Aula 8 Agua e solução

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Disciplina: Princípios de Química Biológica
Aula 8: A água e soluções
Apresentação
Acetona, água e álcool etílico são três substâncias puras. Cada uma delas é caracterizada por propriedades de�nidas como
ponto de fusão, ponto de ebulição e massa especí�ca. Se misturarmos essas substâncias puras, obteremos um líquido
semelhante aos líquidos originais. Essa mistura é chamada solução.
As soluções diferem das substâncias puras porque suas propriedades variam dependendo das quantidades relativas de seus
constituintes. Essas diferenças geram razões para fazer uma distinção entre uma substância pura e uma solução.
Distinguindo entre substâncias puras e soluções, o planeta Terra é formado por muitas partes diferente entre si. Ele é
heterogêneo. Algumas dessas partes são uniformes em toda a sua extensão. Elas são homogêneas. Os materiais
heterogêneos são difíceis de classi�car e descrever, mas podemos descrever com bastante precisão os materiais
homogêneos.
As soluções desempenham um papel importante na Química porque permitem o encontro de diferentes tipos de moléculas,
condição essencial para que as reações rápidas possam ocorrer. A maioria das reações químicas ocorre em solução.
Objetivos
Analisar como ocorre a solubilização de substâncias iônicas e moleculares;
Reconhecer sistemas homogêneos e heterogêneos;
Resolver cálculos que envolvam quantidade de massa em soluções.
Soluções – conceitos básicos
1
Soluto
Pode ser reconhecido como qualquer
composto que está em menor
quantidade em uma solução. O soluto é
responsável por ser dissolvido por um
solvente. Expondo de forma mais
simpli�cada, o soluto é sempre o
composto que vai ser adicionado à
solução e solubilizado.
2
Solvente
É simplesmente uma substância que
pode dissolver outras moléculas e
compostos, que são conhecidos como
solutos.
3
Solução
Uma mistura homogênea de solvente e
soluto chama-se solução e boa parte da
química da vida ocorre em soluções
aquosas, ou soluções em que a água é o
solvente.
Solvente é sempre o composto que dissolve um determinado soluto. Nesse sentido,
todo solvente tem uma característica principal. Um solvente dissolve solutos que têm
as mesmas características.
Há dois tipos básicos de solventes na natureza: polares e apolares.
Os solventes polares são aqueles que têm interação
molecular entre si, ou seja, suas moléculas têm certa atração,
formando polos positivos e negativos em cada molécula de
solvente.
Dessa forma, um solvente polar dissolve solutos polares e
essa habilidade é chamada de solvatação.
A solvatação é conhecida como a habilidade de um solvente
de rodear completamente uma molécula ou íon de soluto,
dissolvendo-o.
Já os solventes denominados de apolares não têm essa
característica, pois não há formação de polaridade em
moléculas. Assim, um solvente apolar somente dissolve
solutos apolares (que não possuem cargas ou orientação
eletrônica).
Outra característica de um solvente está na sua capacidade de dissolver. Todo solvente tem um limite para dissolver solutos. A
essa capacidade damos o nome de coe�ciente de solubilidade.
 Fonte: zaozaa09 <https://www.freepik.com/free-photo/researching-laboratory_1179271.htm> / Freepik.
Podemos de�nir coe�ciente de solubilidade como a capacidade de um solvente em dissolver um determinado soluto. Ou então:
Coe�ciente de solubilidade é a quantidade de soluto necessária para saturar uma solução. O coe�ciente de solubilidade é ditado
pela temperatura e cada soluto terá uma característica diferente frente a um mesmo solvente.
Geralmente, medimos a solubilidade da seguinte forma:
Coe�ciente de solubilidade (Cs) = Massa de soluto / Massa de solvente
https://www.freepik.com/free-photo/researching-laboratory_1179271.htm
Vamos usar um grá�co para exempli�car como calculamos a solubilidade de uma solução.
 Gráfico de solubilidade do KNO em água versus a
temperatura. (Fonte: Mundo Educação
<https://exercicios.mundoeducacao.bol.uol.com.br/exercicios-
quimica/exercicios-sobre-curvas-solubilidade.htm> )
3
Por causa de sua polaridade e habilidade em formar ligações de hidrogênio, a água é excelente solvente, o que signi�ca que ela
pode dissolver diversos tipos de moléculas. A maioria das reações químicas importantes para a vida ocorrem em um ambiente
aquoso dentro das células, e a capacidade da água em dissolver uma grande variedade de moléculas é essencial para permitir
que essas reações químicas ocorram.
