1ª aula_soluções

Química Analítica I

Prof. Dr. Jonatas Gomes da Silva 2o Semestre de 2013 1

Soluções

Mistura

Homogênea Heterogênea

Solução

É uma mistura homogênea de duas ou mais substâncias.

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Tipos de soluções

Soluções gasosas – qualquer mistura de gases é

homogênea e, portanto é uma solução.

Soluções sólidas – são sólidos onde um componente está

disperso ao acaso em outro componente em uma escala

atômica ou molecular (Ex: ligas metálicas).

Soluções líquidas – Formadas pela dissolução de um gás,

líquido ou sólido em um líquido.

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Unidades de concentrações 4

A espécie em menor quantidade em uma solução é

chamada de soluto, e a espécie em maior concentração é

chamada de solvente. Nesta disciplina, a maioria das

discussões refere-se a soluções aquosas, em que o solvente

é a água. Concentração refere-se à quantidade de soluto

contida em um dado volume ou massa.

Unidades de concentrações

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Os termos concentrado e diluído são comumente usados

para dar uma indicação qualitativa da concentração do soluto

em uma solução.

Concentrado – concentração alta de soluto;

Diluído – concentração relativamente baixa de soluto.

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Outros termos também são utilizados pra dar uma

indicação qualitativa da concentração do soluto em uma

solução:

Solução saturada – está em equilíbrio com excesso de

soluto;

Solução insaturada – tem uma concentração de soluto

menor do que a solução saturada;

Solução supersaturada – a concentração do soluto é

maior do que a solução saturada.


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A c o m p o s i ç ã o d e u m a s o l u ç ã o é d e s c r i t a

quantitativamente especificando as concentrações de seus

componentes. As unidades de concentração normalmente

usadas incluem fração molar, percentagem molar, molaridade,

molalidade, percentagem em massa e normalidade.

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A fração molar (X) de um componente em solução é a

razão do número de mols daquele componente pelo número

total de mols de todos os componentes. Sendo n o número de

mols e designando os vários componentes como A, B, C, ....,

podemos escrever

Fração Molar

...nnnnX

cBA

AA +++=

...nnnnX

cBA

BB +++=

1...XXX CBA =+++9

1) Se 28,6 g de sacarose (açúcar de cana, C12H22O11) forem

dissolvidos em 101,4 g de água, qual é a fração molar da

sacarose na solução? (Resposta: 1,46 x 10-2)

MMsacarose = 342,3 g mol-1

MMágua = 18,02 g mol-1

2) Se 4,50 g de amônia (NH3) forem dissolvidos em 3,30 x 102

g de água, qual será a fração molar da amônia na solução

resultante? (Resposta: 1,42 x 10-2)

MMamônia = 17,0 g mol-1

MMágua = 18,02 g mol-1

Fração Molar

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Percentagem Molar

É o número de mols de um componente expresso como uma

percentagem do número total de mols presentes:

100 x ...nnn

n Ade mol em %cBA

A

+++=

3) Qual é a percentagem molar da sacarose e da amônia nas

soluções descritas nos exemplos 1 e 2? (Resposta: 1,46% em

mol de sacarose e 1,42% em mol de amônia)

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Molaridade

É o número de mols de uma substância (soluto) dissolvidos por litro de solução.

(L)Vn Ade molaridade

solução

A=

Sendo que nA representa o número de mols do soluto A, e V o

volume da solução em litros.

É a unidade de concentração mais utilizada em soluções

aquosas. 12

4) A água do mar contém 2,7 g de cloreto de sódio (NaCl) por

100 mL (= 100 x 10-3 L). Qual a molaridade do NaCl no

oceano? (Resposta: 0,46 mol L-1)

MMNaCl = 58,44 g mol-1

5) O oceano possui cloreto de magnésio (MgCl2) a uma

concentração de 0,054 mol L-1. Quantos gramas de MgCl2

estão presentes em 25 mL de água do mar? (Resposta:

0,128 g)

MMMgCl2 = 95,20 g mol-1

Molaridade

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Molalidade

É o número de mols de soluto dissolvido por quilograma de

solvente. Assim a molalidade do soluto A em uma solução é

(Kg)Massan Ade molalidadesolvente

A=

Onde nA é o número de mols de A.

Ao contrário da molaridade, a molalidade é independente da

temperatura. A molaridade varia com a temperatura porque o

volume da solução normalmente aumenta quando ela é

aquecida (devido a expansão térmica). 14

6) Qual é a molalidade da sacarose na solução do exemplo 1? (Resposta: 0,824 m) 7) Qual é a molalidade da amônia na solução do exemplo 2? (Resposta: 0,801 m)

Molalidade

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Composição percentual

Percentagem em massa (%mm ou %pp), é a quantidade de

um componente de uma solução expressa como uma

percentagem da massa total:

100 x ...massamassamassa

massa A de massa em %CBA

A

+++=

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8) Qual é a percentagem em massa da sacarose na solução

do exemplo 1? (Resposta: 22%)

9) 4,50 g de amônia são dissolvidos em 3,30 x 102g de água.

