Apostila de Físico-Química.pdf

8/10/2019 Apostila de Fsico-Qumica.pdf

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Curso: Processos Industriais Mdulo: I Carga Horria: 60h.

Docente: Janeide Reis Turno: Turma: nicaDiscente:

Centro de Educao Tecnolgica do Estado da BahiaUnidade de Camaari

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Sumrio

1.Estudo geral dos gases .................................................................................................................. 021.1.Variveis de estado e quantidade de substncia......................................................................... 021.2.Leis de Gases................................................................................................................................ 031.3. Equao de Clapeyron................................................................................................................. 061.4. Relaes entre gases ................................................................................................................. 071.5. Efuso e difuso de gases - Lei de Graham................................................................................ 091.6. Misturas gasosas - presso parcial (Lei de Dalton....................................................................... 092. Fundamentos da Termodinmica.................................................................................................... 12

3. Reaes Qumicas em soluo Aquosa.......................................................................................... 164.Disperses e Solues..................................................................................................................... 174.1.Soluo, disperso coloidal e suspenso...................................................................................... 184.2.Classificao das solues............................................................................................................ 194.3.Concentrao de Solues; Diluio de Solues; Mistura de Solues..................................... 215.Propriedades coligativas das solues ............................................................................................ 305.1.Presso de vapor e mudana de estado....................................................................................... 305.2. Relaes entre os efeitos coligativos........................................................................................... 346.Termoqumica .................................................................................................................................. 406.1.Classificao: Reao exotrmica e reao endotrmica............................................................. 41

6.2. Entalpia Padro (H).................................................................................................................. 43

6.3.Lei de Hess ................................................................................................................................... 456.4.Espontaneidade de uma reao.................................................................................................... 467.Cintica Qumica; ............................................................................................................................ 478.Equilbrio Qumico;........................................................................................................................... 559.Deslocamento de Equilbrio.............................................................................................................. 5710. Equilbrio Inico............................................................................................................................. 5711.Pilhas e Eletrolise; Oxido-Reduo ............................................................................................... 6212.Radioatividade; Leis das Emisses Radioativas e Meia Vida e Vida Mdia.................................. 6913. Bibliografia .................................................................................................................................... 73


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1.Estudo geral dos gases

1.1. Variveis de estado e quantidade de substncia

Para se estudar os gases, usa-se um modelo que denominado Gs Ideal ou Perfeito. Esse gs

hipottico. As variveis que caracterizam o estado de um gs so:

A) Volume(V) - Os gases no tm volume nem forma prprios. Por definio, o volume de um gs o

volume do recipiente que o contm.

B) Presso(P) - A presso de um gs devida aos choques das molculas contra as paredes do

recipiente.C) Temperatura(T) - o estado de agitao das partculas do gs. No estudo dos gases usa-se muito

a temperatura absoluta em Kelvin (K).

Essas variveis esto relacionadas com a quantidade de gs. Clapeyron (fsico francs)

estabeleceu que o quociente PV/T diretamente proporcional ao nmero n de moles de um gs. No

estado gasoso, as molculas encontram-se isoladas, separadas umas das outras por grandes

espaos vazios em relao ao seu tamanho e em contnuo movimento de translao, rotao e

vibrao e praticamente no h interao. Um gs tem a forma do recipiente onde est contido e

ocupa todo o espao limitado pelas paredes do recipiente. A teoria cintica dos gasesconsidera

estas molculas em contnuo movimento desordenado e colidindo umas com as outras e com as

paredes do recipiente que contm o gs.As colises das molculas entre si e contra as paredes do

recipiente que as contm so perfeitamente elsticas e de durao desprezvel. Os principais

parmetros de interpretao de um gs so a sua temperatura, em Kelvin (energia cintica das

molculas), e sua presso (impacto das molculas com o recipiente). "Em determinadas condies,

um gs real apresenta comportamento que se aproxima do previsto para o gs ideal."

As molculas no exercemfora umas sobre as outras,

exceto quando colidem.


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No caso de um gs, o volume o do recipiente que o contm. O volume pode ser expresso

atravs das unidades abaixo (mais comuns).

cm3= centmetro cbico mL = mililitro m3= metro cbico L = Litro

1 cm3= 1mL 1000 cm3= 1000 mL = 1 L 1000 L = 1 m3

A temperatura uma medida da energia cintica mdia de todas as molculas que

constituem o gs. Quanto mais alta a temperaturado gs, mais altasero as velocidades das

molculas que o formam. Na nossa escala cotidiana (celsius) esta temperatura corresponde a -

273C. Por isso, para converter a temperatura celsius em kelvin (temperatura absoluta), devemos

usar a relao abaixo.

T(K) = t(C) + 273

Por exemplo, 25 C correspondem a 298 K. A escala kelvin utilizada no estudo do

comportamento dos gases. Nos clculos envolvendo gases, costuma-se definir as condies normais

de temperatura e presso (CNTP), que seria o gs na temperatura de 0C (273 K) e 1 atm (760

mmHg) de presso.

A presso resultante da coliso das molculas do gs com as paredes do recipiente que o

contm, fora por unidade de rea. Normalmente a presso medida em atmosfera (atm), milmetros

de mercrio (mmHg), centmetros de mercrio (cmHg) ou torricelli (torr).

1 atm = 760 mmHg = 76 cmHg

1mmHg = 1 torr

1.2. Leis de gases (Transformaes gasosas)

A lei de Boyle-Mariotte estabelece que temperatura constante, a massa de um dado gs

ocupa um volume que inversamente proporcional presso exercida sobre o mesmo. Se a presso

dobrada, o volume cai para a metade. Se a presso cai para a metade, o volume dobra.

Transformaes gasosas temperatura constante so chamadas de isotrmicas.

O produto P.V = cte. Portanto, para o caso de um gs que sai de P1e V1e vai para P2e V2,

atravs de um processo isotrmico... P1. V1 = P2. V2


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A lei de Charles/Gay-Lussac estabelece que presso constante, o volume ocupado por uma

massa gasosa diretamente proporcional temperatura absoluta. Transformaes gasosas presso

constante so chamadas de isobricas. Se a temperatura do gs dobra, seu volume tambm dobrar.

Se a temperatura do gs cair para metade, o volume tambm cair para metade.

V / T = cte. Portanto, para o caso de um gs que sai de T1e V1e vai para T2e V2, atravs de um

processo isobrico... V1/ T1 = V2/ T2

Outra constatao de Charles/Gay-Lussac a de que volume constante, a presso exercida

por uma massa de gs diretamente proporcional temperatura absoluta. Transformaes gasosas

volume constante so chamadas de isocricas ouisovolumtricas. P / T = cte. Portanto, para o

caso de um gs que sai de T1e P1e vai para T2e P2, atravs de um processo isovolumtrico...

P1/ T1 = P2/ T2


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1.3. Equao de Clapeyron

As leis de Boyle-Mariotte, Charles/Gay-Lussac e de Avogadro possibilitam a obteno da

equao de estado de um gsouequao de Clapeyronque relaciona quantidade de mols de um

gs com presso, volume e temperatura, sendo Ra constante universal dos gases perfeitos.

onde R = 0,082 atm.L/mol.K ou 62,3 mmHg.L/mol.K (R pode ser dado em outras unidades) e n =

nmero de mols. A escolha da unidade da constante R depende da unidade de presso utilizada.

