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1 SOLUÇÕES E CONCENTRAÇÃO DE SOLUÇÕES Curso de Bacharelado em Farmácia Química Analítica Qualitativa Profa. Joseane Damasceno Mota Doutora em Engenharia Química – Universidade Federal de Campina Grande/UFCG 2 Você sabe o que uma barra de aço, os fluidos do seu corpo (como o sangue e a urina) e um remédio antigripal têm em comum? 3 Imagina se o médico, ao fazer o acompanhamento de um paciente, prescrevesse uma dose de um medicamento que está abaixo do valor mínimo para que seja obtido algum efeito benéfico? O tratamento seria ineficiente, podendo ocasionar a piora no seu quadro clínico ou até mesmo a sua morte! Soluções Solução: é uma mistura homogênea de duas ou mais substâncias. Seus componentes são denominados de solvente e soluto. Solvente: substância que promove a dissolução (maior quantidade). Soluto: substância que se dissolve (menor quantidade). Soluções Coeficiente de solubilidade: é a quantidade necessária de uma substância para saturar uma quantidade padrão de solvente, em determinadas condições de temperatura e pressão. Em função do ponto de saturação, classificamos as soluções em: CLASSIFICAÇÃO DAS SOLUÇÕES Quantidade de soluto dissolvido igual a sua solubilidade SATURADA Quantidade de soluto dissolvido menor do que a sua solubilidade INSATURADA Quantidade de soluto maior do que a sua solubilidade SUPERSATURADA Soluções CLASSIFICAÇÃO DAS SOLUÇÕES Quantidade de soluto dissolvido igual a sua solubilidade SATURADA Quantidade de soluto dissolvido menor do que a sua solubilidade INSATURADA Quantidade de soluto maior do que a sua solubilidade SUPERSATURADA Coeficiente de solubilidade Com relação à solubilidade do medicamento, deve-se exaltar que, para que este seja bem absorvido, um fármaco necessita apresentar certa hidrossolubilidade, além de lipossolubilidade, para que seja capaz de dissolver-se na água do organismo. Coeficiente de solubilidade Para maior parte das substâncias, a solubilidade aumenta com a temperatura. Os gases são, em geral, pouco solúveis em líquidos. A solubilidade dos gases em líquidos depende consideravelmente da pressão e da temperatura. Aumentando-se a temperatura, o líquido tende a “expulsar” o gás, consequentemente, a solubilidade do gás diminui. Os peixes, por exemplo, não vivem bem em águas quentes, por falta de oxigênio dissolvido na água. Aumentando-se a pressão sobre o gás, estaremos, de certo modo, empurrando o gás para dentro do líquido, o que equivale dizer que a solubilidade do gás aumenta. Soluções Concentração das Soluções Concentração das Soluções De um modo geral, usamos o termo concentração de uma solução para nos referirmos a qualquer relação estabelecida entre a quantidade do soluto e a quantidade do solvente (ou da solução). Essas quantidades podem ser dadas em massa (mg, g, kg), em volume (m3, L, mL) ou em mols, teremos várias maneiras de expressar concentrações. Concentração das Soluções Concentração comum (C) Concentração comum é a quantidade, em gramas, de soluto existente em 1 litro de solução. Como se prepara uma solução de concentração definida? Pesar o soluto com a maior precisão possível. Dissolver o soluto e atingir um volume definido em solução. Ex.: 20g/L Concentração das Soluções Não confundir concentração comum (C) com densidade (d) da solução. Concentração comum (C) Concentração das Soluções O leite de vaca de boa qualidade deve ter densidade entre 1,025 e 1,033g/mL; Em exames de urina, o resultado normal se situa entre 1,010 e 1,030g/mL. A densidade de uma solução depende de sua concentração; e na prática, é facilmente medida por um densímetro. Densidade (d) Concentração das Soluções Título ou fração em massa (T) Título em massa de uma solução é a razão entre a massa do soluto e a massa da solução. Concentração das Soluções Título ou fração em massa (T) Concentração das Soluções