Qual é a percentagem do NH3 em massa? (Resposta: 1,34%)


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Outra composição percentual comum é a percentagem em volume (%vv):

100 x ...volumevolumevolume

volume A de volume em %CBA

A

+++=

As unidades de massa ou volume devem sempre ser expressas para evitar ambigüidade, no entanto, sugere-se o uso da massa quando não há unidades.


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Normalidade

É uma unidade de concentração análoga à molaridade,

exceto que esta é definida em termos de equivalentes,

preferencialmente a mols. A solução que contém um

equivalente de soluto por litro de solução é uma solução um

normal (1 N). A definição de normalidade é

solução de litros de nº

solutos de esequivalent de nº N=

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Kn A de esequivalent de nº A=

K.M N =

O número de equivalentes do soluto é o número de mols do soluto sobre o número de H+ ou OH-.

Onde K é o número de H+ ou OH-.

Relação entre normalidade e molaridade:

Normalidade

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Normalidade

10) Qual a normalidade de uma solução de H2SO4 1,4 molL-1? (Resposta: 2,8 N) 11) Qual é a normalidade de uma solução de Ba(OH)2 0,124 mol L-1? (Resposta: 0,248 N)

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Parte por milhão e partes por bilhão

Algumas vezes a composição é expressa com partes por

milhão (ppm) ou partes por bilhão (ppb), que significam

gramas de substâncias por milhão ou bilhão de gramas de

solução ou mistura total. Como a densidade de soluções

aquosas diluídas é próxima de 1,00 g mL-1, freqüentemente

igualamos 1 g de águas com 1 mL de água, embora essa

equivalência constitua apenas uma aproximação.

1 ppm = 1 µg/mL = 1 mg/L

1 ppb = 1ng/mL = 1 µg/L 22

Preparo de soluções 23

Para preparar uma solução aquosa com uma molaridade

desejada de um sólido ou líquido puro, pesa-se uma massa

exata do reagente e dissolve-se no volume desejado em um

balão volumétrico.

Preparo de soluções

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12) Quantos gramas de CuSO4.5H2O devem ser dissolvidos

em um balão volumétrico de 500 mL para o preparo de uma

solução que contém 8 mM de Cu2+? (Resposta: 0,999g)

MM (CuSO4.5H2O) = 249,69 g mol-1


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O procedimento é pesar 0,999 g de CuSO4.5H2O sólido e

transferir para um balão volumétrico de 500 mL, adicionar

cerca de 400 mL de água destilada e agitar até a total

dissolução do reagente. Completar com água destilada até o

menisco (marca) de 500 mL e homogeneizar a solução.


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Diluição

Soluções diluídas podem ser preparadas a partir de

soluções concentradas. Um volume ou massa desejada de

uma solução concentrada é transferido para um recipiente

limpo e diluído para um volume ou massa final pretendidos.

Uma vez que o número de mols de reagente em V litros

contendo M mols por litro de reagente é o produto M . V,

podemos igualar o número de mols nas soluções

concentradas (conc.) e diluída (dil.):

V. M .VM dil.dil.conc.conc. =27

13) A molaridade do HCl “concentrado” adquirido para uso em

laboratórios é 12,1 mol L-1. Quantos mL desse reagente devem

ser diluídos para preparar 1,00 L de HCl 0,1 mol L-1? (Resposta:

8,26 mL)

14) 50,0 mL de uma solução aquosa de Na2SO3 0,6219 mol L-1

é diluída com água até um volume final de 80,0 mL. Qual é a

concentração final? (Resposta: 0,3886 mol L-1)

Diluição

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Exercícios

1) Calcule a molaridade do soluto em cada uma das seguintes

soluções:

a) 32,0 g de NaCl dissolvidos em 500 mL de solução.

(Resposta = 1,10 mol L-1)

b) 4,00 g de H2SO4 dissolvidos em 4 L de solução. (Resposta

= 1,02 x 10-2 mol L-1)

c) 8,00 g de NaOH dissolvidos em 55,0 mL de solução.

(Resposta = 3,64 mol L-1)

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2) Calcule a molalidade do soluto em cada uma das seguintes

soluções:

a) 3,00 g de metanol (CH3OH) dissolvido em 1Kg de água.

(Resposta = 9,36 x 10-2 m)

b) 3,00 g de metanol (CH3OH) dissolvidos em 1,00 Kg de

tetracloreto de carbono (CCl4). (Resposta = 9,36 x 10-2 m)

c) 14,0 g de benzeno (C6H6) dissolvidos em 25,0 g de CCl4.