Tipos de solução
https://exercicios.mundoeducacao.bol.uol.com.br/exercicios-quimica/exercicios-sobre-curvas-solubilidade.htm
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As soluções podem ser encontradas em qualquer fase de agregação: sólida, líquida ou gasosa. A fase de agregação de uma
solução é determinada pela fase de agregação do solvente. De acordo com o estado físico do soluto e do solvente, as
soluções podem ser classi�cadas da seguinte maneira:
Sólido em líquido;
Líquido em líquido;
Gás em líquido;
Sólido em sólido;
Líquido em sólido;
Gás em sólido;
Gás em gás.
Quanto à fase de agregação 
Soluções moleculares
Quando as partículas dispersas são moléculas, por exemplo, moléculas de açúcar (C H O ) em água.
Soluções iônicas
Quando as partículas dispersas são íons, por exemplo, os íons do sal comum (Na e Cl ) em água.
De acordo com a natureza das partículas dispersas 
12 22 11
+ –
Dependendo da quantidade de soluto em relação à de solvente, as soluções podem ser:
a. Insaturadas
b. Saturadas
c. Supersaturadas
a. Solução insaturada
Uma solução insaturada é aquela em que a quantidade de soluto é inferior ao coe�ciente de solubilidade do solvente. Ou
seja, nesse tipo de solução, o soluto é totalmente dissolvido pelo solvente, podendo o solvente dissolver mais soluto.
Exemplo:
Suponhamos um solvente Z a 40°C. Nessa temperatura, o coe�ciente de solubilidade de um soluto W é de 25g de soluto
para 100g de solvente. Se eu tiver 50g do solvente Z e 10g do soluto W, qual o tipo de solução?
Resposta: A 40°C solubilizam-se 25g de soluto em 100g de solvente; logo, em 50g de solvente iremos solubilizar 12,5g.
Dessa forma, 10g de soluto solubilizado formará uma solução insaturada.
b. Solução saturada
Uma solução saturada é aquela em que a quantidade de soluto está dentro do limite do coe�ciente de solubilidade do
solvente, ou seja, o solvente dissolve exatamente a quantidade máxima.
Exemplo:
Imaginemos um solvente X a 40°C. Nessa temperatura, o coe�ciente de solubilidade de um soluto Y é de 25g de soluto para
100g de solvente. Se tivermos 50g do solvente X e 12,5g do soluto Y, qual será o tipo de solução?
Resposta: A 40°C solubilizam-se 25g de soluto em 100g de solvente; logo, em 50g de solvente iremos solubilizar 12,5g.
Dessa forma, 12,5g de soluto solubilizado formará uma solução saturada.
Solução saturada com corpo de fundo
Uma solução saturada com corpo de fundo ocorre quando, pela adição de soluto, atinge-se o limite do coe�ciente de
solubilidade do solvente. Dessa forma, o excedente de soluto não é solubilizado, decantando ao fundo do recipiente,
formando o que chamamos em Química de corpo de fundo.
Exemplo:
Seja um solvente a 40°C. Nessa temperatura, o coe�ciente de solubilidade de um soluto Y é de 25g de soluto para 100g de
solvente. Se você tiver 50g do solvente X e 12,5g do soluto Y, qual o tipo de solução?
Resposta: A 40°C solubilizam-se 25g de soluto em 100g de solvente; logo, em 50g de solvente solubilizará 12,5g. Dessa
forma, 16g de soluto solubilizado formará uma solução saturada com um corpo de fundo de 3,5g.
c. Solução supersaturada
Uma solução supersaturada é formada quando alteramos algum fator de temperatura ou pressão do solvente, aumentando
seu coe�ciente de solubilidade. Dessa maneira, o solvente passa a solubilizar uma quantidade maior de soluto.
Quanto à proporção entre soluto e solvente 
Propriedades solventes da água
Por conta da sua capacidade de dissolver uma grande gama de solutos, a água é comumente chamada de solvente universal.
Porém, esse nome não é completamente correto, pois há algumas substâncias(como os óleos) que não se dissolvem na água.
De maneira geral, a água está apta a dissolver íons e moléculas polares.
 Fonte: Anusorn Nakdee / Shutterstock.
A água interage de diferentes maneiras com substâncias com carga e polares em comparação com substâncias apolares por
causa da polaridade de suas próprias moléculas. As moléculas de água são polares, com cargas parciais positivas nos
hidrogênios, uma carga parcial negativa no oxigênio e uma estrutura geral curvada.
Atenção
Em razão de sua polaridade, água pode formar interações eletrostáticas (atrações em função das cargas) com outras moléculas
polares e íons. As moléculas polares e íons interagem com as extremidades parcialmente positivas e parcialmente negativas da
água, com as cargas positivas atraindo as cargas negativas (assim como as extremidades positiva e negativa de ímãs).
Quando há muitas moléculas de água em relação às moléculas de solutos, tal qual em uma solução aquosa, essas interações
levam à formação de uma esfera tridimensional de moléculas de água, ou camada de solvatação, ao redor do soluto.
