Quimica - Soluções Insaturadas

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Soluções Insaturadas, Saturadas e Supersaturadas
 
Soluções são misturas homogêneas que podem ser obtidas a partir da mistura de duas ou mais substâncias. O componente presente em menor quantidade é denominado soluto, enquanto o componente presente em maior quantidade recebe o nome de solvente. De acordo com a quantidade de soluto dissolvido no solvente, as soluções são classificadas como soluções insaturadas, saturadas e supersaturadas.
Em diversos setores de uma empresa e até mesmo em nosso cotidiano, nos deparamos com soluções formadas pelos mais diversos solutos e solventes, e com diferentes concentrações. De acordo com sua utilização, as concentrações das soluções devem ser cuidadosamente controladas, a fim de garantir a eficiência do processo envolvido.
O ponto de saturação, momento no qual a solução torna-se saturada, é de fundamental importância na escolha da concentração a ser utilizada em um processo industrial. Soluções supersaturadas tendem a causar problemas de entupimento de reatores, tubulações, além de causar prejuízos com o desperdício de reagentes.
Neste contexto, a atividade proposta tem por objetivo, observarmos na prática a teoria química sobre soluções que aprendemos.
A seguir, descrevemos um experimento de química no qual produziremos várias soluções de sal de cozinha em água, com concentrações diferentes. Em cada uma das soluções, observaremos a solubilidade do soluto (sal) no solvente (água), classificaremos a solução como insaturada, saturada ou supersaturada e, posteriormente, calcularemos suas concentrações comum e molar. Por fim, com base nas observações do experimento, avaliaremos uma situação-problema.
Todo o experimento poderá ser realizado em casa! Para realizá-lo você deverá seguir todas as orientações fornecidas no enunciado. É necessário relatar o experimento, escrevendo todas as observações feitas e fotografando cada uma das etapas e, por fim, realizando os cálculos solicitados.
 
Descrição do Experimento: Classificação de soluções de sal de cozinha em água com diferentes concentrações. Os materiais necessários são:
- Sal de cozinha refinado;
- Uma colher de sopa;
- Um copo de medida ou copo americano;
- Um copo transparente.
 
O procedimento experimental pode ser dividido em etapas:
1ª) Meça 200ml de água da torneira em um copo de medida e transfira o volume para o copo transparente. Se você não tiver um copo de medida, utilize um copo americano e encha com água. Em seguida, transfira o volume para o copo transparente.
2ª) Adicione uma colher de sopa de sal de cozinha no copo com água. Agite a mistura e deixe repousar por cerca de 5 minutos. Após esse tempo, observe o tipo de solução obtida, anote e tire uma fotografia. Essa fotografia da solução deverá ser identificada como "Solução com 1 colher de sal”.
3ª) Adicione uma colher de sopa de sal de cozinha à solução obtida na etapa anterior (“Solução com 1 colher de sal”). Agite a mistura e aguarde por 5 minutos. Em seguida, observe o tipo de solução encontrada, anote e tire uma fotografia. Essa fotografia deverá ser identificada como “Solução com 2 colheres de sal”.
4ª) Esse procedimento de adicionar uma nova colher de sopa de sal à solução obtida na etapa anterior deve ser repetido por mais 4 vezes, até que a última solução obtida contenha 6 colheres de sal, e sua fotografia seja identificada como “Solução com 6 colheres de sal”. Em cada etapa, deve ser descrito o tipo de solução obtida e deve ser tirada uma fotografia, devidamente identificada. Ao total, serão 6 fotos.
5ª) Com base em dados da literatura, uma colher de sopa de sal contém, em média, 18 g de sal, e sabendo que o volume de água utilizado no experimento é de 200 mL (0,200 L), podemos calcular as concentrações comuns das soluções (em g/L) obtidas em cada uma das etapas. Dessa forma, além das observações e classificações das soluções, obteremos também suas concentrações comuns aproximadas.
6ª) A fórmula molecular do sal de cozinha é NaCl. Observando a Tabela Periódica, encontramos a massa molar do Na igual a 23 g/mol, e do Cl igual a 35,5 g/mol. Desta forma, podemos calcular a massa molar do NaCl. Utilizando as concentrações comuns das soluções (obtidas na etapa anterior) e a massa molar do NaCl, determinaremos as concentrações molares das soluções.
 
Para facilitar a apresentação dos resultados, podem ser utilizadas duas tabelas. A primeira tabela deverá ser preenchida com as observações do experimento e cálculos realizados. Já a segunda tabela, deverá conter as 6 fotografias obtidas. 
   
Tabela 1: Observações experimentas e cálculos realizados.
	Solução
	Classificação
	Concentração Comum  C = m/V ( g/L )
	Concentração Molar   M = n/V (mol/L)
	Solução com 1 colher de sal
	 
	 
	 
	Solução com 2 colheres de sal
	 
	 
	 
	Solução com 3 colheres de sal
	 
	 
	 
	Solução com 4 colheres de sal
	 
	 
	 
	Solução com 5 colheres de sal
	 
	 
	 
	Solução com 6 colheres de sal
	 
	 
	 
 
Tabela 2: Fotografias obtidas no experimento.
	Solução
	Fotografia das Soluções
	Solução com 1 colher de sal
	 
	Solução com 2 colheres de sal
	 
	Solução com 3 colheres de sal
	 
	Solução com 4 colheres de sal
	 
	Solução com 5 colheres de sal
	 
	Solução com 6 colheres de sal
	 
7ª) Finalmente, apresentamos uma situação hipotética, baseada em dados industriais, que deve ser resolvida com base nos resultados obtidos.
 
Situação-problema
O processo industrial de produção de cloro (Cl2) se dá pela passagem de uma corrente elétrica através de uma solução de cloreto de sódio (NaCl) em água, também conhecida como salmoura. Esse processo é denominado “Eletrólise”, e tem como subprodutos a soda cáustica (NaOH) e o gás hidrogênio (H2).
A obtenção do produto e dos subprodutos se dá nos eletrodos (ânodo e cátodo), por meio da passagem de uma corrente elétrica de alta intensidade através da solução de cloreto de sódio, que circula em uma cuba denominada célula eletrolítica.
Dentro da célula eletrolítica, a solução de cloreto de sódio deve ter uma concentração apropriada para que o processo obtenha o máximo rendimento possível. Dados do processo indicam que a concentração da solução não deve ultrapassar o limite de saturação para a temperatura do sistema, considerada a temperatura ambiente.
Se o volume da cuba é de 100L, e esse volume será totalmente preenchido com água, qual massa de NaCl (em kg) deve ser solubilizada em água para se obter uma solução saturada de salmoura?
Observações:
- Use o formulário padrão, que pode ser encontrado na pasta Material da Disciplina, para responder a esta atividade;
- Todos os itens devem estar devidamente apresentados e respondidos;
- As tabelas apresentadas no enunciado podem ser replicadas em Excel, caso isso facilite a realização da atividade - entretanto, as mesmas devem ser copiadas e coladas no Word, que é como o arquivo deverá ser entregue ao final;
- A atividade é individual. Cópias entre alunos serão devidamente penalizadas;
- Apresente todos os cálculos realizados;
- As fotos podem ser tiradas com seu celular, mas devem ter uma boa definição. A apresentação das mesmas é obrigatória;
- Use recipientes transparentes e incolores para realizar o experimento;