Módulo 2

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ESTUDO DAS SOLUÇÕES
 1. CONCEITO
Soluções são misturas homogêneas onde o disperso é denominado soluto e o dispersante solvente.
Em uma solução, de modo geral, o solvente é a substância em maior quantidade e o soluto em menor. A água é o solvente universal.
 2. CLASSIFICAÇÃO DAS SOLUÇÕES
A) DE ACORDO COM O ESTADO DE AGREGAÇÃO
As soluções podem ser sólidas, líquidas ou gasosas.
SOLUÇÃO
SOLUÇÃO
SOLUÇÃO
SÓLIDA
LÍQUIDA
GASOSA
 
	SOLUTO
	SOLVENTE
	SOLUÇÃO
	EXEMPLO
	Sólido
	Sólido
	Sólida
	Ouro de 18 quilates (75% de Cu e 75% de Au)
	Líquido
	
	
	Amálgama de mercúrio
	Gás
	
	
	Platina + hidrogênio
	Sólido
	Líquido
	Líquida
	Solução aquosa de glicose
	Líquido
	
	
	Solução aquosa de acetona
	Gás
	
	
	Solução aquosa de gás oxigênio
	Gás
	Gás
	Gasosa
	Ar atmosférico isento de poeira
Observação: 
As ligas metálicas são soluções sólidas obtidas pelo resfriamento da mistura normalmente entre dois metais no estado líquido, apresentando propriedades físicas diferentes dos metais que as constituem.
Bronze: liga de cobre e estanho.
Latão: liga de cobre e zinco.
Aço: liga de ferro e carbono.
Ouro 18 quilates: liga de ouro e cobre.
B) QUANTO A CONDUTIVIDADE ELÉTRICA
Recordando:
Dissociação molecular: ocorre com separação das moléculas e sem formação de íons.
Ionização: ocorre com o rompimento de ligações covalentes e formação de íons.
Dissociação iônica: ocorre quando um sólido iônico dissolve-se em água.
( Soluções não-eletrolíticas ou moleculares
São soluções que não conduzem a corrente elétrica pois as partículas dispersas não são formadas de íons e sim de moléculas. É o caso da glicose, sacarose, etanol e acetona.
ÁGUA PURA
SACAROSE + ÁGUA
( Soluções eletrolíticas ou iônicas
São soluções que conduzem a corrente elétrica por serem formadas de íons. É o caso de soluções aquosas formadas de ácidos, bases e sais que são eletrólitos.
NaCl + H2O
Na dissolução do sal surgem íons livres.
Isso fecha o circuito e a lâmpada acende.
C) QUANTO A PROPORÇÃO ENTRE SOLUTO E SOLVENTE
Ao adicionarmos açúcar à água, sabemos que após certo instante, por mais que se agite, o açúcar não se dissolve mais. Nesse momento dizemos que a água está dissolvendo o máximo possível de açúcar, numa determinada temperatura e quantidade de água. Daí em diante o açúcar adicionado irá depositar no fundo do frasco.
Esse instante é o referencial para o estudo e classificação de uma solução insaturada, saturada e super saturada.
A este ponto de saturação, que contém a quantidade máxima de açúcar dissolvido, associamos uma grandeza chamada de Coeficiente de Solubilidade ou simplesmente Solubilidade.
COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE
É a máxima quantidade de soluto, geralmente em gramas, necessária para saturar uma quantidade padrão de solvente (em geral 100g) em determinadas condições de temperatura e pressão.
Observe que o coeficiente de solubilidade depende do soluto, do solvente e das condições físicas (temperatura e pressão).
Exemplos: 
	Substância
	Ks (g/100g de H2O)
	Significado
	NaCl
	36g
	Dissolvem-se no máximo 36g de NaCl em 100g de H2O à 20ºC.