Camadas de solvatação permitem que as partículas sejam dispersadas uniformemente na água.
 Solvatação de cristal de Cloreto de sódio. Fonte: Wikipédia
<https://pt.wikipedia.org/wiki/Solvata%C3%A7%C3%A3o>
+
+ + +- -
- ++ --
- ++ --
+ + +- -
- ++ --
-
-
+
Saiba mais
https://pt.wikipedia.org/wiki/Solvata%C3%A7%C3%A3o
Moléculas apolares, como gorduras e óleos, não interagem com a água e não formam camadas de solvatação. Essas moléculas
não possuem regiões com cargas parciais positivas ou negativas, então elas não são atraídas eletrostaticamente pelas moléculas
de água. Assim, em vez de dissolver-se, substâncias apolares (como os óleos) permanecem separadas e formam camadas ou
gotículas quando acrescentadas à água.
Solubilidade das substâncias
O aumento da temperatura in�uencia na solubilidade dos solutos em determinada
quantidade de solvente. Ao colocarmos uma quantidade de açúcar em água e parte
dele não se solubilizar, teremos uma solução saturada com corpo de fundo. Porém,
se aquecermos essa solução, observaremos que o corpo de fundo irá se dissolver.
 Fonte: UOL Educação
<https://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/solubilidade-
1-coeficiente-de-solubilidade-e-solvatacao-dos-sais.htm> .
O signi�cado disso é que a solubilidade do açúcar aumenta com a elevação da temperatura. De
maneira geral, para a maioria das substâncias, um aumento da temperatura implica em um
aumento na solubilidade.
Diferentes solutos terão comportamentos distintos quanto ao aumento de temperatura. Perceba no grá�co abaixo que o AgNO , o
KNO e o NaNO têm suas solubilidades aumentadas com a elevação da temperatura, enquanto o Na SO tem sua solubilidade
aumentada até 40°C e o NaCl permanece com solubilidade constante. O Li SO funciona ao contrário, com o aumento da
temperatura, sua solubilidade diminui.
O que temos de entender é que o coe�ciente de solubilidade terá um
comportamento diferente para cada tipo de molécula.
3
3 3 2 4
2 4
https://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/solubilidade-1-coeficiente-de-solubilidade-e-solvatacao-dos-sais.htm
 Solubilidade de diferentes sais em água. (Fonte:
Mundo Educação
<https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/curvas-
solubilidade.htm> )
Exemplo
Suponhamos que em um copo de água sejam colocados 200g de NaCl. Calcule o coe�ciente de solubilidade da água a 25°C.
Resposta: primeiramente, precisamos do grá�co visto anteriormente. Se visualizarmos o grá�co, saberemos que a 25°C a
solubilidade é por volta de 49g de sal. Assim, teremos 49g de sal dissolvidos e a formação de um corpo de fundo, soluto não
dissolvido, em torno de 151g. O que signi�ca que, para calcular a solubilidade, necessitamos de um padrão, ou seja, dos valores
de solubilidade do solvente com o determinado soluto em diferentes temperaturas.
 Fonte: deepakrit <https://pixabay.com/pt/users/deepakrit-9310084/?utm_source=link-attribution&utm_medium=referral&utm_campaign=image&utm_content=3533039> / Pixabay.
Unidades de concentração
Molaridade (M)
https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/curvas-solubilidade.htm
https://pixabay.com/pt/users/deepakrit-9310084/?utm_source=link-attribution&utm_medium=referral&utm_campaign=image&utm_content=3533039
A concentração molar, M, de um soluto em uma solução, chamada comumente de molaridade do soluto, é a quantidade de
moléculas do soluto ou de fórmulas unitárias (em mols) presente em um dado volume da solução (em litros).
Molaridade = quantidade de soluto (em mols) / volume da solução (em litros)
Exemplo
Calculando a molaridade de um soluto
Suponha que você dissolveu 10g de açúcar de cana em água até completar 200ml de solução, o que poderíamos ter feito (com
menos precisão) se quiséssemos preparar uma limonada, e gostaria de relatar sua concentração. O açúcar de cana é a sacarose
(C H O ), massa molar 342g/mol. Qual é a concentração molar da sacarose na solução resultante?
Resposta:
Número de mols = m / M = (10g) / (342g/mol) = 0,029 mols
Molaridade = n / V = 0,029mols / 0,200l = 0,145mols/l
12 22 11
Concentração comum (C)
A concentração comum é a relação direta de massa de um composto por volume de solução. Ou seja, é a relação direta de
proporção da massa de soluto por volume de solvente. A concentração comum é dada pela seguinte fórmula:
C = M / V
A unidade padrão de concentração comum é o grama por litro (g/l). Essa unidade traduz a quantidade de solvente e soluto dentro
de uma determinada amostra. Com a fórmula de concentração comum podemos, no preparo de soluções, de�nir a quantidade de
soluto que devemos adicionar a um volume de solvente.
