Capitulo 13 – Propriedades Capitulo 13 – Propriedades das soluçõesdas soluções

Alunos: Alexandre Peixoto Landim - 15753

Thiago Arantes Nogueira – 15785

Engenharia de Controle e Automação

IntroduçãoO processo de dissoluçãoSoluções saturadas e solubilidadeFatores que afetam a solubilidadeFormas de expressar a concentraçãoPropriedades coligativasColóides

IntroduçãoIntrodução

As misturas estão presentes no nosso dia-a-dia

Algumas destas misturas são homogêneas: são as soluções

Exemplos: ar (diversos gases), latão (zinco e cobre)

As soluções podem ser gasosas, líquidas ou sólidas

Componentes de uma solução: solutos e solvente

Solvente: componente presente em maior quantidade (mol)

Soluto: demais componentes da solução

1. O processo de dissolução1. O processo de dissolução

Uma solução é formada quando uma substância se dispersa uniformemente em outra

As forças que atuam entre as partículas de um soluto e as do solvente são as mesmas que atuam nas moléculas de líquidos e sólidos

Interação entre soluto e solvente: Solvatação Quando o solvente é a água: Hidratação

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Variações de energia na Variações de energia na solubilizaçãosolubilização

ΔHsol = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3

ΔH1 = separação das moléculas do soluto (ΔH1 > 0 => processo endotérmico)

ΔH2 = separação das moléculas do solvente (ΔH2 > 0 => processo endotérmico)

ΔH3 = formação das interações soluto-solvente (ΔH3 < 0 => processo exotérmico)

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A formação de uma solução pode ser endotérmica ou exotérmica

Exemplos:

- Exotérmica: NaOH em água => ΔH = -44,48 kJ/mol

- Endotérmica: NH4NO3 (nitrato de amônio) em água => ΔH = 26,4 kJ/mol

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Não haverá solução se ΔHsol for muito positiva

Exemplo: NaCl em gasolinaLíquidos polares não se solubilizam com

líquidos apolaresExemplo: H2O e C8H8

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Solubilização, espontaneidade, Solubilização, espontaneidade, energia e desordemenergia e desordem

Duas substâncias apolares se solubilizam uma na outra em quaisquer proporções, por forças de dispersão de London

Variação da energia: pequena ou nulaProcesso espontâneo: sem o dispêndio de

energia externa ao sistemaFatores envolvidos: energia e desordem

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Os processos que envolvem a diminuição da energia de um sistema tendem a ser espontâneos e, conseqüentemente, exotérmicos

Porém existem processos espontâneos endotérmicos

Exemplo: NH4NO3 em água, CCl4 e C6H14

Isso ocorre devido ao aumento da desordem do sistema

Diferenciar processos físicos de processos químicos

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2. Soluções saturadas e 2. Soluções saturadas e solubilidadesolubilidade

A cristalização ocorre devido às colisões que fazem com que as partículas dissolvidas do soluto se religuem ao sólido.

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As soluções podem ser saturadas, insaturadas e supersaturadas

Solução saturada: é quando a solução está em equilíbrio com o soluto não dissolvido

Solução insaturada: é quando tem menos soluto do que o necessário para formar uma solução saturada

Solução supersaturada: é quando tem mais soluto do que o necessário para formar uma solução saturada

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A temperatura altera o grau de solubilidade Solubilidade é a quantidade de soluto necessária

para formar uma solução saturada em certa quantidade de solvente, numa dada temperatura

Exemplo:

Se 35,7 gramas por 100 mL a 0°C é a solubilidade no NaCl em água, acima desse valor a solução será saturada e abaixo será insaturada

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3. Fatores que afetam a 3. Fatores que afetam a solubilidadesolubilidade

Interações soluto-solventeTemperaturaPressão

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Interações soluto-solventeInterações soluto-solventeA solubilidade de gases em água aumenta

como aumento da massa molecular do soluto

Líquidos polares tendem a ser solúveis em solventes polares

Pares de líquidos que se solubilizam em quaisquer proporções: líquidos miscíveis

Pares parcialmente solúveis: imiscíveis

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Ligações de hidrogênio entre soluto e solvente podem levar a altas solubilidades

O número de átomos de carbono na cadeia do álcool afeta a solubilidade

“Semelhante dissolve semelhante”

