I LISTA - SOLUÇÕES

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ-UECE 
 Reconhecida: pelo o Decreto nº 79.172 - de 26.01.77 
FACULDADE DE EDUCAÇÃO DE ITAPIPOCA - FACEDI 
Reconhecimento: pela Portaria Ministerial nº 464/88 de 30.08.88 D.O.U. 01.09.88 
 
Aluno(a): BEATRIZ PRACIANO DE CASTRO N° de Matrícula: 1385230 
Disciplina: Físico-Química II 
Professor: Dr. Felipe Diógenes Abreu 
 
 
LISTA DE EXERCÍCIOS: SOLUÇÕES 
 
 
2. Estabeleça e justifique o critério termodinâmico para o equilíbrio líquido-vapor. 
 
Equilíbrio líquido−vapor é o fenômeno que ocorre com todo líquido quando o sistema 
fechado. Esse equilíbrio termodinâmico está relacionado com o movimento relativo das 
moléculas em relação a película (interface) que divide a fase líquida e a fase vapor. O 
líquido tende a entrar naturalmente em equilíbrio termodinâmico om o seu vapor. O 
equilíbrio líquido−vapor ocorre quando as taxas (isto é, a quantidade por unidade de 
tempo) das moléculas que atravessam a interface em um sentido (do líquido ao vapor) e 
no outro (do vapor ao líquido) se igualam. 
 
3.Considere o gráfico abaixo de uma solução composta por uma substância A e B. 
 
 
 
a) Considerando as Leis das soluções ideais (Lei de Raoult e Lei de Henry), qual a 
expressão matemática para a reta da pressão de vapor da substância B. 
 
pb = xb . Kb 
 
b) Considerando as Leis das soluções ideais (Lei de Raoult e Lei de Henry), qual a 
expressão matemática para a reta da pressão de vapor da substância A. 
 
pa = xa . pa* 
c) Essas retas são situações ideais de misturas entre A e B que desconsideram alguns 
aspectos das soluções reais. Cite dois aspectos desconsiderados. 
 
Desconsidera−se a interação intermolecular entre A e B e o efeito de que A ocupa espaço 
quando é soluto em B e que B ocupa espaço em A quando é soluto, representando um 
“obstáculo” na evaporação dos respectivos solventes. 
 
4. Considere o gráfico abaixo de uma solução composta por acetona e clorofórmio. 
 
 
 
b) Se os dois solventes forem apolares seu comportamento seria mais próximo a 
idealidade? Justifique. 
 
Sim, as moléculas da solução ideal apresentam natureza de polaridades e intensidades 
semelhantes, quando obedece a Lei de Raoult. 
 
c) Em que situação o solvente tende a comportar-se idealmente? Qual lei é 
obedecida? 
 
Quando clorofórmio é solvente, xCl tende a 1, existem poucas moléculas de soluto 
(acetona) e seu comportamento tende a idealidade, obedecendo a Lei de Raoult. As 
moléculas de acetona não representam um “obstáculo” para que moléculas de clorofórmio 
migrem para seu estado vapor em equilíbrio com sua fase líquido. 
 
5. A constante K da Lei de Henry é muito util para prever a solubilidade de gases 
em soluções. A constante K para CO2 na água é 1,67 x 108 Pa a uma determinada 
temperatura. Se a pressão do CO2 em equilibrio com a água for 1,00 x 106 Pa (~10 
bar ou 10 atm) nesta determinada temperatura, qual é a fração molar de CO2 na 
solução? 
 
pb = Kb . x1 ⸫ 1 x 10
6 = (1,6 x 108) . x1 ⸫ x1 = 0,00599 
 
8. A 310 K, as pressões parciais do vapor de uma substância B dissolvida num 
líquido A são as seguintes: 
 
xb 0,010 0,015 0,020 
pb/kPa 82 122 166,1 
 
Mostre que a solução segue a lei de Henry sobre esse intervalo de frações molares e 
calcule a constante de Henry a 310 K. 
 
 
 
9. Qual a relação existente entre forças intermoleculares, pressão de vapor e 
volatilidade de um líquido? 
 
Para que uma molécula passe para o estado de vapor, ele precisa ganhar energia suficiente 
para rompe suas ligações intermoleculares. Portanto, quanto mais intensa for a força 
intermolecular, mais difícil será para passar para o estado de vapor, menos volátil será o 
líquido e, consequentemente, sua pressão de vapor será menor. Quando considerasse 
diversos líquidos diferentes, o mais volátil será o que tiver maior pressão de vapor. Ou 
seja, a volatilidade de um líquido pode ser medida pela pressão de vapor (a pressão 
exercida pelo vapor em equilíbrio com um líquido). 
 
10. Mostre que a concentração de oxigênio na água de um lago é normalmente 
adequada para a sustentar a vida aquática, que requer concentrações de oxigênio 
da ordem de 0,13 mmol.L-1. A pressão parcial de oxigênio é 0,21 atm a nível do mar 
e sua constante de Henry a 20ºC é 1,3 x 10-3 mol.L-1atm-1. 
 
 
 
11. A adição de 5,00g de um composto a 250g de naftaleno provocou um 
abaixamento crioscópico de 10,5 K. Calcule a massa molar do composto. 
Dados KC (naftaleno) = 80,2 ºC/mol.L-1. 
 
 
 
12. Um recipiente de 5,0 dm3 está dividido em dois compartimentos de tamanhos 
iguais. O da esquerda contém nitrogênio a 1 atm e 25ºC; o da direita contém 
hidrogênio nas mesmas condições de temperatura e pressão. Calcule a entropia de 
mistura e a energia de Gibbs de mistura no processo que ocorre pela remoção da 
separação entre os compartimentos. Admita que os gases se comportam como um 
gás perfeito. 
 
 
 
13. Calcule a energia de Gibbs, a entropia e a entalpia na misturação de 1,00 mol de 
C6H14 (hexano) com 1,00 mol de C7H16 (heptano), a 298 K. Admita que a solução 
resultante seja ideal. 
 
 
14.Calcule a força iônica de uma solução que é 0,10 mol.kg-1 em KCl(aq) e 0,20 mol.kg-
1 em CuSO4(aq) 
 
 
 
15. Estime o coeficiente médio de atividade iônica, e a atividade de uma solução que 
é 0,010 mol.kg-1 no CaCl2(aq) e 0,030 mol.kg-1 no NaF(aq).