Atividade

1. Determinar a presso exercida por 9,6g de gs oxignio, contidos em um recipiente com

capacidade de 8,2 L a 27OC. R:0,9

2. Calcule a qual presso, em atm, 4,40g de dixido de carbono ocupam um volume de 44,8 L a

273OC. R:0,09

3. Qual a massa molecular de 135g de uma substncia gasosa que est dentro de um recipiente de

3 litros a uma presso de 5 atm e a uma temperatura de 27OC? R: 221,4

4. Um dos poluentes mais comuns o monxido de carbono. Uma amostra contendo 4 mols desse

gs exerce uma presso de 2,46 atm a 27OC. Nessas condies, determine o volume ocupado, em

litros, pelo gs. R:40

5.. (Unaerp-SP) O argnio um gs raro utilizado em solda, por arco voltaico, de peas de ao

inoxidvel. Qual a massa de argnio contida num cilindro de 9,84 L que, a 27O C, exerce uma

presso de 5 atm? R:80

6. Os sucos de frutas engarrafados encontrados nas prateleiras dos supermercados contm

conservantes qumicos, e um desses o dixido de enxofre (SO2), substncia gasosa nas condies

ambientes. Recentemente, os jornais, rdios e as TVs anunciaram a retirada de muitos desses

sucos do mercado, pelo fato de conterem um teor de conservante maior que o permitido

oficialmente. Qual a quantidade (em mol) de dixido de enxofre contido num recipiente de volume

igual a 1,0 L sob presso de 22,4 atm, mantido a 273K? R:1

7. Qual o volume de um balo contendo 44,0g de gs hlio, utilizado em parques de diverses ou

em propaganda, num dia em que a temperatura 32OC e a presso do balo 2,5 atm? R:110,04

8. (Cesgranrio-RJ) Num tanque de gs, havia 8,2 m3 de oxignio a 23O C e 2 atm de presso.

Tendo ocorrido um vazamento, verificou-se que a presso diminuiu em 0,5 atm. Que massa deoxignio foi perdida, em gramas, sabendo que a temperatura permaneceu constante? R:6400


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Gs idealou gs perfeito

um modelo terico. um gs que obedece s equaes pV/T = k e pV = nRT, com

exatido matemtica, ou seja, obedece rigorosamente aos postulados da teoria cintica dos gases, sleis de Boyle-Mariotte, Charles, Gay-Lussac, Equao geral de estado e Equao de Estado dos

gases. Na prtica, temos gases reais. Um gs real tende para o gs ideal quando a presso tende a

zero e a temperatura se eleva.

1.4. Relaes entre gases

Densidade absoluta de um gs nas CNTP: uma grandeza definida como a razo entre a massa eo volume ocupado por esta massa nas CNTP.

dCNTP=M

22,4

g/L

Densidade de um gs a uma presso p e temperatura T: a relao entre a massa (m) e o volumeocupado (V) e pode ser calculada a partir da Equao de Estado (Clapeyron): PV=nRT

d =pMRT

Densidade relativa de um gs A em relao a outro gs : Define-se como o quociente entre as

densidades absolutas dos gases A e B, na mesma Presso e Temperatura.

dA,B= MAMB

Densidade relativa de um gs A em relao ao ar: Define-se como o quociente entre a densidade

absoluta do gs A e a densidade do Ar, na mesma Presso e Temperatura.

dA,ar=MA

Mar

=MA

28,8

Converso de unidades de volume, presso e temperatura

m3

1 000

1 000

Lou dm3

1 000

1 000

mLou cm3


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1.5.Efuso e difuso de gases - Lei de Graham

Efuso de gases a passagem de um gs por pequenos orifcios, para um ambiente externo

de menor presso.Difuso de gases a mistura de gases quando colocados uns na presena de outros ou seja o

movimento espontneo de disseminao das molculas de uma substncia gasosa em outra

substncia, de modo a formar uma mistura homognea. Tambm se considera difuso a passagem de

uma substncia gasosa atravs de uma parede porosa.

Lei de Graham: As velocidades de efuso e de difuso so inversamente proporcionais s

razes quadradas de suas massas moleculares (ou de suas densidades).

V = k . 1

dDe mesmo modo pode-se calcular a velocidade de difuso do gs A em relao ao gs B pela

equao:

B

A

V

V=

A

B

d

d

Como a densidade para cada gs na mistura pode ser:

dA=pMART

B

A

V

V =

R.T

PM

R.T

PM

A

B

de onde vemB

A

V

V =

A

B

M

M

Quanto menor a massa molar do gs , maior ser a sua velocidade de efuso e difuso.

1.6. Misturas gasosas - presso parcial (Lei de Dalton)

As solues gasosas so aquelas em que o disperso em maior quantidade um gs.

Estudaremos neste tpico apenas as solues gasosas em que todos os seus constituintes so gases;

e chamaremos estas solues de misturas de gases visto que quase sempre tais misturas constituem

sistemas homogneos ou unifsicos.

dB=pMBRT


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importante observar que todas as relaes que vimos se referem teoria do gs ideal e,

portanto, dependem da quantidade de matria (n) do gs, mas no dependem do tipo de substncia

gasosa, so de ordem quantitativa e no qualitativa. Sendo assim, as relaes que valem para um

nico tipo de gs valem igualmente para misturas gasosas qualquer que seja sua composio. Ento a

equao de Clapeyron para mistura de gases ser escrita:

P.V = (nA+ nB+ nC) . R . T onde n total = nA+ nB+ nC para os gases A, B e C.

Frao molar, presso parcial, presso total, volume parcial e volume total

Frao molar de um gs A numa mistura (XA): Nmero de mols de A / nmero de mols demistura. XA = nA/ n total ; XB = nB/ n total ; XC = nC/ n totale onde XA+ XB+ XC= 1

Presso parcial de um gs A numa mistura: Frao molar de A x presso da mistura.

a presso exercida pelo gs A como se ele estivesse sozinho na mistura.

PA= XA. Ptotal

LEI DE DALTON: A presso total de uma mistura gasosa igual soma das presses parciaisdos gases que compem a mistura.

Ptotal= pA +pB+ pC + ......

Para os gases A e B temos que:

Gs A: PA.V = nA. R . T (I)

Gs B: PB.V = nB. R . T (II)

Mistura de gases A e B (PA + PB).V = (nA+ nB) . R . T

ou seja Ptotal.V = ntotal. R . T (III)

Dividindo-se a equao I e II, respectivamente, pela equao III, temos:

PA.V = nA. R . T (I) PB.V = nB. R . T. (II)

Ptotal

.V = ntotal

. R . T (III) Ptotal

.V = ntotal

. R . T (III)

PA. = nA. = XA PB. = nB= XB

Ptotal ntotal. Ptotal ntotal

% em presso parcial = frao molar em %: Deste modo, a presso parcial pode ser

expressa em porcentagem.

% em presso parcial = frao molar

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Volume parcial de um gs A numa mistura: o volume que teria o gs A se estivesse

submetido presso (total) da mistura, mesma temperatura.

LEI DE AMAGAT:O volume total de uma mistura gasosa igual soma dos volumes parciais

dos gases que compem a mistura.

Vtotal= vA +vB+ vC + ......

Seguindo a mesma deduo acima, temos que:

vA. = nA. = XA vB. = nB= XB

Vtotal ntotal. Vtotal ntotal

Quando expressa em porcentagem, tambm a porcentagem em volume do gs A na mistura.

% em volume parcial = frao molar em %:

% em volume parcial = frao molar

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Massa molar aparente de uma mistura gasosa (Map)

Sendo a massa total de uma mistura a soma de todas as massas e o ntotala soma de todos asquantidades de matria de cada gs (n=m/M), a massa molar ser M = m/n.