Exemplo
Um técnico de laboratório deseja preparar 100ml de uma amostra de solução de bário com concentração comum de 10 g/l. Qual
a massa de bário dever ser misturada à alíquota para produzir essa solução?
Resposta: Inicialmente temos de interpretar a concentração:
Cc = M/V
10 g/l = M / 0,1l
10 x 0,1 = M
1g = M
Ou seja, devemos colocar 1g de bário para formar uma solução com a concentração de 10g/l.
Título (T)
O título é a relação direta entre massa de soluto e solvente em uma determinada solução. Pode ser dado em valor absoluto
(adimensional) ou em porcentagem. Ou seja, o título é a relação de massas de solvente e soluto em uma determinada solução.
O título em massa é dado pela fórmula:
T = massa de soluto / massa de solução
Como massa de solução = massa de soluto + massa de solvente.
T = massa de soluto / massa de soluto + massa de solvente.
O título em porcentagem é dado quando pegamos o resultado do título e multiplicamos por 100%.
Exemplo
Há em uma bancada de laboratório uma amostra que tem 100g de água e 20g de sal de cozinha (NaCl). Qual será o título dessa
amostra (em valor absoluto e porcentagem)?
Resposta:
T = massa de soluto / massa de soluto + massa de solvente
T = 20g / 20g + 120g
T = 0,167
Ou seja, o título dessa amostra (solução) é de 0,167. Lembrando que o título é adimensional. Para fazer o título em porcentagem,
basta multiplicar o resultado por 100%: 0,167 × 100% = 16,7%
Atividade
1. A 45ºC, a solubilidade de determinado sal é de 15g para cada 100g de água. Assinale a opção que indica, de maneira correta, a
solução que será formada nessa temperatura ao adicionarmos 60g desse sal em 400g de água e agitarmos convenientemente:
a) Insaturada
b) Saturada
c) Supersaturada
d) Saturada com corpo de chão
2. Se acrescentarmos 652,5g de nitrato de sódio (NaNO3) à 750g de água a 20ºC, obtemos uma solução saturada desse sal. Qual
a solubilidade do nitrato de sódio em 100g de água na mesma temperatura?
a) 65,25g
b) 87g
c) 100g
d) 1g
e) 57g
3. (UFSM-RS) Considere o grá�co:
 Curvas de solubilidade de KNO e de Na SO em
100g de água.
3 2 4
a) No intervalo de temperatura de 0ºC a 30ºC, há diminuição da solubilidade do nitrato
de potássio.
b) A solubilidade do sulfato de sódio diminui a partir de 20ºC.
c) Na temperatura de 40ºC, o nitrato de potássio é mais solúvel que o sulfatode sódio.
d) Na temperatura de 60ºC, o sulfato de sódio é mais solúvel que o nitrato de potássio.
e) No intervalo de temperatura de 30ºC a 100ºC, há diminuição da solubilidade do
sulfato de sódio.
Referências
FIOROTTO, N. R. Físico-Química: propriedades da matéria, composição e transformações. 1. ed. São Paulo: Érica, 2014.
MELZER, E. E. M. Preparo de soluções: reações e interações químicas. 1. ed. São Paulo: Érica, 2014.
JESPERSEN, N. D. Química: a natureza molecular da matéria. Volume 2. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2017.
RAVEN, P. H.; JOHNSON, G. B.; MASON, K. A.; LOSOS, J. B.; e SINGER, S. R. The nature of molecules and properties of water. 10.
ed. Nova Iorque: McGraw-Hill, 2014.
REECE, J. B.; URRY, L. A.; CAIN, M. L.; WASSERMAN, S. A.; MINORSKY, P. V.; e JACKSON, R. B. Water and life. 10. ed. San Francisco:
Pearson, 2011.
Próxima aula
Conceitos gerais de oxidação e redução;
A Eletroquímica e sua aplicabilidade;
A formação de energia química por meio da energia elétrica.
Explore mais
Acesse os links a seguir e leia mais sobre os assuntos apresentados nesta aula:
Water <https://cnx.org/contents/GFy_h8cu@9.85:pPjfgsd4@9/Water>
Soluções de Açúcar e Sal <//phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/sugar-and-salt-solutions>
Coe�ciente de Solubilidade <https://www.youtube.com/watch?v=h20w_U3hg5E>
https://cnx.org/contents/GFy_h8cu@9.85:pPjfgsd4@9/Water
http://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/sugar-and-salt-solutions
https://www.youtube.com/watch?v=h20w_U3hg5E