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Professor Claudio - Química

Diluição de Soluções



Formulário



Técnica de diluição


Mistura de Soluções sem reação

Solutos iguais e diferentes



CfVf = C1V1 + C2V2 + ....



Exercícios

A partir do esquema de diluições representado a seguir,

qual será a concentração no frasco D, após a execução

das operações indicadas na seqüência de 1 a 5?

a) 0,075M

b) 0,75M

c) 1,00M

d) 0,10M

e) 7,50M



Exercícios



Técnica de diluição

A partir do esquema de diluições representado a seguir,

qual será a concentração no frasco D, após a execução

das operações indicadas na seqüência de 1 a 5?

a) 0,075M

b) 0,75M

c) 1,00M

d) 0,10M

e) 7,50M


Mistura de Soluções sem reaçãoEm um laboratório, foram misturados 200 mL de solução

0,05 mol/L de cloreto de cálcio (CaCl2) com 600 mL de

solução 0,10 mol/L de cloreto de alumínio (AlCl3), ambas

aquosas.

Considerando o grau de dissociação desses sais igual a

100% e o volume final igual à soma dos volumes de cada

solução, a concentração, em quantidade de matéria (mol/L),

dos íons cloreto (Cl–) na solução resultante será de:

a) 0,25.

b) 0,20.

c) 0,15.

d) 0,10.

e) 0,05.



Bom estudo!

QUÍMICA – PROF. CLAUDIO

Estudo dos Gases

O estado gasoso

1 Estudo dos gases

CO

RE

L/C

ID

JO

SÉ

GIL

/SH

UT

TE

RS

TO

CK

O estado gasoso• Pressão (p)

• Volume (V)

• Temperatura (T)

•A transformação gasosa ocorre quando

pelo menos uma das variáveis de estado se

modifica.

Variáveis de estado

Estados físicos da matéria

Sublimação

(sólido em

gás ou gás

em sólido)

GásEvaporação

(líquido em gás)

Condensação

(gás em líquido)

LíquidoSólido

Congelamento

(líquido em sólido)Fusão (sólido

ou vidro em líquido)

Gases reais vs gases ideais Em um gás real, as moléculas não se movimentam de forma

totalmente livre, em razão das forças de interação existentes entre

elas.

Em um gás ideal, só há interação entre as moléculas quando elas

se chocam.

Transformações gasosas

Isotérmicas: a temperatura do sistema

permanece constante.

Isobáricas: a pressão é mantida

constante.

Isovolumétricas (isométricas ou

isocóricas): o volume permanece

constante.

Transformação isotérmica•Lei de Boyle: a pressão exercida por um gás ideal é

•inversamente proporcional ao seu volume.

•p V = constante

Considerando o estado inicial A e final

B de um gás ideal sofrendo uma

transformação isotérmica, temos:

pA VA = pB VB

DO

RL

ING

KIN

DE

RS

LE

Y/G

ET

TY

IM

AG

ES

Transformação isotérmica

3p

3V

p

TT

V

Transformação isotérmica• Isotermas

1 Estudo dos gases

p

T3

T2

T1

V

Transformação isobárica•Experimento de Joseph-

Louis

Gay-Lussac para

transformações

a pressão constante

DO

RL

ING

KIN

DE

RS

LE

Y/G

ET

TY

IM

AG

ES

Transformação isobárica

•Lei de Charles e Gay-Lussac: o volume

ocupado por um gás é diretamente

proporcional a sua temperatura absoluta

(em kelvins).

•V = k T

•(k = constante)

•Considerando o estado inicial A e final B de

um gás ideal sofrendo uma transformação

isobárica, temos:

Dilatação dos gases•Diferentemente de líquidos e sólidos, todos

os gases têm o mesmo coeficiente de

dilatação volumétrica.

Transformação isovolumétrica

Tubo de vidro

Manômetro

DO

RL

ING

KIN

DE

RS

LE

Y

Transformação isovolumétrica•Lei de Charles para transformações a

volume constante: a pressão do gás é

diretamente proporcional a sua temperatura

absoluta (em kelvins):

•p = k T

•(k = constante)

•Considerando o estado inicial A e final B de

um gás ideal sofrendo uma transformação

isobárica, temos:

Alteração simultânea das três variáveis de

estado de um gás

Número de Avogadro: 6,023 1023

Mol: 1 mol contém 6,023 1023 partículas

(átomos, moléculas, elétrons etc.)