PortantoMap= mtotal/ ntotal

Densidade de uma mistura gasosa a uma presso p e temperatura T:

d =pMapRT

Atividade

1. 30 mL de gs metano, a 25OC, so aquecidos a 35OC, presso constante. Calcule o novo

volume do gs. R:31

2. Uma amostra de nitrognio gasoso ocupa 20 mL, a 27OC e presso de 800 mmHg. Que

volume ocuparia a amostra a 0OC e 800 mmHg? R:18,2

3. Certa massa gasosa, mantida em um frasco fechado, tem presso igual a 190 mmHg a 27OC.

a qual temperatura (em OC) a presso esse gs no frasco fechado ser igual a 0,5 atm? R:327OC

4. Em um dia de inverno, temperatura de 0OC, foi colocada uma amostra de ar, presso de

1,0 atm, em um recipiente de volume constante. Transportando essa amostra para um ambiente de

60OC, que presso, em atm, ela apresentar? R:1,21


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5. Um menino deixou escapar um balo contendo 2 L de gs hlio, a 20OC e presso de 2

atm. Quando atingir uma altura em que sua presso seja 0,5 atm e sua temperatura 10OC, qual ser

o volume ocupado pelo gs aps a subida? R: 7,72

2. Fundamentos da Termodinmica

Termodinmica: Relaciona as trocas de energia entre um sistema (gasoso) e o meio externo.

Essas trocas podem acontecer envolvendo calor, energia interna e trabalho.

Considerando um gs, num sistema fechado, contido num cilindro provido de um mbolo que

pode se deslocar sem atrito. Ao aquecer o sistema, o gs se expande e desloca o mbolo para cima.

O calor fornecido provocou o deslocamento do mbolo e o sistema realizou um trabalho contra o meio

exterior. O calor e o trabalho correspondem as trocas de energia.

Trabalho realizado (), segundo a fsica, igual ao produto da fora exercida sobre o mbolo F

pelo seu deslocamento d; e a presso P exercida pelo gs igual ao quociente da fora exercida

sobre o mbolo e a sua rea S.

aquecimento

= |F| |d| ; e P = F / S tem-se = P. S. d e sabendo queS. d =V a variao de

volume, podemos concluir que o trabalho: = P (V)= P(V2-V1)

Como a presso sempre positiva, o trabalho realizado assume o sinal da variao do volume.

Na expanso gasosa: Se Vi < Vf ; AV>0; >0; o gs est cedendo energia, sob a forma de

trabalho realizado pelo gs, para o meio exterior; Na compresso gasosa: Se V1>Vf ; AV0).

O sistema libera calor para o meio exterior (processo exotrmico; Q


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P

Volume

1 Lei da Termodinmica: A quantidade de calor trocada pelo gs com o meio ambiente igual a

soma do trabalho realizado pelo gs durante a transformao e a variao de energia interna de

sofrida por este gs (Q = U+ ).

Princpio da Conservao da Energia:. A energia pode ser transformada, mas no pode ser

criada nem destruda.

Exemplo:

A quantidade de calor em 100 cal provoca a realizao de trabalho de 80 cal e a variao de

energia interna com 20 cal.

O Primeiro princpio da termodinmica evidencia que a variao de energia depende apenas

dos estados inicial e final, sem depender do caminho seguido entre esses estados.

1 caminho: Q e

Estado inicial Estado final Q Q ; mas Q = Q

2 caminho: Q e

Energia interna: a energia sob qualquer forma que o sistema tem armazenado. Podemos destacar a energiacintica de translao das partculas e a energia cintica de rotao das partculas. Da pode-se concluir que aenergia interna varia diretamente com a temperatura. Um sistema gasoso troca energia com o meio atravs de

calor e trabalho. A diferena entre eles corresponde variao de energia interna (U ).

U= Q ; Q = U+

U = variao de energia interna ; U em funo da Temperatura: U= 3/2 n R TQ =Quantidade de calor trocado;

= Trabalho Trocado;

Presso

V1 V2


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APLICAES DO PRIMEIRO PRINCPIO DA TERMODINMICA S TRANSFORMAESGASOSAS

Transformao Isotrmica (T=0): Ocorre a temperatura constante.

Pela 1 Lei da Termodinmica: Q = U+ , porm U= 3/2 n R Te neste caso U = 0,

ento Q = , indicando que todo calor trocado com o meio transformado em trabalho.

Em um sistema gasoso, se ocorrer uma expanso (processo endotrmico; Q>0) e realiza

trabalho sobre ele (>0).

Em um sistema gasoso, se ocorrer uma contrao (processo exotrmico; Q 0.

P3

P1

Volume

Transformao Isobrica (P=0): Ocorre a presso constante.

Pela 1 Lei : Q = U+ ; e neste caso se T2 >T1, ento T > 0 e U= 3/2 n R T >0ocorrer aumento na temperatura (reao endotrmica e Q > 0), indicando uma expanso

Isotermas

Presso

V1


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gasosa. Se T1 >T2, ento T< 0 e U= 3/2 n R T 0), indicando uma expanso gasosa.

P

Volume

Transformao Adiabtica: Q = 0, portanto no existe troca de calor com o meio ;

Uma garrafa trmica um sistema termicamente isolado, pois suas paredes no permitem que haja

trocas de calor entre os lquidos colocados no seu interior e o meio externo.U= Q - Se Q = 0Concluso: U= -

- Se >0 : U


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3.Reaes Qumicas em Soluo Aquosa

Quando duas solues so colocadas em contato, pode ocorrer uma reao qumica.

Reagentes em proporo estequiomtricaConhecendo a composio e a concentrao dessas solues, podemos calcular a massa de

reagentes e produtos envolvidos na reao. O clculo estequiomtrico feito a base das leis de

reaes e executado com o auxlio das equaes qumicas correspondentes.

Regras fundamentais:

1.Escrever a equao qumica

2.Acertar os coeficientes desta equao

3.Estabelecer uma regra de trs entre a proporo estequiomtrica da equao e a proporo

dada no problema, obedecendo as relaes de:

Massa------------------massa ou

N moles--------------- N moles

Massa-------------------Volume gasoso

Volume gasoso -------------------Volume gasoso

Massa -------------------nmero de molculas

Analise o exemplo:

H3PO4(aq) + 3KOH K3PO4 + 3H2O

Va=300 mL=0,3 L Vb= 150mL=0,15 L Vfinal = (300+150) mL

Ma=0,5 ml/L Mb= 3 mol/L Vfinal = 0,45 L

na= 0,15 mol nb=0,45 mol

H3PO4(aq) + 3KOH K3PO4 + 3H2O

1 ml reage com 3 mols originando 1 ml e 3 mols

0,15 ml reage com 0,45 mols originando x ml e y molregra de trs

H3PO4(aq) K3PO4 H3PO4(aq) 3H2O

1 ml originando 1 ml 1 ml originando 3 ml

0,15 ml originando x ml e x = 0,15 mol; 0,15 ml originando y mol e y= 0,45 mols

Desta maneira, pode-se concluir que os reagentes foram todos consumidos. Agora utilizando estes

dados podemos responder as questes a seguir:

Qual a concentrao em mol/L da soluo final em relao :a) ao cido? zero

b) a base? zero


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Misturas homogneas apresenta apenas uma fase, ou seja, possuem as mesmas

caractersticas em todas as suas extenses. Podem ser consideradas como solues.

Ex: gua com sal dissolvido, lcool e gua, ar atmosfrico puro, ouro 18K e liga Cu-Ni.

Para diferenciar umas das outras, tomamos por base o tamanho das partculas das substncias

na mistura. A referencia ser o nm - nanmetro (10-9m).

Tambm podemos utilizar o (angstron), que corresponde a 10-10m.

Assim, 1 nm = 10 .

4.1.Soluo, disperso coloidal e suspenso

Soluo toda mistura homognea (aspecto uniforme) de duas ou mais substncias, queapresenta dois componentes principais, chamado de soluto e solvente.

