Soluções e Coloides (Notas de Aula)

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Fundamentos de Química
SOLUÇÕES E COLÓIDES
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Fundamentos de Química
Misturas e Soluções
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Fundamentos de Química
Soluções
Uma solução é uma mistura homogênea de soluto (presente em 
menor quantidade) e solvente (presente em maior quantidade).
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Fundamentos de Química
Soluções
Uma solução é uma mistura homogênea de soluto (presente em 
menor quantidade) e solvente (presente em maior quantidade).
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Fundamentos de Química
Soluções
Água Mineral
Água do Mar
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Fundamentos de Química
Processo de Dissolução
Considere o NaCl (soluto) dissolvendo-se em água (solvente):
– as ligações de hidrogênio da água têm que ser quebradas,
– o NaCl se dissocia em Na+ e Cl-,
– formam-se forças íon-dipolo: Na+ … d-OH2 e Cl- … d+H2O.
– os íons são solvatados pela água.
– se água é o solvente, dizemos que os íons são hidratados. 
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Fundamentos de Química
Processo de Dissolução
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Fundamentos de Química
Processo de Dissolução
DHsolução = DH1 + DH2 + DH3
Interação solvente-solvente Interação soluto-soluto
Interação soluto-solvente
• A quebra de forças
intermoleculares é
sempre endotérmica.
• A formação de forças
intermoleculares atrativas
é sempe exotérmica.
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Fundamentos de Química
Mudanças de energia e formação de solução
DHdissolução = DH1 + DH2 + DH3
Para determinar se o DHdissol é positivo ou negativo, deve-se avaliar todas as interações
intermoleculares envolvidas:
– DH1 e DH2 são ambos posiHvos.
– DH3 é sempre negaHvo.
– É possível termos tanto: (a) DH3 > (DH1 + DH2) - Processo endotérmico
(b) DH3 < (DH1 + DH2) – Processo exotérmico
Exemplos: 
1) NaOH adicionado à água tem DHdissol = - 44,48 kJ/mol
2) NH4NO3 adicionado à água tem DHdissol = + 26,4 kJ/mol.
Se o DHdissol é demasiadamente
endotérmico, não haverá a formação de 
uma solução.
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Fundamentos de Química
“Regra”: os solventes polares dissolvem solutos polares. Os solventes apolares dissolvem
solutos apolares. “Semelhante dissolve semelhante”
Por quê?
NaCl em gasolina: as forças íon-
dipolo são fracas, uma vez que a 
gasolina é apolar. 
Conseqüentemente, as forças íon-
dipolo não são compensadas pela 
separação de íons.
Fatores que afetam a solubilidade
Balanço de forças intermoleculares
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Fundamentos de Química
Fatores que afetam a solubilidade
• Líquidos miscíveis x Líquidos imiscíveis
• As forças intermoleculares são importantes: água e etanol são miscíveis porque as
ligações de hidrogênio quebradas em ambos os líquidos puros são reestabelecidas na
mistura.
• O número de átomos de carbono em uma cadeia afeta a solubilidade: quanto mais
átomos de C, menos solúvel em água.
Interações Soluto-Solvente
• Quanto mais ligações polares na
molécula, mais facilmente ela se
dissolve em um solvente polar.
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Fatores que afetam a solubilidade
Interações Soluto-Solvente
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Fatores que afetam a solubilidade
• A solubilidade de um gás em um líquido é uma função da pressão do gás.
• Quanto maior a pressão, mais próximas as moléculas de gás estarão do solvente e maior
a chance da molécula de gás atingir a superfície e entrar na solução.
Consequentemente, quanto maior for a pressão, maior a solubilidade.
• Se Sg é a solubilidade de um gás, k é uma constante e Pg é a pressão parcial de um gás,
então, a Lei de Henry nos fornece:
Efeitos da Pressão
gg kPS =
Exemplo: As bebidas carbonadas são engarrafadas
com uma pressão parcial de CO2 > 1 atm. Ao
abrirmos a garrafa, a pressão parcial de CO2 diminui
e a solubilidade do CO2 também diminui. 