Massa molar (M): a massa de 1 mol de

moléculas, medida em gramas.

Número de mols (n): n=m

M

Analisando a densidade e a massa molar

•Sob pressão e temperaturas constantes, a

densidade d de um gás é uma grandeza

diretamente proporcional à massa molar M.

MB = MA

1

3

mB = mA

1

3

Analisando as transformações isobáricas

•Sob pressão constante, a densidade de um

sistema gasoso é uma grandeza

inversamente proporcional à temperatura do

sistema.

Analisando as transformações isotérmicas

•Sob temperatura constante, a densidade de

um sistema gasoso é uma grandeza

diretamente proporcional à pressão do

sistema.

Equação de Clapeyron•As variáveis de estado pressão (p), volume

(V ) e temperatura (T ) de uma massa de

gás ideal contendo n mols de gás estão

relacionadas pela equação de estado dos

gases perfeitos (ou ideais):

•p V = n R T

Lei geral dos gases ideais (ou perfeitos)

• Igualando I e II, chegamos à lei geral dos

gases ideais:


Estudo dos Gases

A determinação da massa molar, associada a outras propriedades, auxilia na

identificação de uma substância. Uma substância, no estado gasoso, apresenta

densidade 1,5 g/L a 127oC e 1,64 atm. Considerando-se que esse gás segue a

equação dos gases ideais (PV = nRT), então, a fórmula molecular da substância

é

Dado: R = 0,082 atm.L.mol–1.K–1

Dados: C=12; H=1; O=16; N=14; S=32

a) CH4

b) O2

c) NO

d) CO

e) SO2


BOM ESTUDO!


pH metro

O que é pH?

• pH por definição é a atividade iônica do

hidrogênio

• Atividade pode ser interpretada como

íons livres e não totais

O que é pH

• Auto ionização

H - O - H H+ ... OH- H+ + OH-

• As ligações se quebram ocasionalmente

devido à energia térmica produzindo íons

H+ e OH-

• Moléculas de água têm uma distribuição de

cargas não uniforme:

O

H H

• O Oxigênio é mais negativo e o Hidrogênio é

mais positivo

O que é pH

O que é pH?

• A escala de pH

– Cada unidade de pH equivale a 10 [H+]

O que é pH

• As moléculas de água rodeiam os íons que

estão separados, criando uma barreira para

que eles se recombinem

O que é pH

• Aproximadamente, 1 molécula em

10.000.000 se quebra num dado intervalo de

tempo, à temperatura ambiente

• O efeito é estatisticamente baseado na

distribuição de energia

• Há muitas moléculas mesmo em poucas

quantidades de amostra, porém o número de

dissociações é constante

O que é pH

• O produto da concentração de H+ ( em

mols/L ) pela concentração de OH- é uma

constante

À temperatura ambiente

[OH-] x [H+] = K = 10-14

• Em água pura, as concentrações de H+ e OH-

são iguais. Se há 10-7 mols/L de íons H+

então...

10-7 x 10-7 = 10-14

O que é pH

• Se há maior quantidade de um íon, haverá

menor do outro

Exemplo: Se temos 10-3 OH- , então H+ = 10-11

[OH-] x [H+] = K = [ 10-3 ] x [ 10-11 ] = 10-14

O que é pH

• O conceito de pH trabalha como uma forma

reduzida de escrever

• É calculado pela fórmula

pH = - log [H+]

• Exemplo

• [H+] = 0,001 M = 10-3 = - log 10-3 = pH 3

Efeito da temperatura no pH

• A temperatura afeta o equilíbrio de

dissociação da água

• O aumento da temperatura facilita a

quebra da ligação...

H - O - H H+

... -O - H H+

+ -

OH

Efeito da temperatura no pH

Temp. º C Constante de Equilíbrio

0 1,15 x 10-15

20 6,82 x 10-15

25 1,10 x 10-14

30 1,47 x 10-14

60 8,51 x 10-14

Quanto maior for a energia térmica ( temperatura ), mais a água se

dissocia

O que é pH neutro ?