O soluto sempre ir representar o componente que se encontra dissolvido em uma outra

substncia que, no caso, ser o solvente. Ainda com base na definio, possvel dizer que o soluto

sempre ser a espcie que se encontra em menor quantidade. Dessa forma, so homogneas e

chamadas solues as misturas que apresentam partculas de soluto (substncia que participa em

menor quantidade) de tamanho menor ou igual a 1 nm.

Na disperso coloidal:as partculas dispersas tm dimetro entre 1 e 100 nm

so agregados de molculas ou de ons comuns, ou macromolculas, ou macroons isolados

no se sedimentam sob a ao da gravidade, nem sob a ao dos centrifugadores comuns, mas sim

sob a ao de ultracentrifugadores

no so retidas por filtros comuns, mas o so por ultrafiltros

Exemplos: protenas em gua, amido em gua, gelatina em gua, neblina, fumaa e a maioria dos

colides naturais e Industriais - preparo de gelias, maionese, creme chantilly, leite, manteiga, tintas,

etc.

Efeito Tyndall: aquele observado quando a luz se dispersa ao se chocar com as partculas do

disperso. Este efeito pode ser observado quando a luz de um farol projetado na noite de neblina, a

luz torna-se difusa e o meio fica turvo; j a gua pura no desvia os raios da luz.

Na suspenso:

as partculas dispersas tm dimetro maior que 100 nm

so agregados de molculas ou de ons

sedimentam-se pela ao da gravidade ou dos centrifugadores comuns

so retidas pelo filtro comum e so detectadas a olho nu ou com o auxlio de microscpios comuns.


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4.2.Classificao das solues

Quanto ao estado fsico do solvente:

Slidas: ligas metlicas, tais como bronze (Cu+Sn) e lato (Cu+Zn);

Lquidas: Podemos ter um slido dissolvido em um lquido, ou ento, dois lquidos dissolvidos entre

si. So formados por uma ou mais substncias dissolvidas (soluto) num lquido (solvente). Seus

componentes no podem ser separados por filtrao. Sua separao pode ocorrer usando outros

processos fsicos, tais como a destilao.

Gasosas: ar atmosfrico;

Quanto condutividade eltrica ou natureza do soluto:

eletrolticas ou inicas; capazes de conduzir corrente eltrica, graas aos seus ons livres em

soluo, solutos de slidos inicos ou soluto molecular que sofra ionizao.

no-eletrolticas ou moleculares: no so capazes de conduzir corrente eltrica, pois no

forma seus ons livres em soluo.

Coeficiente de solubilidade: a quantidade de soluto que se encontra dissolvido em uma quantidade

padro (mnima) de solvente a uma determinada temperatura. Normalmente a quantidade de solvente

mais usada de 100g.

Quanto proporo soluto/solvente:

Dependendo da quantidade de soluto em relao quantidade

de solvente (coeficiente de solubilidade), as solues podem ser saturadas, insaturadas e

supersaturadas.

Soluo saturada: toda soluo em que o soluto atinge o seu coeficiente de solubilidade na

temperatura fornecida;

Soluo saturada com corpo de fundo: toda soluo em que a quantidade de soluto

dissolvida ultrapassa o coeficiente de solubilidade (ponto de saturao);

Soluo supersaturada: quando excede a quantidade mxima de soluto a ser dissolvida de

acordo com o coeficiente de solubilidade, sendo que o excesso de soluto dissolvido por variao de

temperatura.

Soluo insaturada: toda soluo em que a quantidade de soluto dissolvida no ultrapassa

o coeficiente de solubilidade (ponto de saturao).

Quando conhecido o coeficiente de solubilidade de um soluto em vrias temperaturas,

possvel apresentar os seus valores em um grfico que relaciona a solubilidade com a temperatura,

que passaremos a denominar de curva de solubilidade.


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Veja alguns exemplos:

CsNaCl= 36g/100g H2O 20OC

So necessrios 36g de NaCl (soluto) em 100g de gua (solvente) para formar uma soluo

saturada a20OC.CsNaCl= 35,7g/100g H2O 0

OC

So necessrios 35,7g de NaCl (soluto) em 100g de gua (solvente) para formar uma soluo

saturada a 0OC.

Analisando o grfico, possvel perceber que qualquer ponto situado esquerda da curva

ir representar a condio de supersaturao e qualquer ponto direita representar a condio de

insaturao. Alm disso, importante observar que todo ponto situado na curva indica que a soluo

est saturada.

Atividade

A tabela a seguir refere-se a solubilidade de uma determinada substncia nas respectivastemperaturas:

Temperatura (C) g/100g de H2O30 6050 7070 90

Uma soluo saturada desse sal foi preparada, utilizando-se 200g de gua a 70OC e a seguir foiresfriada a 30OC. com base nessas informaes, responda:


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1. Qual a massa de precipitado que ir se formar?

2. Qual a massa da soluo final?

3. Para dissolver 40g dessa substncia a 50O C, qual dever ser a massa de guanecessria?

4. (Fuvest-SP) Quatro tubos contm 20 mL de gua cada um a 20OC. Coloca-se nessestubos dicromato de potssio (K2Cr2O7) nas seguintes quantidades:

Tubo A Tubo B Tubo C Tubo D

Massa de K2Cr2O7 1,0 3,0 5,0 7,0

A solubilidade do sal, a 20OC, igual a 12,5g/100 mL de gua. Aps agitao, em quais tuboscoexistem, nessa temperatura, soluo saturada e fase slida?

5. (PUC-RJ) A tabela abaixo mostra a solubilidade de vrios sais, temperatura ambiente, emg/100 mL:

Substncia g/100 mL de H2ONitrato de prata 260

Sulfato de alumnio 160Cloreto de sdio 36

Nitrato de potssio 52Brometo de potssio 64

Se 25 mL de uma soluo saturada de um desses sais forem completamente evaporados, e oresduo slido pesou 13g, qual era o sal? R:nitrato de potssio

6. (UEL-PR) A 10OC a solubilidade do nitrato de potssio de 20,0g/100g de H2O. Umasoluo contendo 18,0g de nitrato de potssio em 50,0g de gua a 25OC resfriada a 10OC. Quantosgramas do sal permanecem dissolvidos na gua?

7. (FEI-SP) Tem-se 500g de uma soluo aquosa de sacarose (C12H22O11), saturada a 50OC. Qual a massa de cristais que se separam da soluo, quando ela resfriada at 30OC?R:55,6

Dados: Cs a 30OC = 220g/100g de H2O e Cs a 50OC = 260g/100g de H2O

8. (EEM-SP) Evapora-se completamente a gua de 40g de soluo de nitrato de prata,saturada, sem corpo de fundo, e obtm-se 15g de resduo slido. Qual o coeficiente de solubilidadedo nitrato de prata para 100g de gua na temperatura da soluo inicial ? R:Cs=60g/100g H2O

4.3.Concentrao de Solues; Diluio de Solues; Mistura de Solues;

Unidades de concentrao das solues

De acordo com a IUPAC, a quantidade de matria deve ser expressa em mols. Nas solues, a

concentrao pode ser determinada em mols, massa ou volume. O que realmente importa estabelecer

uma comparao entre a quantidade de soluto e a quantidade de solvente ou de soluo.

Os tipos mais comuns de concentrao so:


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Ttulo

Frao molar

Densidade absoluta

Concentrao comum ou em g/L

Concentrao molar ou molaridade

Concentrao comum (C): Determina a quantidade de massa de soluto (m1) em gramas por unidade

de volume (V) de soluo (L).