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Efeito da pressãoEfeito da pressãoA solubilidade de um gás em qualquer

solvente aumenta com o aumento da pressão

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A solubilidade dos sólidos e líquidos não é afetada sensivelmente

Lei de Henry: Cg = kPg

Cg = solubilidade do gás na solução (mol/L)

Pg = pressão parcial do gás sobre a solução

k = constante de Henry

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Efeito da TemperaturaEfeito da Temperatura

A solubilidade da maioria dos sólidos em água aumenta com o aumento da temperatura

A solubilidade dos gases na água diminui com o aumento da temperatura

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4. Formas de expressar a 4. Formas de expressar a concentraçãoconcentração

Existem várias formas de se expressar a concentração, entre elas :

Porcentagem em massaFração em quantidade de matériaConcentração em quantidade de matériaConcentração em mol/kg

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Porcentagem em massaPorcentagem em massa

Assim uma solução 36% de HCl em massa, contém 36 g de HCl para cada 100 g de solução.

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Exemplo: 1 mol de HCl e 8 mols de água equivalem a 0,111 de quantidade de HCl

Exemplo: 0,5 mol em 0,250 L de solução resulta em uma concentração de 2 mol/L

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Exemplo: 0,2 mol de NaOH e 0,5 kg de água resulta uma solução de 0,4 mol/kg

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5. Propriedades Coligativas5. Propriedades Coligativas

As soluções apresentam algumas propriedades significativamente diferentes das propriedades do solvente puro

Propriedades coligativas são aquelas que dependem da quantidade do soluto, mas não de sua espécie química

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Abaixamento tonoscópicoAbaixamento tonoscópico

A pressão de vapor de um líquido é resultado de equilíbrio dinâmico

A adição de um soluto não-volátil diminui a taxa de evaporação das moléculas sem alterar a taxa de retorno

Assim o equilíbrio se desloca e a pressão de vapor sobre a solução diminui

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O abaixamento da pressão de vapor é proporcional à concentração da solução: se esta for duplicada, o abaixamento da pressão de vapor também será

A redução da pressão de vapor é proporcional à concentração das partículas do soluto, sejam elas neutras ou carregadas

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Lei de RaoultLei de Raoult

Expressa quantitativamente a pressão de vapor de soluções de solutos não-voláteis

P = xA Pº

P = pressão de vapor da soluçãoxA = fração em mol do soluto

Pº = pressão de vapor do solvente puro

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Solução ideal: cumpre a lei de RaoultAs soluções reais têm comportamento

aproximado do ideal quando:

- a concentração dos solutos é pequena

- solutos e solvente têm moléculas com tamanhos semelhantes e estão sujeitas a

forças intermoleculares semelhantes

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Elevação ebulioscópicaElevação ebulioscópica

A pressão de vapor do solvente na solução é mais baixa do que a pressão do solvente puro, refletindo no ponto de ebulição

ΔTe = Ke Ml

Ke = constante ebulioscópica (ligada ao solvente)

Ml = concentração em mol/kg

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Abaixamento crioscópicoAbaixamento crioscópico

Abaixamento da temperatura de congelaçãoΔTc = Kc Ml

Kc = constante crioscópica (ligada ao solvente)

Ml = concentração em mol/kg

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Elevação osmóticaElevação osmótica

Movimento de solvente da menos concentrada para a mais concentrada

A pressão osmótica (π) é a pressão necessária para prevenir a osmose e é dada pela expressão:

Diferença entre meio hiper e hipotônico

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6. Colóides6. Colóides

Colóides são partículas dispersas maiores que moléculas, mas não são tão grandes para que os componentes da mistura separem-se pela gravidade

Como as soluções, os colóides podem ser gases, líquidos ou sólidos

Variam em diâmetro de 10 a 2000 Å

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O efeito Tyndall é o desvio da luz provocado pelas partículas coloidais

Exemplos: leite, chantilly, manteiga e tinta

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Os colóides mais importantes são os quais o meio dispersante é a água

Eles podem ser hidrofílicos (interagem com a água) ou hidrofóbicos (não sofrem interação com a água)

Os colóides hidrofóbicos podem ser estabilizados pela adsorção (aderência à superfície) ou pela presença de um grupo hidrofílico.

Métodos para a remoção das partículas coloidais:

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Estabilização de uma emulsão de óleo em água por íons estearato

Referência bibliográficaReferência bibliográfica

Química: A Ciência Central 9ª edição

Brown, LeMay, Bursten