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Brown_13_-_solucoes

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Capítulo 
Propriedades das 
soluções 
A maior parte das substâncias gue encontramos no dia-a-dia são mis-
turas. Mujtas mjsturas são homogêneas, isto é, seus componentes estão 
mis turados uniformemente no nível molecular . Misturas homogê11eas são 
chamadas soluções. - (Seções 1.2 e 4.1) Exemplos de soluções são abundantes 
no mundo a nossa volta. O ar que respiramos é uma solução de vários gases. 
O latão é uma solução sólida de zinco em cobre. Os fluidos que correm por 
nosso corpo são soluções, contendo grande variedade de nu trientes essenciais, 
sais e outras substâncias. 
As soluções podem ser gases, líquidos ou sólidos (Tabela 13.1). Cada uma 
das substâncias em uma solução é chamada co111ponente da solução. Como vi-
mos no Capitulo 4, o solvente é norn1almente o componente prese.nte em maior 
quantidade. Os outros componentes são chamados solutos. Como as soluções 
liquidas são as mais comuns, daremos atenção a elas neste capíttúo. O princi-
pal objetivo é examinar as propriedades físicas das soluções, comparando-as 
com as propriedades de seus componentes. Ocuparemo-nos particularmente 
com as soluções aquosas de substâncias iônicas por s ua importância central na 
química e no dia-a-dia. 
TABELA 13.1 Exemplos de soluções 
Estad o d a Esta do do Estado Exemplo 
solução solvente d o soluto 
Gás Gás Gás Ar 
Líqtúdo Líquido Gás Oxigênio na águ a 
Líquido Líquido Líquido Álcool na água 
Líqujdo Líqu.ido Sólido Sal na água 
Sólido Sólido Gás Hidrogênio no paládio 
Sólid o Sólido Líquido Mercúrio na prata 
Sólido Sólido Sólido Prata no ou.ro 
1 3.1 O processo de dissolução 
Uma solução é formada quando uma s ubstância se dispersa UJ1iformemente 
em outra. Com exceção de misturas gasosas, todas as soluções envolvem subs-
tâncias em fase condensada. Aprendemos no Capítulo 11 que as moléculas ou 
~ O que está por vir .,. 
• Começamos coni.idemndo o que 
acontece no nível molecular quan-
do uma substância se dissolve, 
prestando particular atenção ao 
papel das forças i11ter1110/ec11/11res 
no processo. 
• Em seguida examinamos as va-
riações na energia e na descrde111 
que acon1panha o processo de 
dissolução. 
• Veren1os que nas soluçik'S S11l11r11-
das os solutos dissolvido e não 
dissolvido estã-0 em eq11ílíbrío. 
• A quantidade de soluto em uma 
solução saturada define sua 
sol11bilidade, a extensão na qual 
determinado soluto se dissolve 
em certo solvente. 
• A solubilidade depende da na-
tu.reza do soluto e do solvente, 
que determinam as identidades 
das forças intermoleculares ne-
les e entre eles. A pressão afeta a 
solubilidade dos solutos g11S<>-
sos. A temperatura também afe-
ta a solubiHdade. 
• Como muitas propriedades físicas 
das soluções dependem de suas 
concentrações, examinamos vá-
áas maneira~ comuns de expres-
sara concentração. 
• As propriedades físicas das solu-
ções que dependem apenas da 
concentração e não da identida-
de do soluto :,;ão conhecidas 
como propriedades colig11t ivas. Elas 
incluem a extensão na qual o so-
luto diminui a pressão de vapor, 
aumenta o ponto de ebulição e 
baixam o ponto de congelamento 
do solvente. A pressão osmótica 
de uma solução é também pro-
priedade coligativa. 
• Fechamos o capítulo com a inver 
tig;iç.."io dos colóidt'S, nusturas nas 
quais as partículas maiores que o 
tamanho molecular são dispersas 
em un1 outro componente. 
Capítulo 13 Propriedades das soluções 447 
.. 
(a) (b) (e) 
Figura 13.1 Ilustração esquemática do processo de dissolução de um sólido iônico em água. (a) A substância sólida é 
hidratada pelas moléculas de água, com os átomos de oxigênio das moléculas de água orientados em direção aos cátions e 
os hidrogênios orientados em direção aos ãnions. (b, c) À medida que o processo de dissolução continua, os íons individuais 
são removidos da superfície do sólído e tornam-se espécies completamente hidratadas separadas na solução. 
os íons das substâncias nos estados líquid.o e sólido sofrem forças atrativas intermoleculares que os mantêm jun tos. 