(Resposta = 7,17 m)

Exercícios

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3) Calcule a fração molar do benzeno (C6H6) em cada uma

das seguintes soluções:

a) 6,00 g de C6H6 + 6,00 g de CCl4. (Resposta = 0,663)

b) 6,00 g de C6H6 + 6,00 g de CCl4 + 6,00 g de dissulfeto de

carbono (CS2). (Resposta = 0,395)

4) Uma quantidade de sacarose (C12H22O11) tendo uma

massa de 42 g é adicionada a 58 g de água para formar uma

solução com uma densidade de 1,19 g mL-1. Calcule a

percentagem em massa, a percentagem molar, a molaridade

e a molalidade da sacarose na solução. (Resposta: 42%;

3,67%; 1,46 mol L-1; 2,12)

Exercícios

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5) Quantos gramas de metanol (CH3OH) estão contidos em

100 mL de uma solução aquosa a 1,71 mol L-1 de metanol?

(Resposta = 5,48 g)

6) Uma solução aquosa diluída tem densidade próxima a 1,00

g mL-1. Suponha que a solução contém 1 ppm de soluto.

Expresse a concentração do soluto em g L-1, µg L-1 , µg mL-1 e

mg L-1. (Resposta: 10-3 g L-1 , 103 µg L-1, 1 µg mL-1, 1 mg L-1)

Exercícios

33

Exercícios

7) Quantos gramas de ácido perclórico (HClO4) estão

contidos em 37,6 g de uma solução aquosa de HClO4 a 70,5

% pp? Quantos gramas de água estão presentes nessa

mesma solução? (Resposta = 26,5 g de HClO4 e 11,1 g H2O)

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8) A densidade de uma solução aquosa de ácido perclórico

(HClO4) a 70,5% é 1,67 g mL-1.

a) Quantos gramas de solução estão em 1,00 L de solução?

(Resposta = 1670 g)

b) Quantos gramas de HClO4 estão em 1,00 L de solução?

(Resposta = 1,18 x 103 g)

c) Quantos mols de HClO4 estão em 1,00 L de solução?

(Resposta = 11,7 mols)

Exercícios

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9) A concentração de açúcar (glicose, C6H12O6) no sangue

humano varia desde cerca de 80 mg/100 mL antes das

refeições a mais de 120 mg/100 mL após as refeições.

Encontre a molaridade de glicose no sangue antes e após as

refeições. (Resposta = 4,4 x 10-3 mol L-1 e 6,7 x 10-3 mol L-1)

10) Qual a molaridade de uma solução de permanganato de

potássio (KMnO4), de volume igual a 500 mL, que foi

preparada dissolvendo 1,0 g do sal em água. (Resposta = 13

mmol L-1)

Exercícios

36

Exercícios

11) Qual o volume de uma solução 0,25 mol L-1 de hipoclorito

de sódio (NaOCl, água sanitária) que se pode preparar pela

diluição de 1,00 L de uma solução 0,80 mol L-1 de NaOCl?

(Resposta = 3,2 L)

12) Quantos gramas de uma solução 50% pp de NaOH

devem ser diluídos para preparar 1,00 L de uma solução 0,10

mol L-1 de NaOH? (Resposta = 8 g)

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Exercícios

13) Um frasco de ácido sulfúrico (H2SO4) concentrado possui

a concentração de 18,0 mol L-1. Quantos mililitros deste

reagente devem ser diluídos para preparar 1,00 L de uma

solução 1,00 mol L-1 de H2SO4? (Resposta = 55,6 mL)

14) Uma quantidade de ácido cítrico (H3C6H5O7) com uma

massa de 30,0 g é dissolvida em 70,0 g de água para formar

uma solução tendo uma densidade de 1,13 g mL-1. Calcule a

molaridade de ácido cítrico em solução. (Resposta = 1,766

mol L-1)

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Exercícios

15) O ácido clorídrico (HCl) pode ser adquirido como uma

solução concentrada de título 37% pp e densidade 1,19 g

mL-1, a 20ºC. Calcule os volumes dessa solução em estoque

necessários para preparar as seguintes soluções, a essa

temperatura:

a) 2,00 L, concentração 2,1 mol L-1; (Resposta = 0,35 L)

b) 1,00 L, concentração 0,125 mol L-1; (Resposta = 10 mL)

c) 25 mL, concentração 1,10 mol L-1; (Resposta = 2,3 mL)

Bibliografia

1.  Russel, J.B.; Química Geral, 2ª ed., McGraw Hill:

São Paulo, 1994.

2. Harris, D. C.; Análise Química Quantitativa, 5ª ed.,

LTC: Rio de Janeiro, 2001.

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