quÍmica geral e inorgÂnica prof. dr. ary da silva maia soluções
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QUÍMICA GERAL E INORGÂNICA
Prof. Dr. Ary da Silva Maia
Soluções
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Água nos seres humanos
* http://www.4work.pt/cms/index.php?id=98&no_cache=1&tx_ttnews%5Btt_news%5D=118&tx_ttnews%5BbackPid%5D=1&cHash=2c48aa6754
* Distribuição da água no corpo humano.
Solvente, Transporte,Regulação da temperatura corporal,
Participação em reações enzimáticas, Lubrificante das articulações, Etc.
FUNÇÕES DA ÁGUA
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Misturas
Matéria
Substância Pura
Elementos
Compostos
Mistura
Homogênea
(Solução)
ColóideHeterogên
ea(Suspensão
)
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SoluçõesMistura homogênea de duas ou mais
substâncias.Aquela que se encontra em maior quantidade
é o solvente, as demais são solutos.As características de fase são determinadas
pelo solvente.Podem existir em qualquer estado físico:
◦ Sólido – Ex.: Ouro 18K◦ Líquido – Ex.: Água do mar◦ Gás – Ex.: Ar
Serão consideradas, principalmente, as soluções aquosas. (solvente água).
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SoluçõesSolvatação: (NaCl em H2O)
https://www.youtube.com/watch?v=EBfGcTAJF4o
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SoluçõesFatores que influenciam a solubilidade:
◦ Quantidade do solvente◦ Temperatura◦ Efeito do íon comum◦ pH da solução◦ Equilíbrio de complexação◦ Pressão
Coeficiente de solubilidade (Cs) :◦ O Cs é a quantidade máxima dissolvida de
uma substância em uma determinada temperatura, em uma quantidade padrão de solvente.
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Soluções
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SoluçõesSaturação:
◦ Quando, a uma determinada temperatura e sob agitação contínua, observa-se que o soluto não se dissolve mais, ou seja o coeficiente de solubilidade foi alcançado.
◦ A solução assim preparada é chamada de solução saturada. Neste momento foi alcançado o ponto de saturação.
◦ Após este ponto todo o soluto colocado ficará depositado no fundo do recipiente.
◦
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SoluçõesSuper saturação:
Perturbar o
equilíbrio
130 g Acetato de sódio / 100 g H2OAquecimento até aproximadamente 85 °C
Resfriamento até aproximadamente 25 °C
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SoluçõesCristalização de solução
supersaturada:
https://www.youtube.com/watch?v=mxO9rtVjoR4
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SoluçõesCristalização de solução
supersaturada:
https://www.youtube.com/watch?v=BLq5NibwV5g
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SoluçõesCristalização de solução
supersaturada:
https://www.youtube.com/watch?v=W2jquo8baDY
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SoluçõesClassificação quanto a natureza das
partículas de soluto dispersas:◦ Solução molecular - As partículas dispersas
do soluto são moléculas. Também é chamada de solução não-eletrolítica, pois não conduzem a corrente elétrica. Exemplo: água e açúcar
◦ Solução iônica - As partículas dispersas do soluto são íons ou íons e moléculas(dependendo do sal ou do ácido). Também é chamada de solução eletrolítica, pois conduz corrente elétrica. Exemplos: água e sal
Molaridade (M)◦ mol/LSolução
◦ Dependente da temperatura já que dV/dT (expansividade)
Molalidade (m)◦ mol/kgSolvente
◦ Não-dependente da temperatura
Fração molar (X)
Obs. - Não é usada frequentemente em farmácia.
1
ii k
jj
n
n
para k componentes
Unidades de concentração
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Para a água é possível assumir-se que ◦ 1 g = 1 mL i.e., = 1 g/mL
Percentagem Mássica◦ g/100 mL = 10 mg/mLSolução (m/v)◦ g/100 g = 10 mg/g (m/m)
Creme, pomada, gel, etc.
Percentagem Volumétrica◦ mL/100 mLSolução (v/v)
Partes por milhar/milhão/bilhão (ppt, ppm, ppb)◦ ppt = 1 g/1000 mL = 1 g/L◦ ppm = 1 mg/L◦ ppb = 1 µg/L◦ Frequentemente utilizado para expressar contaminação.
Unidades de concentração
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Outras unidades de concentração:◦ H2O2
Concentração é expressa por número de volumes. 1 vol solução produz 10 vol O2 (nas CNTP) quando
completamente decomposto
Solução 3% m/v = 10 vol◦ Unidades Internacionais
Vitaminas A, D Enzimas, proteinas bioativas
Heparina Baseado em definições arbitrarias de actividade
sob condições especificas (temperatura, pH, etc.)