Partes por milhão (ppm) Partes por milhão (ppm) indica quantas partes do soluto existem em 1 milhão de partes da solução. Concentração das Soluções Concentração em mols por litro ou molaridade É a quantidade, em mols, do soluto existente em 1L de solução Concentração em mols por litro ou molaridade Concentração das Soluções Aplicação: • Qual é a quantidade de matéria por volume de 20 g de NaCl que estão em solução aquosa de 100 mL ? •1ºpasso: descobrir o nºde mols do NaCl: n1= m1/MM1 n1= 20 g/58 gmol -1 n1= 0,34 mol. •2ºpasso: descobrir a molaridade da solução: M = 0,34 mol / 0,1 L M = 3,4 mol/L. Relação entre concentração comum e molaridade Concentração das Soluções Exercícios 01. Calcule a concentração, em g/L, de uma solução de nitrato de potássio (KNO3), sabendo que ela encerra 60g do sal em 300 cm 3 de solução. 02. Um analgésico em gotas deve ser ministrado na quantidade de 3mg por quilograma de peso corporal, não podendo contudo exceder 200mg por dose. Cada gota contém 5mg de analgésico. Quantas gotas deverão ser ministradas a um paciente de 80kg? Exercícios 03. Uma solução contém 8 g de cloreto de sódio e 42 g de água. Qual é o título em massa da solução? E seu título percentual? 04. Tem-se um frasco de soro glicosado, a 5,0% (solução aquosa de 5,0% em massa de glicose). Para preparar 1,0kg desse soro, quantas gramas de glicose devem ser dissolvidos em água? Exercícios 05. Na embalagem de um certo iogurte, consta que em 150 mL do produto há 150 mg de cálcio (MCa=40g/mol). Qual a concentração molar de cálcio nesse iogurte? 06. As literaturas médicas citam uma concentração média de 143 mililitros de Na+ por litro de sangue humano. Qual será a massa em gramas do íon sódio (Na=23) contida em 7 litros de sangue nessa concentração? 07. Observe o gráfico a seguir e responda às questões que se seguem: a) Qual a menor quantidade de água necessária para dissolver completamente, a 60º C, 120 g de B? b) Qual a massa de A necessária para preparar, a 0º C, com 100 g de água, uma solução saturada (I) e outra solução insaturada (II)? Exercícios 08 Sabendo que a solubilidade de um sal a 100°C é 39 g/100 g de H2O, calcule a massa de água necessária para dissolver 780 g deste sal a 100° C. 09 O coeficiente de solubilidade de um sal é de 60 g por 100 g de água a 80º C. Qual a massa desse sal, nessa temperatura, para saturar 80g de H2O? Exercícios No nosso dia-a-dia, é muito comum realizarmos a diluição de soluções, ou seja, acréscimo de mais solvente a uma solução mais concentrada. Como exemplo, temos: ● Colocamos um pouco de água quente em um café forte para torná-lo mais fraco (mais diluído); Diluição de soluções QUÍMICA - 2ª ANO DILUIÇÃO DAS SOLUÇÕES Na construção civil, adiciona-se solvente à tinta para torná-la mais fluida, facilitando sua aplicação; Adicionamos água ao suco de fruta concentrado para obter uma bebida de sabor mais agradável. Diluição de soluções QUÍMICA - 2ª ANO DILUIÇÃO DAS SOLUÇÕES Então, podemos definir que: Diluição é um o processo que acrescenta mais solvente a uma solução mais concentrada. Im a g e m : D r. E u g e n L e h le / G N U F re e D o c u m e n ta ti o n L ic e n s e Diluição de soluções QUÍMICA - 2ª ANO DILUIÇÃO DAS SOLUÇÕES A adição de mais solvente provoca um aumento no volume da solução, contudo, a quantidade de soluto permanece constante. Figura 1: Representação de uma diluição. Diluição de soluções QUÍMICA - 2ª ANO DILUIÇÃO DAS SOLUÇÕES Observação 1 ● Os termos diluída e concentrada são usados em comparação entre soluções: - A expressão solução diluída significa solução com concentração relativamente pequena de soluto; Diluição de soluções QUÍMICA - 2ª ANO DILUIÇÃO DAS SOLUÇÕES - A expressão solução concentrada significa solução com concentração relativamente elevada de soluto. Diluição de soluções QUÍMICA - 2ª ANO DILUIÇÃO DAS SOLUÇÕES Observação 2 ● Não confunda