Atividade

01. Qual a concentrao de uma soluo contendo 40g de cloreto de sdio dissolvidos em

250 mL de soluo? R:160

02. Uma soluo foi preparada adicionando-se 40g de hidrxido de sdio em gua suficiente

para produzir 200 mL de soluo. Calcule a concentrao comum dessa soluo. R:200

03. Calcule a concentrao comum de uma soluo de nitrato de prata, sabendo que ela

encerra 120g do sal em 600 cm3 de soluo. R:200

04. Determine a massa de cido ntrico, em gramas, necessria para a preparao de 150

mL de uma soluo de concentrao 50g/L. R:7,5g

05. (Faap-SP) Calcule a concentrao, em g/L, de uma soluo aquosa de nitrato de sdio

que contm 30g de sal em 400 mL de soluo. R:7,5

Ttulo ou concentrao em massa/massa (T): Determina a quantidade de massa de soluto

(m1) em uma determinada quantidade de massa de soluo (m). No apresenta unidade.

Atividade

01.Calcular a porcentagem, em massa, de uma soluo formada, quando foram utilizados 40g

de cloreto de sdio para serem dissolvidos em 60g de gua. R: 40%

02. Uma soluo aquosa de hidrxido de sdio preparada, misturando-se 20g de soluto com

140g de solvente. Qual a porcentagem, em massa, do soluto na soluo? R: 12.5%


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Concentrao molar ou molaridade (Mr): a relao entre o nmero de mols do soluto (n1) e

o volume (V), em litros, da soluo.

01. Quantos litros de soluo de cloreto de sdio a 0,2M podem ser preparados a partir de

468g de cloreto de sdio? R: 40L

02. Qual a quantidade de soluto, em gramas, presente em 100mL de uma soluo 1M de HCl?

R: 3,65g

03. (UFRN) Qual a concentrao molar da glicose (C6H12O6) numa soluo aquosa que

contm 9g de soluto em 500mL de soluo? R: 0,1M

04. Qual a concentrao molar de uma soluo aquosa de cido sulfrico, sabendo-se queforam dissolvidos 49g do cido em 2L de soluo? R: 0,25M

05. (UFAC) Qual a molaridade de uma soluo aquosa contendo 36,5g de cido clordrico

(HCl) dissolvidos em gua at completar 2L de soluo? R:0,5M

06. Para preparar uma soluo de concentrao 0,2 mol/L, usando 15g de iodeto de sdio

(NaI), qual dever ser o volume dessa soluo, em litros? R: 0,5L

07. Ao dissolver 5,85g de cloreto de sdio em gua suficiente para 0,5L de soluo, calcule a

concentrao molar dessa soluo? R: 0,2M08. No preparo de uma soluo alvejante de tinturaria, 521,5g de hipoclorito de sdio (NaClO)

so dissolvidos em gua suficiente para 10L de soluo. Qual a concentrao molar da soluo

obtida? R: 0,7

09. (Vunesp-SP) Dissolveram-se 2,48g de tiossulfato de sdio penta-hidratado (Na2S2O3.5H2O)

em gua suficiente para se obter 100cm3de soluo. Qual a molaridade dessa soluo? R: 0,1M

% em volume:

_volume de soluto_volume de soluo

x 100

(s usada quando soluto e solvente so ambos lquidos ou ambos gasosos)

Frao molar do soluto (X1): a relao entre o nmero de mols do soluto (n1) e o nmero de

mols da soluo (n2).


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Frao molar do solvente (X2): a relao entre o nmero de mols do solvente (n2) e o

nmero de mols da soluo (n2)

Atividade

01. Calcular as fraes molares do soluto e do solvente em uma soluo que contm 117g de

cloreto de sdio dissolvidos em 324g de gua. R: 0,1 e 0,9

02. (FURRN adaptado) Qual a frao molar do soluto e do solvente de uma soluo preparada

tomando-se 3 mols de glicose e 97 mols de gua? R: 0,03 e 0,97

03. Qual a frao molar do componente B numa mistura contendo 4g de A (M=20g/mol) e 8,4g

de B (M=28g/mol)? R: 0,6

04. (U.F.Fluminense-RJ) Uma soluo contm 18g de glicose (C6H12O6), 24,0g de cido

actico (C2H4O2) e 81,0g de gua. Qual a frao molar do cido actico na soluo? R: 0,08

05. (Faap-SP) Uma soluo aquosa de NaCl apresenta 11,7% em peso de soluto. Determine

as fraes molares do soluto e do solvente nessa soluo. R: 0,0392 e 0,9608

Concentrao molal ou molalidade (W): a relao entre o nmero de mols do soluto (n1) e a massa,

em kg, do solvente.

Atividade01. Calcular a molalidade da soluo formada utilizando-se 171g de sacarose (C12H22O11) dissolvidos em 400g

de gua. R: 1,25

02. Determinar a massa de gua, em gramas, que deve ser utilizada para dissolver 0,2 mol de cloreto de sdio

e originar uma soluo 0,4 molal. R: 500g

Densidade absoluta (d): a razo estabelecida entre a massa e o volume dessa soluo.Assim, se a densidade de uma soluo de 10g/L, isso significa que cada litro de soluo

apresenta massa de 10g.V

md =


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Calcular a densidade absoluta de uma soluo que apresenta massa de 50g e volume de 200

cm3.d=?

m=50g

V=200cm3

Relao entre as unidades de concentrao e densidade

Relao entre concentrao comum e ttulo

Relao entre molaridade e ttulo

Relao entre molaridade e concentrao comum

Relao final

Atividade

01. Uma soluo de cido clordrico, de densidade 1,2 kg/L, contm 40% em massa, de HCl.

Qual a massa de gua, em gramas, existente em 1 L de soluo do cido, nessaconcentrao? R:720g


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02. (PUC-PR) A soluo aquosa de NaOH (soda custica) um produto qumico muito

utilizado. Uma determinada indstria necessitou usar uma soluo com 20% em massa de hidrxido

de sdio, que apresenta uma densidade de 1,2 kg/L. Qual a molaridade da soluo? R: 6M

03. O soro caseiro, recomendado para evitar a desidratao infantil, consiste em uma soluo

aquosa de cloreto de sdio (3,5 g/L) e de sacarose (11 g/L). Qual a concentrao molar do cloreto de

sdio nessa soluo? R: 0,06M

04. Num refrigerante do tipo cola, foi feita uma anlise qumica que determinou uma

concentrao de ons fosfato (PO4-3) igual a 0,15 g/L. Qual a concentrao de ons fosfato, em mols

por litro, nesse refrigerante? R: 1,57x10-3M

05. (Cesgranrio-RJ) Num exame laboratorial, foi recolhida uma amostra de sangue, sendo o

plasma separado dos eritrcitos, ou seja, deles isolado antes que qualquer modificao fosse feita naconcentrao de gs carbnico. Qual a concentrao em g/L, sabendo-se que a concentrao de CO2,

neste plasma, foi de 0,025 mol/L? R: 1,1

06. Considerando que o contedo de cido actico existente no vinagre de aproximadamente

3% em peso e que a densidade do vinagre 1 g/mL, qual a molaridade do cido actico existente em

um litro de vinagre? R: 0,5M

Diluio de solues: Diluir uma soluo nada mais do que acrescentar solvente a essa

soluo, alterando a relao soluto/solvente. Considerando que a massa do soluto a mesma,alterando apenas o volume da soluo, podemos ter as seguintes frmulas:

importante considerar que em toda diluio a concentrao final ser sempre menor que a

concentrao inicial.

Atividade

01. A uma amostra de 100 mL de hidrxido de sdio 20g/L foi adicionada gua suficiente

para completar 500 mL. Qual a concentrao, em g/L, dessa nova soluo? R: 4 g/L

02. (Vunesp-SP adaptado) Qual o volume, em mL, de uma soluo de cido sulfrico 15 mol/L

necessrio para preparar 500 mL de uma soluo aquosa de cido sulfrico de concentrao 3 M?