Unidades de concentração
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2 2 2 2H O ½O + H O
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Propriedades ColigativasPropriedades que dependem
somente do número de partículas de soluto e não de sua identidade.◦ Origem do termo “coligativa” coligar◦ As propriedades coligativas tem uma
origem comum◦ Partículas de soluto exercem o seu efeito
meramente por ser em vez de fazer.◦ O efeito é o mesmo para todos os solutos.
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Propriedades ColigativasEm uma solução de um soluto
não-volátil:◦Pressão de vapor é sempre menor;◦Ponto de Ebulição é sempre maior;◦Ponto de Congelamento é sempre
menor;◦Pressão Osmótica direciona o
solvente da concentração mais baixa para a mais alta.
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Propriedades ColigativasSolutos não-voláteis e a Lei de
Raoult:◦ No equilíbrio, taxa de evaporação = taxa de
condensação◦ Partículas de soluto ocupam volume reduzindo
a taxa de evaporação◦ Com a diminuição da taxa de evaporação, a
pressão de vapor sobre a solução também diminui, para recuperar o equilíbrio.
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Propriedades ColigativasNuma solução a pressão de vapor é reduzida
se comparada ao solvente puro.Um líquido entra em ebulição quando a
pressão de vapor é igual à pressão atmosférica.
Necessita-se aumentar T para fazer com que a pressão de vapor de uma solução se iguale à pressão atmosférica.
Soluto Não- volátil
Pressão de VaporPonto de Ebulição
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Propriedades ColigativasSolutos e o processo de
congelamento◦ No equilíbrio a taxa de congelamento = taxa de
liquefação◦ Partículas de soluto ocupam volume reduzindo a
taxa de congelamento◦ Com a diminuição da taxa de congelamento,
necessita-se diminuir T para se alcançar o equilíbrio
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Propriedades ColigativasLei de Raoult:
◦A pressão de vapor de uma solução é igual a pressão de vapor do solvente vezes a fração molar do solvente na solução.
◦A diminuição da pressão de vapor é dada por:
solventesolventesolução XPP *
solutosolventesolução XPP *
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Propriedades ColigativasVariações das temperaturas de
congelamento e ebulição:
◦Onde: m = molalidade de partículas (independe
de T) Kc = Constante de diminuição do ponto
de congelamento molal ( = -1,86 °C/m para H2O)
Ke = Constante de aumento do ponto de ebulição molal ( = 0,51°C/m para H2O)
mKT ee mKT cc
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Propriedades ColigativasDesvios da Idealidade:
◦Concentrações podem aumentar◦Interações soluto-solvente podem
ser diferentes Interações solvente-solvente > Interações soluto-
solvente Pvap é mais alta
Interações soluto-solvente > Interações solvente-solvente Pvap é mais baixa
◦Substâncias iônicas podem não se dissociar totalmente (Fator de Van’t Hoff – i)
dissolvido soluto de molssolução em partículas de molsi
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Propriedades ColigativasOsmose – discriminação
molecular:◦Uma membrana semi-permeável
atua com base no tipo de partícula Moléculas de solvente – passam através Moléculas largas ou íons são retidos
◦As moléculas do solvente passam da região de menor concentração de soluto para a região de maior concentração, de forma a alcançar o equilíbrio.
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Propriedades Coligativas◦Solvente passa para a região de
maior concentração aumentando seu volume
◦A passagem do solvente pode ser evitada aplicando-se uma pressão
◦A pressão para prevenir este transporte é conhecida como pressão osmótica
http://www.manualdaquimica.com/fisico-quimica/pressao-osmotica.htm
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Propriedades ColigativasPressão Osmótica
◦Onde: M = concentração molar de partículas de soluto = pressão osmótica
A Massa Molar de um soluto pode ser determinada, com excelente precisão a partir dos dados de pressão osmótica.
MRT
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Propriedades ColigativasExemplo: Uma solução contendo 20,0
mg de insulina em 5,00 ml desenvolve uma pressão osmótica de 12.5 mm Hg a 300 K. Determina a Massa Molar da Insulina.
RTM
MK
KmolatmL
mmHgmmHgM 41068,6
3000821,0
76015,12
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Propriedades ColigativasN° de mols de Insulina:
Massa Molar da Insulina:
mols
VMmolsN64 1034,3005,0*1068,6
*
molgmolsg
molsNmMM
/59901034,302,0 6