	C12H22O11
	204g
	Dissolvem-se no máximo 204g de sacarose em 100g de H2O à 20ºC.
Baseado na tabela de solubilidade do KNO3, obtida experimentalmente em laboratório, passaremos a analisar três soluções que apresentam massas de KNO3 dissolvidas em 100g de água, à 20ºC, em quantidades respectivamente, menor, igual e maior ao coeficiente de solubilidade.
	Solubilidade do KNO3
	Temperatura (ºC)
	Ks em g/100g de água
	0 ºC
	13,3
	10 ºC
	20,9
	20 ºC
	31,6
	30 ºC
	45,8
	40 ºC
	63,9
	50 ºC
	85,5
Observações:
1ª. 
A solução saturada pode formar um sistema homogêneo ou heterogêneo dependendo da quantidade de soluto adicionado à solução:
Exemplos:
2ª. 
Obtenção de uma Solução Supersaturada:
Pode ser obtida pelo resfriamento de uma solução saturada sem formação de precipitado ou corpo de fundo.
1º Passo: Adicionando-se 40g de KNO3, em 100g de H2O, à 20ºC, 31,6g se dissolvem e 8,4g constituem o corpo de fundo. Temos assim uma solução saturada.
2º Passo: Aquecendo-se a solução a 30ºC, a mesma deixa de ser saturada para tornar-se insaturada, pois Ks nessa temperatura é igual a 45,8g.
3º Passo: Aquecendo-se a solução a 20ºC, no mais absoluto repouso, todo o KNO3, 40g, continua dissolvido, ou seja, um valor (40g) maior que o Ks (31,6g) obtém-se, desse modo, uma solução supersaturada. Acrescentando ao sistema um cristal de KNO3 (germe de precipitação) ocorre a precipitação de 8,4g de KNO3, tornando-se novamente saturada com o corpo de fundo. Por esse motivo, as soluções super saturadas são muito instáveis.
 3. CURVAS DE SOLUBILIDADE
A temperatura é um dos fatores de maior importância na solubilidade de uma substância. O Coeficiente de Solubilidade de uma substância varia com a temperatura. Essa função matemática pode ser avaliada graficamente através de um sistema de coordenadas, organizando uma curva de solubilidade.
REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DA SOLUBILIDADE DE KNO3
Construímos o gráfico associando a cada temperatura, a respectiva solubilidade.
Ex: Curva do solubilidade do KNO3.
Região 1: Qualquer ponto dessa região 1 indica que a solução é insaturada, ou seja, a massa de KNO3 dissolvida é menor que Ks.
Ponto A: Qualquer ponto pertencente à curva corresponde às soluções saturadas no qual a massa de KNO3 é igual a Ks.
Região 2: Qualquer ponto desse região 2 indica que a solução é supersaturada, ou seja, a massa de KNO3 é maior que o Ks.
 4. REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DE COMPOSTOS HIDRATADOS
Quando a água faz parte do arranjo cristalino de um composto químico o mesmo é chamado de hidratado. O aquecimento de um composto hidratado faz com que ocorra mudanças do grau de hidratação. Tal fato pode ser observado pela curva de solubilidade que apresentará pontos de inflexão.
Exemplos:
 5. DISSOLUÇÃO ENDOTÉRMICA
Dissolução endotérmica é aquela em que, o soluto para se dissolver, necessita de energia e portanto ocorre com absorção de calor.
O aumento da temperatura favorece a dissolução do composto, quer de maneira quase imperceptível (NaCl) ou de forma acentuadda (KNO3, NaNO3, NH4Cl) caracterizando-se por uma solubilidade ascendente.
Conclusão:
 