dissolver com diluir ! Ao se misturar o pó pararefresco em água e mexer bem, o pó está sendo dissolvido no solvente água. Diluição de soluções QUÍMICA - 2ª ANO DILUIÇÃO DAS SOLUÇÕES Quem nunca tomou UM REFRESCO GELADINHO ? Imagem: Agricultural Research Service / Public Domain. Diluição de soluções QUÍMICA - 2ª ANO DILUIÇÃO DAS SOLUÇÕES Ao se acrescentar mais solvente à solução para diminuir a concentração, ocorrerá uma diluição. Diluição de soluções QUÍMICA - 2ª ANO DILUIÇÃO DAS SOLUÇÕES Na figura abaixo, temos uma solução na qual está sendo colocado solvente, neste caso, água, para diluir a solução. Im a g e m : U n it e d S ta te s M a ri n e C o rp s . / P u b li c D o m a in . Diluição de soluções QUÍMICA - 2ª ANO DILUIÇÃO DAS SOLUÇÕES Num laboratório de Química, não existem soluções de todas as concentrações possíveis e imagináveis. Im a g e m : U .S . N a v y p h o to b y P h o to g ra p h e r’ s M a te 3 rd C la s s C h ri s to p h e r B . L o n g / P u b li c D o m a in . Diluição de soluções QUÍMICA - 2ª ANO DILUIÇÃO DAS SOLUÇÕES Geralmente são preparadas e armazenadas soluções de concentração elevada e, a partir delas, podem-se obter outras mais diluídas (isto é, menos concentradas) por meio da diluição. Diluição de soluções QUÍMICA - 2ª ANO DILUIÇÃO DAS SOLUÇÕES Equipamentos de laboratório utilizados numa diluição: - pipeta; - balão volumétrico; - pera de borracha; - pisseta. Im a g e m : R e c ip ie n te s q u ím ic o s c o m lí q u id o s d e d if e re n te s c o re s / z h o u x u a n 1 2 3 4 5 6 7 8 / C re a ti v e C o m m o n s A tt ri b u ti o n - S h a re A li k e 2 .0 G e n e ri c Diluição de soluções QUÍMICA - 2ª ANO DILUIÇÃO DAS SOLUÇÕES Preparação de uma solução diluída em laboratório Exemplo: ● Com a pipeta equipada com pera de borracha, transferir a quantidade desejada para um balão volumétrico; Diluição de soluções QUÍMICA - 2ª ANO DILUIÇÃO DAS SOLUÇÕES ● Em seguida, colocar o solvente (no geral água), com a ajuda de uma pisseta, até a marca do balão e agitar para homogeneizar a solução; Im a g e m : S E E -P E , re d e s e n h a d o a p a rt ir d e i m a g e m d e a u to r d e s c o n h e c id o . Diluição de soluções QUÍMICA - 2ª ANO DILUIÇÃO DAS SOLUÇÕES DILUIÇÃO DE SOLUÇÕES (os cálculos) Como, na diluição, a quantidade do soluto não se altera; podemos afirmar que a quantidade de matéria (n) de soluto existente na alíquota está também presente na nova solução obtida pela diluição da alíquota. Diluição de soluções QUÍMICA - 2ª ANO DILUIÇÃO DAS SOLUÇÕES Assim temos: Química — volume único / João Usberco, Edgard Salvador.— 5. ed. reform. — São Paulo : Saraiva, 2002. página 287. Diluição de soluções QUÍMICA - 2ª ANO DILUIÇÃO DAS SOLUÇÕES 10. (UFPI) A uma amostra de 100 mL de NaOH de concentração 20 g/L foi adicionada água suficiente para completar 500 mL. A concentração, em g/L, dessa nova solução é igual a: a) 2; b) 3; c) 4; d) 5; e) 8. Diluição de soluções 11.(EEM-SP) Como proceder para preparar um litro de uma solução de um sal de concentração 0,5 g/L dispondo de outra solução, do mesmo sal, de concentração 2,5 g/L? QUÍMICA - 2ª ANO DILUIÇÃO DAS SOLUÇÕES 12. Um laboratorista precisa preparar uma solução 0,5 mol/L de Na2SO4, aproveitando 200 mL de uma solução 0,8 mol/L do mesmo sal. O que ele deve fazer com a solução 0,8 mol/L é: Diluição de soluções a) adicionar 320 mL de água; b) evaporar 120 mL de água; c) adicionar 120 mL de água; d) adicionar 1400 mL de água; e) adicionar 0,4 mol de sal. 14. Em relação a uma solução aquosa de hidróxido de sódio, NaOH(aq), calcule: a) a concentração em g/L de uma solução que contém 2,0 g de NaOH dissolvidos em 250 mL de solução. b) a massa de NaOH necessária para preparar 300 mL de solução de concentração 2,0 g/L. 13. Calcule o título e a porcentagem em massa de uma solução feita da dissolução de 184 g de glicerina, C3H8O3, em 800 g de água.