Temp. ºC Constante de equilíbrio pK PH neutro

0 1,15 x 10-15 14,99 7,49

20 6,82 x 10-15 14,17 7,09

25 1,10 x 10-14 13,997 6,9985

30 1,47 x 10-14 13,83 6,92

40 2,95 x 10-14 13,53 6,77

60 8,51 x 10-14 13,02 6,51

O pH neutro nem sempre é 7

Depende da temperatura

O que é pH neutro ?

Concentração de NaCl à

25º C

pK PH neutro

0 13,999 7,00

0,1 M 13,711 6,86

0,5 M 13,674 6,84

1,0 M 13,714 6,86

3,0 M 13,989 6,99

5,0 M 14,465 7,23

O pH neutro nem sempre é 7

Depende da concentração do sal

Efeito de solventes orgânicos

• Alguns solventes podem, por si próprio se

dissociar, resultando íon H+. Por exemplo,

metanol:

CH3 - O - H CH3 - O .... H CH3O- H+

(CH3O-) x (H+) = K = 10-19,1

“pH” neutro do metanol = 9,55

Sistema de medição de pH

• O medidor de pH

mede a diferença de

potencial (mV) entre o

lado interno do

eletrodo de pH e o

lado externo -

amostra

• O que é um pHmetro ?

– Age como um voltímetro

– Converte o potencial do eletrodo (mV) em

pH

O potencial gerado no eletrodo está associado à

atividade da espécie a qual ele é sensível e não à

sua concentração

A atividade se relaciona com a concentração por

intermédio de um coeficiente

a = y . C


O coeficiente depende da

força iônica do meio


Imagine 2 soluções de HCl

separadas por uma membrana

permeável

Concentração tende a ser a mesma

dos 2 lados


Membrana permeável somente

para íons H+

O movimento de íons cria um

potencial que impede a continuidade

desse movimento


Membrana do bulbo

•Bulbo de vidro é composto de SiO-Li

•Membrana externa forma uma camada hidratada de

gel em contato com a água

•Membrana interna em contato com o eletrólito forma

uma segunda camada de gel

Vidro formado com

cátions Lítio, ao

invés de Sódio, para

minimizar o erro

alcalino



Para medir o potencial, são necessários 2 terminais e 1 voltímetro. De um lado a

concentração de H+ é constante, logo o potencial será proporcional à

concentração do outro lado.

Há 4 lugares onde o potencial se desenvolve. Deve-se fixar 3 deles para que todas

as mudanças sejam devido à mudanças na amostra


O terminal na amostra pode ser afetado pela composição da própria, por isso

deve-se envolvê-lo com uma solução de composição estável e conhecida



O conjunto de medição de pH se parece com o sistema abaixo


Muitos eletrodos para pH têm os dois elementos combinados em um só corpo

Diferença Potencial

2x 18 mV

5x 42 mV

10x 60 mV

1000x 180 mV


O potencial que causa a continuação do movimento é proporcional à diferença de

íons hidrogênio livres entre os dois lados

O potencial observado é relacionado ao pH por intermédio de uma curva de

calibração



O slope da curva é determinado pela equação

E = E0 + RT log H+

nF

R, n, F são constantes à aproximadamente

25ºC

RT = 60 mV por unidade de pH

nF

Potencial de referência

Instável com temperatura

• Mudanças na relação slope/mV é

chamado “compensação de

temperatura”

Pode ser feito manual ou automaticamente

Não permite ajustar a leitura de pH à uma

temperatura de referência ( Ex.: 25ºC )


