléculas em partículas coloidais. Existe dois métodos: reação química ou mudança do solvente. Dhamma 128 Classificação dos coloides Preparação dos Coloides liofílicos Dispersão por condensação Reação Química: Coloides são preparados por reações químicas originam soluções supersaturadas que depositam-se na fase dispersa na forma de partículas coloidais.Exemplo: NaCl + AgNO3 AgCl + NaNO3 Partículas Coloidais de prata (Prata coloidal) (antibiótico, queimaduras, câncer, acne) Dhamma 129 Classificação dos coloides Preparação dos Coloides liofílicos Dispersão por condensação Mudança de Solvente: Diminuição da solubilidade do soluto de uma solução que deposita no meio dispersante na forma de partículas coloidais. Exemplo: Dhamma 130 Classificação dos coloides Quando se prepara um sistema coloidal, o dispersante pode conter algumas outras substâncias dissolvidos na solução (impureza). Pode-se obter um coloide puro eliminando essas impurezas, através dos seguintes processos: Diálise Eletrodiálise Ultrafiltração Ultracentrifugação Dhamma 131 Purificação dos coloides Diálise: • Este processo baseia-se na diferença que existe entre as velocidades de difusão de um coloide e de uma solução através de membranas permeáveis. • Utilizamos nessa purificação um dialisador, (que é um recipiente de vidro com o fundo constituído por uma membrana permeável) ou todo recipiente é uma membrana permeável. No interior do dialisador colocamos o coloide impuro. Dhamma 132 Purificação dos coloides Dhamma 133 Purificação dos coloides Diálise: • Dialisador é imerso num recipiente maior que contém o dispergente puro em constante circulação (o líquido atravessa a membrana). • Assim, as substâncias (impureza) que se encontram dissolvidas no sistema coloidal começam a se difundir rapidamente através da membrana, abandonando o sistema coloidal e sendo carregadas pela corrente do dispergente. • Como as partículas coloidais não saem (ou saem muito lentamente) através da membrana, as partículas são lavadas de suas impurezas (evidentemente, só das impurezas realmente solúveis no líquido); • Desse modo, em poucos minutos praticamente toda a impureza é eliminada e obtemos o coloide puro. Dhamma 134 Purificação dos coloides Eletrodiálise Utilizamos aparelhagem parecida com a do processo de diálise simples, além de eletrodos para acelerar a difusão das impurezas contidas no colóide, quando estas partículas de impurezas são formadas por íons. Dhamma 135 Purificação dos coloides Dhamma 136 Purificação dos coloides Dhamma 137 Purificação dos coloides Hemodiálise Ultrafiltração Devido às dimensões que apresentam o disperso conseguem atravessar com facilidade os poros dos filtros comuns em um coloide. Entretanto, alguns filtros aperfeiçoados apresentam poros tão estreitos que retêm o disperso, deixando passar apenas dispersante. A esses filtros damos o nome de ultrafiltros. Assim, utilizando um ultrafiltro, conseguimos purificar um coloide. Um ultrafiltro pode ser provido, por exemplo, de placas gelatinosas filtrantes, usado na purificação do hormônio humano de crescimento. Dhamma 138 Purificação dos coloides Ultracentrifugação • Quando o sistema coloidal está contaminado por partículas ou quando é necessário separar partículas coloidais de tamanhos diferentes, são utilizadas centrífugas de alta rotação. • Com o emprego de centrífugas de altíssima rotação (60000 rpm), podemos inclusive separar partículas coloidais de diferentes tamanhos. • A ultracentrifugação é empregada, por exemplo, para separar as várias proteínas existentes no sangue para estudo de doenças cardíacas. Dhamma 139 Purificação dos coloides Efeito Tyndall: é o efeito óptico que se observa quando a luz se dispersa ao se chocar com as partículas do disperso. Exemplos: 1) farol do automóvel aceso numa noite de neblina. 2) partículas de poeira visíveis na luminosidade entrando pela janela de uma casa. Dhamma 140 Propriedades dos coloides Movimento Browniano: as partículas coloidais em movimento contínuo e desordenado em ziguezague, observadas ao ultramicroscópio óptico e isso facilita a dispersão. Dhamma 141 Propriedades dos coloides Eletroforese: é a migração das partículas coloidais para um mesmo eletrodo, quando submetidas a um campo elétrico. Todas as partículas de um sistema coloidal possuem carga elétrica de um mesmo sinal. Dhamma 142 Propriedades dos coloides Eletroforese: é a migração das partículas coloidais para um mesmo eletrodo, quando submetidas a um campo elétrico. Todas as partículas de um sistema coloidal possuem carga elétrica de um mesmo sinal. Dhamma 143 Propriedades dos coloides Eletroforese Dhamma 144 Propriedades dos coloides Eletroforese Dhamma 145 Propriedades dos coloides Eletroforese Dhamma 146 Propriedades dos coloides Eletroforese Dhamma 147 Propriedades dos coloides Sistemas coloidais Dhamma 148 Sistemas coloidais – Suspensão Dhamma 149 COLÓIDES x SUSPENSÃO • Sumo de laranja recém espremido é também uma mistura aparentemente homogênea. Porém, se esperarmos um pouco, a polpa da laranja deposita-se no fundo do copo sob a ação da gravidade. A estas misturas chamamos suspensões. • As substâncias não se separam sob a ação da gravidade, mas onde é possível separá-las usando filtros extremamente finos ou centrifugadoras extremamente potentes. A este tipo de misturas chamamos colóides. Esta diferença resulta da diferença de tamanhos das partículas suspensas e o tamanho das partículas é usado como critério na definição dos colóides ( até 1000 nm) • O leite é uma dessas misturas. Dhamma 150 SUSPENSÕES • Misturas bifásicas • Sólido em líquido Dispersão • Líquido em líquido Emulsão • Sólido em gás Aerossol Fase dispersa: fase interna Fase dispersora: fase externa Dhamma 151 • SUSPENSÃO • Fase interna está sempre envolvida pela fase externa. • Se misturarmos as duas, o sistema parece homogêneo, mas com o passar do tempo as duas fases se separam: conforme densidade da fase dispersora • As suspensões não são estáveis. – Estabilizantes ( adjuvantes ) – ajudam a manter a homogeneidade da mistura : solúvel na fase dispersa. Dhamma 152 • SUSPENSÃO SÓLIDO - DISPERSÃO • Suspensões podem ser de sólidos finamente pulverizados em meio líquido. • As dispersões tendem a flocular ou se agregar. • Medicamentos injetáveis – dispersões homogêneas e estáveis – pelo uso de estabilizantes. Dhamma 153 • SUSPENSÃO SÓLIDO - DISPERSÃO • As principais razões para se optar por suspensões são: – Aumento ou controle da biodisponibilidade. – Correção ou atenuação de sabor desagradável (medicamentos). • Entre as desvantagem, destaca-se: – Baixa estabilidade física. – Menor uniformidade, – Menor velocidade de absorção. Dhamma 154 • SUSPENSÃO LIQUÍDO - EMULSÃO • Significa uma suspensão de um liquido no outro. • Resulta em maior eficiência na ação de medicamentos, pois aumenta a reatividade da substância dispersa. – Ex. Aborção de substâncias pela mucosa intestinal . Dhamma 155 • SUSPENSÃO GÁS - AEROSSOL • Suspensões de sólido ou líquido em gás. • Usado em inalações. • O gás serve de veículo para o medicamento. • Absorção imediata. • Administração de vasoconstrictores nasais ou Broncodiladores. Dhamma 156 Dhamma 157 IT’S OVER!!!
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