Conseqüentemente, bolhas de CO2 escapam da 
solução.
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Fundamentos de Química
Fatores que afetam a solubilidade
Efeitos da Pressão
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Fundamentos de Química
Fatores que afetam a solubilidade
• Os gases se tornam menos
solúveis à medida que a
temperatura aumenta.
• Poluição térmica: se os lagos se
aquecem muito, o CO2 e o O2
tornam-se menos solúveis e
ficam indisponíveis para as
plantas ou animais.
Efeitos da Temperatura
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Fundamentos de Química
Fatores que afetam a solubilidade
• O açúcar se dissolve mais
rapidamente em água quente do
que em água fria.
• A solubilidade de muitos sólidos
aumenta com a temperatura.
• Algumas vezes, a solubilidade
diminui quando a temperatura
aumenta (Exemplo: Ce2(SO4)3).
Efeitos da Temperatura
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Concentração de Soluções
• Aspectos qualita<vos – solução concentrada x solução diluída
• Solução saturada – contém soluto na quanHdade limite de solubilidade
• Solução insaturada – contém menos soluto que o limite de solubilidade
• Solução supersaturada – contém mais soluto que o limite de solubilidade, porém o
sistema mantém-se cineHcamente homogêneo em condições especiais. Tais soluções
são bastante instáveis, bastando uma pequena perturbação para o que o excesso de
soluto precipite.
• Solução saturada com corpo de fundo – contém mais soluto que o limite de
solubilidade, ocasionando a formação de um corpo de fundo (precipitado)
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Concentração de Soluções
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Fundamentos de Química
Formas de Expressar Concentração
Concentração molar
C ou M = nV
C ou M = concentração
n = quanHdade de moléculas do soluto (mol) 
V = volume da solução (L)
Fração molar
XA = 
n
ntotal
X = fração molar
n = quantidade de moléculas do soluto
ntotal = quantidade total de moléculas (somatório
do número de mols)
Porcentagem em massa
% 𝑒𝑚 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 =
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜 𝑥 100
𝑚 =
𝑛!"#$%"
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒
Molalidade
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Fundamentos de Química
Formas de Expressar Concentração
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Fundamentos de Química
Formas de Expressar Concentração
Conversão mol/L para mol/Kg
𝑀 =
𝑛!"#$%"
𝑉!"#$çã"
𝑚!"#()*%) = 𝑚!"#$çã" −𝑚!"#$%"
𝑑 =
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜
𝑉!"#$çã"
𝑛!"#$%" = 𝑀 × 𝑉!"#$çã"ou
𝑚!"#$%" = 𝑛!"#$%"×𝑀𝑀!"#$%"
𝑚!"#$çã" = 𝑑×𝑉!"#$çã"
𝑚!"#$%" = 𝑀 × 𝑉!"#$çã" ×𝑀𝑀!"#$%"
𝑚!"#()*%) = 𝑑×𝑉!"#$çã" −𝑀 × 𝑉!"#$çã" ×𝑀𝑀!"#$%"
𝑚 =
𝑛!"#$%"
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒
𝑚 =
𝑀 × 𝑉!"#$çã"
𝑑×𝑉!"#$çã" −𝑀 × 𝑉!"#$çã" ×𝑀𝑀!"#$%"
𝑚 =
𝑀
𝑑 −𝑀 ×𝑀𝑀!"#$%"
Encontre a molalidade de uma solução 
aquosa 1,06 mol/L de sacarose, cuja 
densidade é 1,140 g/mL.
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Fundamentos de Química
Formas de Expressar Concentração
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Fundamentos de Química
Diluições
C = nV
C = concentração
n = quanHdade de moléculas do soluto (mol) 
V = volume da solução (L)
Frequentemente temos que preparar uma nova solução, menos concentrada, a partir de 
uma solução estoque.