• Problemas comuns de medições

– Leituras não repetitivas

– Resposta lenta

– Ruído na resposta

– Desvios na resposta

– Baixa precisão

Interferências e performance

• Sequência de verificação

Medidor

Tampões

Eletrodo

Amostra

Técnica


Calibração

• Sempre calibrar utilizando 2 tampões,

no mínimo

• Checar desvio da calibração com 1

tampão

• Sempre calibrar com tampões que

cubram a faixa de medições das

amostras

• Calibrar com tampões que não tenham

mais que 3 unidades de pH de

diferença

• Tampões

Fungos

Temperatura X Valor


• Sempre utilizar tampões novos

– Checar validade e data de abertura

• pH 4 e pH 7 expira em 3 meses depois de

aberta

• pH 10 expira em 1 mês depois de aberta

– Tampões novos à cada calibração

• Utilizar o tampão somente uma vez … não re-

utilizar tampões


• Efeito dos tampões

– Tampões têm diferentes valores de pH às

diferentes temperaturas

– Usar os valores de tampões à temperatura

de calibração


Eletrodos

Variação lenta e sistemática da leitura /

Instabilidade

• Checar entupimento da junção

• Checar trincas ou arranhões no bulbo do eletrodo

• Atenção na solução de enchimento do eletrodo

– Manter concentração da solução

– Prevenir cristalização do KCl

• Utilizar solução de enchimento correta

– Eletrodos Ross não utilizam soluções contendo prata

– Eletrodos convencionais devem utilizar soluções de KCl

saturado com prata


Eletrodos convencionais

Junção de Cerâmica e referência Ag/AgCl

– Cerâmica porosa, Teflon poroso, etc.

Operam fixando íons Ag+ em contato com

um filamento de prata


BOM ESTUDO!


Termoquímica


Termoquímica - Exercícios

O propano representa uma das frações leves de destilação do petróleo

sendo muito utilizado para geração de energia calorífica.

Sobre a reação

C3H8(g) + 5O2(g) 3CO2(g) + 4H2O(l),

dadas as entalpias de formação da C3H8(g) (-24,90 kcal/mol), do CO2(g) (-

94,05 kcal/mol) e da H2O(l) (-68,30 kcal/mol), é correto afirmar que o

processo é

a)exotérmico e a energia envolvida é 187,25 kcal.

b)endotérmico e a energia envolvida é 530,45 kcal.

c)exotérmico e a energia envolvida é 580,25 kcal.

d)exotérmico e a energia envolvida é 530,45 kcal.

e)endotérmico e a energia envolvida é 580,25 kcal.

A formação do dióxido de enxofre pode ser feita pela oxidação de duas

das suas formas alotrópicas. As reações químicas são representadas

pelas equações termoquímicas:

S(rômbico) + O2(g) SO2(g) ΔH = 70,96 kcal/mol

S(monoclínico) + O2(g) SO2(g) ΔH = 71,03 kcal/mol

Podemos afirmar:

I) A conversão da forma rômbica na forma monoclínica é

endotérmica.

II) A formação do SO2 é sempre endotérmica.

III A forma alotrópica estável do enxofre na temperatura da

experiência é a monoclínica.

Assinale a alternativa CORRETA:

a) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.

b) Somente a afirmativa II é verdadeira.

c) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.

d) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.

e) Somente a afirmativa I é verdadeira.

kJH 90

NN

Dados: Entalpia de ligação

H – H = 435 kJ/mol

N – H = 390 kJ/mol

A reação de síntese da amônia, processo industrial de grande relevância

para a indústria de fertilizantes e de explosivos, é representada pela

equação:

N2(g) + 3H2(g) 2NH3 (g)

A partir dos dados fornecidos, determina-se que a entalpia de ligação

contida na molécula de N2 ( ) igual a?

a) 645 kJ/mol

b) 0 kJ/mol

c) 645 kJ/mol

d) 945 kJ/mol

e) 1125 kJ/mol

A gasolina, combustível obtido a partir do craqueamento do petróleo, é

constituída de hidrocarbonetos de cadeia longa e flexível, entre eles o

octano.

A qualidade da gasolina pode ser melhorada, pela conversão de parte do

octano em isoctano, representada por:H3C (CH2)6 CH3 H3C C CH2

CH3

CH3

CH CH3

CH3

octano isoctano

A conversão do octano em isoctano e as entalpias de combustão dos dois

hidrocarbonetos estão representadas no diagrama abaixo:

Pela análise do diagrama, conclui-se

que a entalpia de formação do

isoctano é de _________ kJ/mol, e

que a conversão do octano em

isoctano ocorre com _________ de

energia.

a)+225,2 ; absorção

b)-225,2 ; absorção

c)-225,2 ; liberação

d)-17,0 ; liberação

e)+17,0 ; absorção


Bom Estudo!

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