Fisico-quimica 1-Atividade Termodinâmica Gabarito

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FÍSICO-QUÍMICA I 
LISTA 9: ATIVIDADE TERMODINÂMICA 
 
1) Estime o coeficiente médio de atividade iônica de uma solução iônica que é 0,003 
mol/kg no CaCl2 (aq) e 0,005 mol/Kg no NaF (aq). Considere A=0,509 e use a Lei Limite 
de Debye-Hückel. 
CaCl2 → Ca2+ + 2Cl- (0,003 e 0,006 mol/kg respectivamente) 
NaF → Na+ + F- (0,005 e 0,005 mol/kg respectivamente) 
 I = 
1
2
mi zi2 = 
1
2
 (0,003.22 + 0,006.12 + 0,005.12 + 0,005.12) = 0,014 mol/kg 
log  = -| z+ z-|A I1/2 = - 2.1. 0,509. 0,0141/2 =-0,120   = 0,76 
 
2) Estime o coeficiente médio de atividade iônica de uma solução iônica que é 0,04 
mol/kg no MgSO4 (aq), 0,02 mol/Kg no AlCl3 (aq), e 0,01 mol/kg no Ca(NO3)2. Considere 
A=0,509 e use a Lei Limite de Debye-Hückel. 
MgSO4 → Mg2+ + SO42- (0,04 e 0,04 mol/kg respectivamente) 
AlCl3 → Al3+ + 3Cl- ( 0,02 e 0,06 mol/kg respectivamente) 
CaNO3 → Ca2+ + 2NO3- (0,01 e 0,02 mol/kg respectivamente) 
I = 
1
2
mi zi2 = 
1
2
 (0,04.22 + 0,04.22 +0,02.3 2 + 0,06.1 2 + 0,01.22 + 0,02.12)= 0,31 mol/kg 
log  = -| z+ z-|A I1/2 =- 2.3.2. 0,509.0,311/2= -3,4   = 3,99.10-4 
 
3) Complete as afirmações abaixo com uma das alternativas apresentadas entre 
parênteses: 
a) Numa solução aquosa com elevada concentração de íons, um determinado 
íon em particular sofrerá ALTA (alta - baixa) interação eletrostática, 
determinando um coeficiente de atividade BAIXO (baixo - alto) e um valor 
de atividade iônica BAIXO (baixo - alto). QUANTO MAIOR A 
CONCENTRAÇÃO DE ÍONS, MAIORES SÃO AS INTERAÇÕES ELETROSTÁTICAS 
E MAIIOR O DESVIO DA IDEALIDADE, QUE NÃO PREVÊ INTERAÇÕES. 
b) Quanto mais elevada a força iônica MENOR (menor - maior) o coeficiente 
de atividade e MAIOR (menor – maior) a diferença entre atividade e 
concentração analítica. A CONCENTRAÇÃO É IGUAL À ATIVIDADE PARA 
SOLUÇÕES IDEAIS, NOS QUAIS AS INTERAÇÕES INTERPARTICULARES SÃO 
DESPREZÍVEIS, PORTANTO, UM COEFICIENTE DE ATIVIDADE BAIXO 
DIFERENTE DE 1 INDICA DESVIO DA RELAÇÃO CONCENTRAÇÃO E 
ATIVIDADE. 
c) Quando diluímos uma solução 10 vezes, sua força iônica DIMINUI (diminui 
- aumenta) em 10 vezes. A FORÇA IÔNICA É UMA MEDIDA DA 
CONCETRAÇÃO IÔNICA DE UM SOLUÇÃO LEVANDO EM CONSIDERAÇÃO A 
SUA CARGA E TAMBÉM A QUANTIDADE DE MATÉRIA RELATIVA 
d) Imagine um determinado íon bivalente em água do mar. O coeficiente de 
atividade calculado para esse íon será de MENOR (menor - maior - igual) 
magnitude daquele observada para o mesmo em água doce. O 
COEFICIENTE DE ATIVIDADE AGE CONJUNTAMENTE COM A INTERAÇÃO 
COM OUTROS ÍONS. COMO NA ÁGUA SALGADA HÁ UMA MAIOR 
CONCENTRAÇÃO DE SAIS IÔNICOS, AS INTERAÇÕES IÔNICAS SERÃO 
MAIORES, E MAIOR O DESVIO DA IDEALIDADE, E, PORTANTO, MENOR O 
VALOR DO COEFICIENTE DE ATIVIDADE. 
Justifique todas suas repostas. 
4) Para as afirmações abaixo, assinale verdadeiro ou falso. Justifique para o caso das 
afirmações falsas: 
a) Quando um componente de uma solução se encontra em seu estado-padrão, sua 
atividade é igual a 1; verdadeiro. 
b) Se μi aumenta em um processo isobárico isotérmico, então ai tem que aumentar; 
verdadeiro 
c) ai e i são propriedades intensivas; falso, dependem da quantidade (concentração ou 
pressão). 
d) Todos os coeficientes de atividade tendem a 1 no limite xi →1 verdadeiro 
5) Para íons em solução aquosa, você esperaria que a entropia padrão aumentasse ou 
diminuísse à medida que o valor da carga aumenta? Explique sua resposta. 
A entropia padrão diminui pois o aumento da densidade eletrônica do íon aumenta as 
interações eletrostáticas atrativas incluindo íon-dipolo (hidratação) e aumenta a 
estabilidade termodinâmica. 
6) Explique, com suas palavras, as variações entálpicas e entrópicas para uma mistura 
de um líquido volátil com um componente não volátil com os conceitos de atividade e 
coeficiente de atividade. 
A introdução de um componente não volátil a um líquido puro aumenta a entropia do 
sistema pois há um maior número de rearranjos moleculares com dois componentes. 
Entalpicamente se as interações forem atrativas, será exotérmico; se repulsivas, 
endotérmico; se ideal, será isoentálpico. O aumento da estabilidade termodinâmica da 
mistura provocará uma menor tendência de escape, e, portanto, uma menor pressão 
de vapor. Como atividade e coeficiente de atividade indicam a tendência do sistema 
em sofrer uma transformação (incluindo a vaporização), então esses valores 
diminuem.