 6. DISSOLUÇÃO EXOTÉRMICA
Nesse caso ocorre o inverso da dissolução endotérmica. O soluto, ao se dissolver, libera energia, sendo essa liberação inibida pelo aumento da temperatura, diminuindo portanto a dissolução.
Caracteriza-se por uma curva de solubilidade descendente, como, por exemplo a curva descendente do Ce2(SO4)3 do gráfico anterior.
Conclusão:
MODELO RESOLVIDO
(FUVEST-SP) Industrialmente, o clorato de sódio é produzido pela eletrólise da salmoura* aquecida, em uma cuba eletrolítica, de tal maneira que o cloro formado no anodo se misture e reaja com o hidróxido de sódio formado no catodo. A solução resultante contém cloreto de sódio e clorato de sódio.
2NaCl(aq) + 2H2O(l) ( Cl2(g) + 2NaOH(aq) + H2(g)
3Cl2(g) + 6 NaOH(aq) ( 5NaCl(aq) + NaClO3(aq) + 3H2O(l)
Ao final de uma eletrólise de salmoura, retiraram-se da cuba eletrolítica, a 90°C, 310g de solução aquosa saturada tanto de cloreto de sódio quanto de clorato de sódio. Essa amostra foi resfriada a 25°C, ocorrendo a separação de material sólido. 
a) Quais as massas de cloreto de sódio e de clorato de sódio presentes nos 310g da amostra retirada a 90°C? Explique.
RESOLUÇÃO
Pelo gráfico, observamos que a 90°C uma solução saturada de clorato de sódio (NaClO3) contém 170g do sal dissolvidos em 100g de água, e a solução saturada de cloreto de sódio (NaCl) contém 40g do sal dissolvidos nos mesmos 100g de água.
Massa total da solução saturada a 90°C = 100g de H2O + 170g de NaClO3 + 40g de NaCl = 310g 
a) Em 310g de solução saturada a 90°C contendo 100g de H2O existem 170g de NaClO3 e 40g de NaCl.
b) No sólido formado pelo resfriamento da amostra a 25°C, qual o grau de pureza (% em massa) do composto presente em maior quantidade?
RESOLUÇÃO
Pelo gráfico, a 25°C dissolvem-se aproximadamente 102g de NaClO3 e 38g de NaCl em 100g de H2O. Cálculodas massas de NaClO3 e NaCl que se cristalizam pelo resfriamento da solução saturada de 90°C para 25°C.
NaClO3 ( m = 170g - 102g = 68g de NaClO3
NaCl ( m' = 40g - 38g = 2g de NaCl 
Massa total de sólidos cristalizados = 68g + 2g = 70g
Cálculo da porcentagem em massa de pureza de NaClO3 (substância em maior quantidade na amostra que se cristalizou):
70g --------------------------- 100%
68g de NaClO3 ------------- x
x = 97,1 % de pureza em NaClO3
c) A dissolução, em água, do clorato de sódio libera ou absorve calor? Explique.
* salmoura = solução aquosa saturada de cloreto de sódio
RESOLUÇÃO
Pelo gráfico, observamos que com o aumento da temperatura aumenta a solubilidade do NaClO3:
NaClO3(s) Na+(aq) + ClO3-(aq)
Trata-se, portanto, de uma dissolução endotérmica (absorve calor).
Um aumento da temperatura implica o deslocamento do equilíbrio de solubilidade do NaClO3 para a direita.
Quanto maior a quantidade de calor fornecida, maior a quantidade de íons dissolvidos na solução.
 7. SOLUBILIDADE DE GASES EM LÍQUIDOS
Nas condições ambientes, apenas 19ml de ar se dissolve em 1 litro de água o que demonstra, de modo geral, que os gases são pouco solúveis em líquidos.
No lago do Ibirapuera (SP), a agitação da água possibilita maior aeração.
A solubilidade dos gases em líquidos depende principalmente de dois fatores: temperatura e pressão.
A) INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA
O gás tende a "escapar" do líquido, diminuindo conseqüentemente a solubilidade do mesmo ao aumentar a temperatura.
A quantidade de gás oxigênio é maior em água fria do que em quente. Por isso que os peixes vivem melhor em água mais fria.
Observe o gráfico da solubilidade para o gás oxigênio (O2) à pressão constante:
Conclusão:
A solubilidade de um soluto gasoso num solvente líquido diminui com o aumento da temperatura (à pressão constante).
A dissolução dos gases é sempre exotérmica.
Cuidado:
Borbulhas, formação de pequenas bolhas, comuns em aquários, são constituídas por gás não dissolvido no líquido.
B) INFLUÊNCIA DA PRESSÃO
Quando o gás não reage com o líquido o aumento da pressão, normalmente maior que a atmosférica, "empurra" o gás para dentro do líquido.
LEI DE HENRY
A solubilidade de um gás em um líquido é diretamente proporcional à pressão do gás sobre o mesmo líquido, em temperatura constante.
S = k.P
* Sendo K uma constante de proporcionalidade
Exemplos:
Ao abrirmos uma garrafa de refrigerante ou de champanhe, ocorre momentaneamente uma diminuição de pressão, o que acarreta a liberação de CO2 dissolvido no líquido.
A espuma que sai da garrafa é formada por gás carbônico misturado com refrigerante.
Mal do Mergulhador
A doença de descompressão (também " mal dos mergulhadores" mal de descompressão, doença dos mergulhadores, doença do caixão) é o nome dado à variedade de sintomas experimentados por uma pessoa exposta a uma redução da pressão do ar que rodeia o seu corpo. É um tipo de disbarismo. Os gases dissolvidos no sangue formam bolhas que obstruem as vias sangüíneas causando dor e outros sintomas. Bolhas de ar podem formar-se quando uma pessoa passa de um ambiente de alta pressão para um de baixa, o que ocorre durante a emersão em um mergulho.
MODELO RESOLVIDO
(ITA-SP) Quando submersos em "águas profundas", os mergulhadores necessitam voltar lentamente à superfície para evitar a formação de bolhas de gás no sangue.