R:100 mL

03. Qual a molaridade de uma soluo de hidrxido de sdio, que foi obtida adicionando-se 80

mL de gua a 20 mL de outra soluo de concentrao 0,1M? R: 0,02M

04. (Osec-SP) Preparam-se 100 mL de uma soluo contendo 1 mol de cloreto de potssio

(KCl). Tomaram-se, ento, 50 mL dessa soluo e juntaram-se 450 mL de gua. Qual a molaridade da

soluo final? R: 1M


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05. (PUC-MG) Uma soluo de hidrxido de potssio (KOH) foi preparada dissolvendo-se

16,8g da base em gua suficiente para 200 mL de soluo. Dessa soluo, qual o volume que deve

ser diludo a 300 mL, para que a molaridade seja 1/3 da soluo original? R: 100 mL

06. (UFRN) Qual o volume de gua, em mL, que deve ser adicionado a 80 mL de soluo

aquosa 0,1M de uria, para que a soluo resultante seja 0,08M? R: 20

07. Em 300 mL de uma soluo de cloreto de sdio 0,2M, foi adicionada gua suficiente para

fazer um litro de soluo. Qual a molaridade da soluo final? R: 0,06M

08. (Cesgranrio-RJ) Uma soluo 0,05M de sacarose, contida em um bquer, perde gua por

evaporao at restar um volume de 100 mL, passando a concentrao para 0,5M. Qual o volume de

gua evaporado? R: 900 mL

Mistura de duas solues de mesmos solutos

Quando so misturadas duas solues formadas pelo mesmo soluto e pelo mesmo solvente,

observe que eles se comportam como se ocorresse uma diluio, sendo que a soluo resultante

ficar entre os valores das duas outras solues.

Atividade01. Duas amostras de solues aquosas de hidrxido de sdio uma de volume 200 mL e

0,15M e outra de volume 0,1L e 0,030M foram misturadas. Qual a molaridade da soluo final?

R:0,2M

02. 500 mL de uma soluo 1M de cido sulfrico e 1500 mL de uma outra soluo 2M do

mesmo cido foram misturados e o volume final foi completado a 2,5L pela adio de gua. Qual a

molaridade da soluo resultante? R: 1,4M

03. (Fesp-SP) Qual o volume, em mL, de uma soluo de hidrxido de sdio 1,5M, que deve

ser misturada a 300 mL de uma soluo 2M da mesma base, a fim de torn-la soluo 1,8M? R: 200

mL

04. 300 mL de soluo de hidrxido de amnio, com concentrao 3 g/L, foram misturados com

200 mL de outra soluo de mesma base, de concentrao desconhecida. Aps a mistura, foi obtida

uma soluo final contendo 4 g/L. Indique, respectivamente, quantos gramas de soluto h na primeira

soluo e qual o valor da concentrao desconhecida? R: 0,9g e 2,22 g/L

05. (UFAC) Qual a molaridade de uma soluo de hidrxido de sdio formado pela mistura de

60 mL de soluo a 5M com 300 mL de soluo a 2M? R: 2,5M


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06. Qual deve ser a massa de soluo de hidrxido de sdio cujo ttulo igual a 0,12, que deve

ser adicionada a 200g de outra soluo de NaOH, de ttulo igual a 0,20, para que seja obtida uma

soluo de NaOH de ttulo igual a 0,18? R: 66,66g

Mistura de duas solues de solutos diferentes que no reagem entre si

Devemos considerar cada soluto de modo independente na soluo final isto , como se o

outro soluto no existisse. Desse modo, tudo se passa como se cada soluo inicial sofresse uma

diluio, partindo de seu volume inicial e atingindo o volume da mistura. Sendo assim, podemos aplicar

as frmulas de diluio:

Lembre-se que ao calcular a concentrao de ons aps a mistura, deveremos considerar cada

on independente e somar aqueles que repetem na mistura.

Atividade

01. Misturando-se 100 mL de cloreto de sdio 70g/L e 200 mL de cloreto de potssio 40g/L,

quais sero as concentraes, em g/L, dessas duas substncias, na soluo final? R: 23,3 e 26,6

02. (UFRN) Quais as concentraes de Na+, K+, Cl-, de uma soluo formada a partir de 100

mL de soluo aquosa de cloreto de sdio 0,1M e 100 mL de soluo aquosa de cloreto de potssio0,1M? R: 0,05M; 0,05M e 0,10M

03. Misturando-se 50 mL de soluo 5M de nitrato de sdio (NaNO3) com 150 mL de soluo

2M de cloreto de potssio, quais sero as molaridades dessas duas substncias, na soluo final?

R:1,25M e 1,5M

04. (UFRJ) Misturou-se 100 mL de soluo aquosa de cloreto de potssio 0,1M com 100 mL

de soluo aquosa de cloreto de magnsio 0,1M. Quais as concentraes de K+, Mg+2, Cl-, na soluo

resultante? R: 0,05M; 0,05M e 0,15M

Mistura de duas solues de solutos diferentes que reagem entre si

Havendo reao qumica e no uma simples mistura, devemos resolver com auxlio do clculo

estequiomtrico e observar se no h excesso de um participante na reao.


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Exerccio resolvido

01. Juntando-se 200 mL de cido sulfrico 0,3M e 100 mL de hidrxido de potssio 1,2M.

Pergunta-se quais sero as molaridades da soluo final em relao ao cido, base e ao sal

formado.

H2SO4 + 2KOH K2SO4 + 2H2O

1mol 2mols 1 mol 2mols

Calculando o nmero de mols de cada reagente:

H2SO4 + 2KOH K2SO4 + 2H2O

1mol 2mols 1 mol 2mols

0,06mol 0,12mol 0,06mol 0,12mol

Molaridade final do H2SO4zero Molaridade final do KOH zero

Molaridade final do K2SO4

Atividade

01. Qual ser a molaridade da soluo final com relao ao sal formado, quando junta-se 0,3L

de cido clordrico 0,4M e 0,2L de hidrxido de sdio 0,6M? R: 0,24M

02. (FFC-BA) A 1L de soluo 0,1M de hidrxido de sdio adiciona-se 1L de soluo de cido

clordrico 0,1M. Qual ser o valor da massa slida quando a soluo resultante for levada secura at

que a mesma seja formada? R: 5,85g

03. (UFRN) Cada cm3de leite de magnsia contm 0,08g de Mg(OH)2. Quantos mols de HCl

do suco gstrico so neutralizados quando uma pessoa ingere 15cm3de leite de magnsia? R: 4x10-2

mol.

04. (UFF-RJ) Se 40 ml de HCl 1,6M e 60 mL de NaOH 2M so misturados, quais

concentraes molares de Na+, Cl

-e OH

-so encontradas, respectivamente, na soluo resultante?

R: 1,2; 0,64; 0,56.


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5.Propriedades Coligativas de solues

So propriedades relacionadas apenas ao nmero de partculas dispersas numa dada soluo,

independentemente da natureza destas partculas. Durante o estudo de cada uma das propriedadescoligativas, ser necessrio sempre comparar o comportamento da soluo com o respectivo solvente

puro.

Para ilustrar um exemplo de tal comparao, verifique que ao se aquecer gua pura, ao nvel do

mar, a temperatura de ebulio da gua (solvente puro) igual a 100OC. No entanto, quando se aquece

uma soluo aquosa de cloreto de sdio, percebe-se que o ponto de ebulio da gua sofre um

aumento. A elevao do ponto de ebulio da gua na soluo aquosa foi ocasionada pela presena do

soluto.

Com isso, percebe-se que a adio de um soluto sempre ir produzir efeitos em algumas

propriedades fsicas de um solvente, que so: aumento do ponto de ebulio, diminuio do ponto

de congelamento, diminuio da presso de vapor, aumento da presso osmtica.