• Para diluir uma solução, basta adicionar mais solvente.
• O volume da solução aumenta, mas a quantidade, em mol, permanece a mesma.
𝑛 = 𝐶𝑉
𝑪𝟏𝑽𝟏 = 𝑪𝟐𝑽𝟐
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Solução x Coloide x Suspensão
A diferenciação entre colóides, suspensões e emulsões baseia-se no estado de agregação
de cada uma das fases e principalmente no tamanho das parjculas da fase dispersa,
embora esta definição não seja um critério muito rigoroso, podendo ocorre alterações
devido às interações entre dispersante e a fase dispersa, podemos encontrar também
sistemas mistos.
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Fundamentos de Química
Coloides
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Fundamentos de Química
Coloides
• Colóide é uma dispersão de partículas pequenas
(entre 10 nm e 10 µm) em um solvente. As partículas
coloidais são muito maiores do que a maior parte das
moléculas, mas são muito pequenas para serem vistas
nos microscópios óticos.
• Efeito Tyndall – soluções coloidais espalham a luz
permitindo a visualização de um feixe que a atravessa.
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Fundamentos de Química
• Os coloides em água podem ser classificados como hidrofílicos ou hidrofóbicos,
dependendo da força das interações entre a substância em suspensão e a água.
• A estabilidade do sistema coloidal se deve ao fato das partículas, em geral, estarem
carregadas eletricamente, o que determina a suaconstante repulsão. Elas adquirem
carga por meio de dois mecanismos principais: adsorção ou ionização;
• As soluções coloidais podem apresentar separação de fase por meio da adição de um
eletrólito (sal) - ocorre a neutralização das cargas superficiais, extinguindo o efeito
estabilizador ou repulsivo que as mantinham estáveis, provocando a sua precipitação.
Coloides
Coloides hidrofóbicos – suspensão de gordura em água (leite) ou água em gordura 
(maionese, hidratantes corporais)
Coloides hidrofílicos – géis, gelatina, mingaus
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Fundamentos de Química
• Os sabões e detergentes são agentes emulsificantes. Esses materiais tem propriedades
anfifílicas;
• Os sabões são sais de ácidos graxos. Quando se dissolvem em água, sofrem o processo
de dissociação, originando cátions metálicos e ânions carboxilatos;
• Em solução aquosa, os íons anfifílicos tendem a se
reunir em agregados esféricos, de tal modo que os
grupos iônicos fiquem em contato com a água e as
cadeias carbônicas se disponham voltadas para o
interior. Os agregados são chamados micelas;
• As micelas sofrem processos de rompimento e
reestruturação permanentes, de tal modo que o
tempo de vida de um agregado é de milissegundos.
Coloides
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Fundamentos de Química
• A ação desengordurante dos sabões e detergentes se deve ao chamado efeito de
solubilização.
• Sabão (derivados dos ácidos carboxílicos) x detergente (grupo iônico diferente do
carboxilato). Vantagens dos detergentes sobre os sabões:
1. Os sabões formam sais insolúveis com os íons Mg2+ e Ca2+ presentes em águas
duras – perda do poder de limpeza (menos espuma);
2. Maior solubilidade em água – aumento da eficiência na limpeza;
Coloides
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Fundamentos de Química
Solução x Reação
NaCl(s) + H2O(l) ® Na+(aq) + Cl-(aq)
Quando a água é removida da solução, encontra-se NaCl. Consequentemente, a 
dissolução do NaCl é um processo físico.
Ni(s) + 2HCl(aq) ® NiCl2(aq) + H2(g)
Observe que a forma química da substância sendo dissolvida se alterou (Ni ® NiCl2).
Quando toda a água é removida da solução, não temos mais a presença do Ni, 
apenas NiCl2·6H2O(s). Consequentemente, a dissolução do Ni em HCl é um 
processo químico.
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