a) 
Explique o motivo da não formação de bolhas de gás no sangue quando o mergulhador se desloca de regiões próximas à superfície para as regiões de "águas profundas".
RESOLUÇÃO
O motivo da não formação de bolhas de gás no sangue quando o mergulhador se desloca de regiões próximas à superfície para as regiões de "águas profundas" é o aumento da solubilidade do gás no sangue devido ao aumento da pressão.
________________________________________________________________________
b) Explique o motivo da não formação de bolhas de gás no sangue quando o mergulhador se desloca muito lentamente de regiões de "águas profundas" para as regiões próximas da superfície.
RESOLUÇÃO
O motivo da não formação de bolhas de gás no sangue quando o mergulhador se desloca muito lentamente de regiões de "águas profundas" para as regiões próximas da superfície é o fato da variação de pressão ser lenta, e portanto a liberação de gás ser pequena.
________________________________________________________________________
c) Explique o motivo da formação de bolhas de gás no sangue quando o mergulhador se desloca muito rapidamente de regiões de "águas profundas" para as regiões próximas da superfície.
RESOLUÇÃO
O motivo da formação de bolhas de gás no sangue quando o mergulhador se desloca muito rapidamente de regiões de "águas profundas" para as regiões próximas da superfície é a repentina variação de pressão, diminuindo a solubilidade do gás no sangue. A liberação do gás é intensa, com formação de bolhas.
ATIVIDADES
01. (UNICAMP) No circuito elétrico esquematizado abaixo, o copo pode conter um dos diferentes líquidos mencionados: 
a) água destilada
b) solução aquosa de um sal
c) solução aquosa de ácido clorídrico
d) solução aquosa de açúcar (sacarose)
e) solução aquosa de hidróxido de sódio.
Com quais desses líquidos a lâmpada deve acender?
02. (UEM) Na figura abaixo, são representadas curvas de solubilidade das substâncias A, B, C, D e E, em função da temperatura. De acordo com a figura, assinale o que for correto:
01) 
À exceção da substância E, as demais substâncias apresentam entalpia de solução positiva.
02) 
A entalpia de solução da substância A é menor que a entalpia de solução das substâncias B, C, D e E. 
04) 
Uma solução de A, no ponto a, não apresentará nenhum precipitado. 
08) 
No ponto b, a solubilidade da substância A e a solubilidade da substância B, em g/100 g de solvente, são iguais. 
16) 
Ao aquecer uma solução de A, localizada no ponto C, até atingir o ponto D, irá aumentar a quantidade de precipitado. 
32) 
A 40°C, a solubilidade da substância A é maior que a solubilidade da substância B.
03. (UFRJ) Os frascos a seguir contêm soluções saturadas de cloreto de potássio (KCl) em duas temperaturas diferentes. Na elaboração das soluções foram adicionados, em cada frasco, 400 mL de água e 200 g de KCl. O diagrama representa a solubilidade do KCl em água, em gramas de soluto/100 mL de H2O, em diferentes temperaturas.
a) 
Determine a temperatura da solução do frasco I. Justifique a sua resposta.
b) 
Sabendo que a temperatura do frasco II é de 20 °C, calcule a quantidade de sal (KCl) depositado no fundo do frasco. Mostre o seu raciocínio.
04. (UEM) Considere o gráfico abaixo e assinale o que for correto.
01) 
A 20 °C é possível solubilizar 80g do composto C em 200g de água.
02) 
Os compostos A e B apresentam a mesma solubilidade a 60°C.
04) 
Os composto B é o que apresenta menor solubilidade em água, na temperatura menor que 60°C.
08) 
A solubilidade do composto C independe da temperatura.
16) 
40g do composto D saturam-se em 100g de H2O, a 20°C.
32) 
O composto B é o que apresenta maior solubilidade em água, a 20°C.
05. (UERJ) O gráfico a seguir, que mostra a variação da solubilidade do dicromato de potássio na água em função da temperatura, foi apresentado em uma aula prática sobre misturas e suas classificações. Em seguida, foram preparadas seis misturas sob agitação enérgica, utilizando dicromato de potássio sólido e água pura em diferentes temperaturas, conforme o esquema:
Após a estabilização dessas misturas, o número de sistemas homogêneos e o número de sistemas heterogêneos formados correspondem, respectivamente, a:
a) 5-1
b) 4-2
c) 3-3
d) 1-5
e) 2-4
Muitas ligas metálicas são soluções sólidas. É o caso do ouro comum, que é uma liga de ouro e cobre.
As soluções líquidas são muito comuns. O vinagre, por exemplo, é uma solução de ácido acético.
Os gases sempre se misturam perfeitamente entre si, resultando uma solução (ou mistura) gasosa. O ar é uma mistura em que predominam N2 e O2.
A lâmpada permanece apagada quando os fiossão mergulhados em água pura porque não há passagem de eletricidade pelos fios.
solução saturada sem corpo de fundo
A lâmpada permanece apagada quando é adicionado açúcar à água.
solução saturada com corpo de fundo
A massa, 31,6g de KNO3 está totalmente dissolvida não apresentando corpo de chão ou de fundo.
Das 40g adicionadas, 31,6g se dissolvem e 8,4g se depositam no fundo, formando o corpo de chão ou de fundo.
Sistema Heterogêneo Bifásico
Sistema Homogêneo