Tais efeitos so conhecidos como efeitos coligativos, que dependem exclusivamente da

concentrao (quantidade) de partculas que se encontram dispersas em um solvente. Os efeitos

coligativos definem as quatro propriedades coligativas importantes que sero apresentadas em nosso

estudo. Estes fenmenos qumicos so classificados em: abaixamento da presso de vapor do solvente

(tonoscopia); elevao da temperatura de ebulio do solvente (ebuliometria); abaixamento da

temperatura de congelao do solvente (crioscopia) e presso osmtica (osmometria).

5.1.Presso de vapor e mudana de estado

Presso de vapor : a presso do vapor de A no equilbrio lquido (A)-vapor (A), a uma dadatemperatura.Quanto maior a presso de vapor a uma mesma temperatura, mais voltil o lquido.

Um lquido entra em ebulio temperatura em que a sua presso de vapor iguala-se presso

exterior. Assim, a 100C a gua tem presso de vapor igual a 1 atm. Portanto, sob 1 atm a gua entra

em ebulio a 100C.

A maioria dos slidos funde-se com expanso de volume. O gelo uma das poucas

excees, fundindo-se com contrao de volume.

O PF do gelo aumenta com a diminuio da presso, e vice-versa. Para a maioria dos

slidos, o PF aumenta com o aumento da presso, e vice-versa.

O PE de todas as substncias aumenta com o aumento da presso, e vice-versa.

As variaes dos PF so insignificantes com a variao da presso, porque no equilbrio

slido-lquido no h participante gasoso.


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As variaes dos PE so significativas com a variao da presso, porque no equilbrio

lquido- vapor h participante gasoso.

A presso de vapor depende da TEMPERATURA e da NATUREZA DO LQUIDO.Se as molculas esto presas fortemente ao lquido, a vaporizao difcil e a presso de

vapor pequena. Mas se, ao contrrio, as molculas esto presas fracamente no lquido, a

vaporizao ocorre facilmente e a presso de vapor grande. Por exemplo, veja que a 20C, a PMV

da gua 17,5 mmHg, enquanto que a PMV do lcool etlico 44 mmHg. Dessa forma, podemos

concluir que o lcool mais voltil que a gua.

Para quaisquer lquidos, quanto maior a temperatura, maior a capacidade de vaporizao e

maior a presso de vapor.

Propriedades fsicas de uma substncia Presso de vapor aumenta com a elevao de temperatura.

Temperatura de ebulio: temperatura na qual a presso mxima de vapor igual presso

ambiente.

Temperatura de fuso: geralmente aumenta com o aumento de presso; no caso da

gua, diminui.

Presso de vapor aumenta com a elevao de temperatura.

Para um mesmo lquido, a PMV aumenta medida que aumenta a temperatura. Por exemplo, a 27C, aPMV da gua 26 mmHg, e a 47C, 79 mm Hg.

No equilbrio, a velocidade de condensao iguala a

velocidade de vaporizao, isto , o nmero de molculas

que deixam o lquido fica igual ao nmero de molculas

que retornam para o lquido. A presso mxima de vapor

ou presso de vapor do equilbrio costuma ser indicada

apenas por presso de vapor.


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Temperatura de ebulio: temperatura na qual a presso mxima de vapor igual

presso ambiente.

Experimentalmente, a ebulio caracterizada pela formao de bolhas no lquido. Essas bolhas

vo at a superfcie e rebentam. A bolha, se formada no interior do lquido puro, contm somente

molculas no estado gasoso do lquido puro. Essas molculas exercem, ento, uma presso contra as

paredes internas da bolha. Consideremos uma bolha logo abaixo da superfcie do lquido.

Quanto maior a PMV nas condies ambientes, mais fcil se torna ferver o lquido, isto , quanto

menor for o ponto de ebulio, mais voltil ser o liquido. Assim, a 20C, a PMV da gua 17,5 mmHg

e o lcool, 44 mmHg. Veja o grfico:

Ao nvel do mar (1 atm = 760 mmHg), o lcool ferve a 78,3C, e a gua, a 100C. Observe no

grfico que, aumentando a temperatura, a PMV aumenta. a 78,3C, o lcool ferve, pois sua PMV se

iguala presso atmosfrica. A PMV da gua fica igual a 760 mmHg, a 100C.

Em uma panela de presso, a presso que existe sobre a superfcie do lquido est entre 1146

mmHg e 1500 mmHg, fazendo com que a gua ferva a uma temperatura maior que 100C.

Neste caso, podemos considerar, aproximadamente, que a fora

que empurra a bolha para o interior do lquido a que origina a presso

atmosfrica. Aquecendo o lquido, a presso de vapor na bolha aumenta

e, a uma certa temperatura, iguala-se presso atmosfrica, escapandodo lquido. Esta a temperatura de ebulio. Podemos ento definir

como Ponto de ebulio a temperatura na qual a presso de vapor do

lquido se iguala presso que existe sobre a superfcie do lquido.


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Diagrama de fases e o Ponto triplo

O diagrama de fases um grfico que relaciona as condies de temperatura e presso nas

quais uma substncia existe como slido, lquido ou gs.

Ponto triplo de uma substncia um estado no qual se estabelece o equilbrio slido- lquido-

vapor . Somente a uma determinada temperatura e presso, que varia de uma substncia para outra,

estabelece-se esse equilbrio triplo.

Presso(mmHg) Curva de fuso Curva de ebulio

Lquido

Slido Vapor

4,58 PONTO TRIPLO

Curva de sublimao

0,01 temperatura(C)

No caso da gua, esse equilbrio estabelece-se a, e somente a, 0,01C e 4,58 mmHg.

No existe lquido a uma presso inferior do respectivo ponto triplo. Assim, no existe gua

lquida a uma presso menor que 4,58 mmHg.

A uma presso inferior do ponto triplo, ocorre somente o equilbrio slido-vapor(sublimao).

Substncia que sublima presso ambiente tem a presso do ponto triplo acima da presso

ambiente (1 atm ao nvel do mar). Exemplo: gelo seco ou CO2 (s).

Em Santos, ao nvel do mar, onde a

presso atmosfrica 1 atm (760 mmHg),a gua entra em ebulio a 100C. Em

So Paulo, a presso atmosfrica

aproximadamente 700 mmHg e,

conseqentemente, a gua ferve a uma

temperatura menor que 100C.


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5.2. Relaes entre os efeitos coligativos:verificados numa soluo com a adio de um

soluto no voltil diminui a presso mxima de vapor e a temperatura de fuso e eleva a temperatura

de ebulio

Tonoscopia ou tonometria: representa o estudo do abaixamento da presso mxima de

vapor (PMV) de um solvente quando se adiciona a ele um soluto no-voltil. Em relao

presso de vapor de um solvente puro, pode-se dizer que sempre ela ser maior do que a

presso de vapor de uma soluo.

Presso(mmHg) Solvente puro

P Solvente na soluo

P

t temperatura(C)

A diferena entre a presso mxima de vapor do solvente puro e a presso mxima de vapor do

solvente em soluo denomina-se abaixamento da presso mxima de vapor. O abaixamento dapresso de vapor provocado pela adio de um soluto no-voltil pode ser calculado por meio da

seguinte expresso, conhecida como Lei de Raoult.

1

0

0

0

Xp

pp

p

p=

=

Atividade

01. Em uma soluo foram dissolvidos 150g de sacarose (M1=342 g/mol) em 750g de gua. Sabe-se

que a presso de vapor da gua pura no local onde se encontra a soluo igual a 190 mmHg.