As forças intermoleculares agem também entre partículas de soluto e em moléculas de solventes. 
Quaísquer dos vários tipos de forças intermoleculares que abordamos no Capítulo 11 podem agir entre partí-
culas do soluto e do solvente en1 uma solução. Forças íon-dipolo, por exemplo, predominam em soluções de subs-
tâncias iônicas em água. Forças de dispersão, por outro lado, predominam quando uma s ubstância apoiar como 
C6H 1.i se dissolve em uma outra apolar como CCl4• Além disso, um fator muito 
importante que determina se urna solução se forma é a intensidade relativa das 
forças i.J1termoleculares entre as partículas do soluto e do solvente. 
As soluções se formam quando as forças atrativas entre as partículas doso-
luto e do solvente possuem módulos comparáveis em magnitude com as que 
existem entre as partículas do soluto ou entre as partículas do solvente. Por 
exemplo, a substância iônica NaCl se dissolve rapidamente em água porque as 
interações atrativas entre os íons e as moléculas polares de ~O superam a 
energia de rede de NaCl(s). Examinemos esse processo de dissolução mais de 
perto, prestando atenção nessas forças atrativas. 
Quando NaCI é adicionado à água (Figura 13.1), as moléculas de água se 
orientam na superfície dos cristais de NaCI. A extremidade positiva do d ipolo 
da água é orientada no sentido dos íons cr, e a extremidade negativa do dipo-
lo da água é orientada no sentido dos íons Na+. As atrações íon-dipolo entre os 
íons e as moléculas de água são suficientemente fortes para puxar os íons de 
s uas posições no cristal. 
Uma vez separados do cristal, os ions Na .. e cr são cercados por moléculas 
de água, como mostrado nas figuras 13.1 (b e c) e 13.2. Tais interações entre 
moléculas de soluto e de solvente são conhecidas como solvatação. Quando o 
solvente é a água, as interações são conhecidas como hidratação. 
Mudanças de energia e formação de solução 
O cloreto de sódio se dissolve em água porque as moléculas de água têm 
atração suficiente para que os íons de Na • e c1-superem a atração mútua des-
ses dois íons no cristal. Para forn1ar urna solução aquosa de NaCl, as moléculas 
de água devem se separar umas das outras para formar espaços no solvente 
que serão ocupados pelos íons Na+ e cr. Assun, podemos considerar a energia 
total da formação da solução tendo três componentes, ilustrados esquematica-
mente na Figura 13.3. A variação de entalpia total na formação da solução, 
t.Hdiss' é a soma dos três termos: 
[13.1] 
~ ANIMAÇÃO 
~'; Dissolução do NaCI em água 
Figura 13.2 Íons Na• e cr 
hidratados. Os lados negativos do 
dipolo da água apontam em 
direção aos íons positivos, e os 
lados positivos apontam em 
direção ao íon negativo. 
448 Química: a ciência central 
Figura 13.3 Descrição das três 
contribuições de entalpias ao calor 
total de dissolução de um soluto. 
Como observado no texto, AH, e AH2 
representam os processos 
endotérmicos, necessitando de uma 
absorção de energia, enquanto AH3 
representa um processo exotérmico. 
QG 
º• Q 
-- ~ 
Mi,1: Separação das moléculas do soluto 
-
JJ.H2: Separação das moléculas do solvente 
+ 
t.Hi Formação das interações soluto-solvente 
A Figura 13.4 descreve a variação de entalpia associada a cada um desses componentes. A separação das partí-
culas do soluto entre si demanda uma absorção de energia para superar suas interações atrativas (por exemplo, 
a separação de íons Na+ e O/. O processo é, portanto, endotérmico (óH1 >O). A separação das n1oléculas de sol-
vente para acomodar o soluto também requer energia (t:.f4 >O). O terceiro componente resulta das interações atra-
tivas entre o soluto e o solvente e é exotérmico (t:.H3 <O). 
Como mostrado na Figura 13.4, os três termos de entalpia na Equação 13.1 podem se somar para cl1egar a uma 
soma negativa ou posi tiva. Dessa forma, a formação de lLma solução pode tanto ser exotérmica quanto endotérmica. 
Por exemplo, quando o sulfato de magnésio, MgSO"' é adicionado à água, a solução resultante

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