Calcular o abaixamento relativo da presso mxima de vapor, o abaixamento absoluto da presso de

vapor e a presso mxima de vapor da soluo. R: 0,01; 1,9 mmHg e 188,1 mmHg

02. No preparo de uma soluo so dissolvidos 15g de uria (CON2H4) em 450g de gua, numa

determinada temperatura. Calcule a presso de vapor da gua na soluo, nessa temperatura,

considerando que a presso de vapor da gua pura seja igual a 23,54 mmHg. R=23,3 mmHg


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Ebuliometria ou ebulioscopia: o estudo da elevao da temperatura de ebulio de um

solvente quando se adiciona a ele um soluto no-voltil. O soluto no-voltil atrapalha a evaporao

das molculas, roubando-lhes energia cintica.Em relao ao ponto de ebulio de uma soluo,

possvel afirmar que ele sempre ser maior que o ponto de ebulio do solvente puro.

Com a variao da presso externa, ocorre variao da temperatura de ebulio.

Se tomarmos um solvente puro e uma soluo, observaremos que a soluo ferver a uma

temperatura superior temperatura de ebulio do solvente. O aumento da temperatura de ebulio,

aps adicionarmos soluto, denomina-se elevao da temperatura de ebulio.

Assim pode-se afirmar que: Quanto maior a quantidade de partculas dispersas em uma

soluo, maior ser o seu ponto de ebulio.

WKtttEeee.' ==

V

e

E

L

TRK

2.

= onde =E

K constante ebuliomtrica do solvente

=et t de ebulio do solvente e

et' = t de incio da ebulio do solvente


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=W molalidade da soluo; 2e

T = temp. termodinmica de ebulio do solvente; =V

L calor

latente de vaporizao do solvente.

Uma soluo tem ponto de ebulio varivel, pois, medida que o solvente vaporiza, a

concentrao da soluo restante aumenta, fazendo com que a temperatura de ebulio aumente.

Atividade

01. Calcular a temperatura de ebulio de uma soluo que contm 60g de glicose (C6H12O6)

dissolvidos em 500g de gua, sabendo que a temperatura de ebulio da gua pura de 100OC e a

constante ebuliomtrica de 0,52OC/molal. R=100,346OC

02. Que massa de uria (CON2H4) deve ser dissolvida em 200g de gua para que a temperatura

de ebulio da soluo seja igual a 100,26OC? Dado: KE=0,52OC/molal R=6g

03. Uma soluo de 16g de CaBr2em 800g de gua eleva de 0,13OC o ponto de ebulio dessa

soluo. Qual o grau de dissociao do brometo de clcio? Dado: Ke=0,52OC/molal R=75%

04. Calcular a temperatura de ebulio de uma soluo que contm 42,6g de sulfato de sdio

(Na2SO4), dissolvidos em 240g de gua, sabendo que a constante ebulioscpica da gua de

0,52OC/molal e que o grau de dissociao do sal de 30%. R=101,04OC

05. Em 40g de um certo solvente, cuja constante ebuliomtrica igual a 5O C/molal, foram

dissolvidos 2,67g de um composto molecular, provocando um aumento de 1,25 OC na temperatura de

ebulio do solvente. Calcule a massa molecular do soluto e a molalidade da soluo. R: 267 e 0,25

molal.

Criometria ou crioscopia: o estudo do abaixamento do ponto de congelamento (temperatura

de solidificao) de um solvente quando se adiciona a ele um soluto no-voltil. Em relao ao ponto

de congelamento de uma soluo, possvel afirmar que a soluo apresentar sempre ponto de

congelamento menor do que o do solvente puro


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WKtttCccc.' ==

S

c

C

L

TRK

2

.= onde =

CK constante criomtrica do solvente

=ct t de solidificao do solvente e ct' = t de incio da solidificao do solvente

=W molalidade da soluo; 2CT = temp. termodinmica de solidificao do solvente; =

VL calor latente de

solidificao do solvente

A criometria no cotidiano: Nos recipientes onde ficaro as bebidas para gelar, coloca-se gelo

e sal, pois o gelo e o sal formam uma mistura que funde a -22C (mistura euttica). Uma parte do gelo

derrete, pois a sua temperatura st acima de -22C. Sendo a fuso um processo endotrmico, a

temperatura da mistura gelo e sal abaixada, e assim as bebidas ficam mais geladas.

Curiosidades

A criogenia (gerao de frio) uma tecnologia que abrange a produo e a utilizao do frio

muito intenso (na faixa de -100C) por meio dos chamados gases criognicos (He, Ne, N2, Ar, O2, Kr,

Xe e CO2) que podem ser obtidos a partir da liquefao do ar atmosfrico e posterior destilao

fracionada. Entretanto, por razes econmicas, o hlio obtido em jazidas de gs natural e o gs

carbnico, da queima do gs natural ou nos processos de fermentao. Os gases mais utilizados so

o nitrognio (PE=-196C) e o gs carbnico (PE=-78C). O nitrognio usado rotineiramente em

conservao de tecidos, embries, esperma, vulos, etc e o gs carbnico, com o nome de gelo-

seco, em carrinhos de sorvete, na conservao de alimentos em acampamentos.

Atividade

01. O efeito crioscpico aplicado na produo de misturas refrigerantes, Na indstria de sorvetes,

por exemplo, emprega-se salmoura, uma soluo saturada de NaCl, para manter a gua lquida

abaixo de OC. Calcule a massa de NaCl com grau de dissociao = 100% que deve ser adicionada

por quilograma de H2O para que a mesma s comece a solidificar a -12C.Dado: kc = 1,86C/molal.

R=188,7

02. Nos pases que costumam ter um inverno rigoroso, adicionam-se anticongelantes gua do

radiador dos automveis para impedir que a expanso de volume que acompanha o congelamento da

gua rompa os alvolos do radiador. Do ponto de vista crioscpico, seriam timos anticongelantes sais

como MgCl2 , ou CaCl2, que em solues aquosas a 30% em massa congelam em torno de -50C.

Essas solues no entanto so inconvenientes, porque corroem o motor. Alternativamente,

empregam-se como solutos, etanol, glicerina ou etilenoglicol, e se obtm solues que congelamentre-10 e-25C. Calcule a massa de glicerina, C3H8O3, que deve ser adicionada por quilo de gua

para que a soluo s comece a solidificar a -10C, Dado: kc = 1,86OC/molal. R=494,6 g


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Osmometria ou osmoscopia: entende-se por osmose a passagem de um solvente (lquido) por meio

de uma membrana semipermevel, de um meio menos concentrado (diludo) para o meio mais

concentrado.

Para impedir a passagem do solvente para o meio mais concentrado, necessrio aplicar

uma presso sobre a soluo concentrada, que ser chamada de presso osmtica. Dessa forma,

podemos definir presso osmtica como a presso que se deve aplicar soluo para no deixar

o solvente atravessar a membrana semipermevel. A aplicao da presso osmtica s vlida

para solues diludas, nas quais a molaridade e, aproximadamente, igual molalidade.

Consideremos uma campnula hermeticamente fechada, contendo um bquer com gua pura e outro

bquer com uma soluo aquosa de glicose, conforme o desenho a seguir:

I II

A gua pura tem maior presso de vapor que a soluo aquosa de glicose, isto , a gua pura

evapora mais facilmente. Como conseqncia h uma transferncia de gua do bquer da direita para

o bquer da esquerda. Passado um tempo, teremos a seguinte condio:

Na osmose ocorre fenmeno semelhante. Admite-se que o solvente atravessa a membrana

semipermevel na forma de vapor, ocorrendo uma verdadeira destilao do mesmo. Evapora em um

lado e condensa no outro lado, conforme a figura II acima.

No podemos esquecer dos tipos de membranas:

o Permeveis: so aquelas que permitem a passagem tanto do solvente como do soluto;

o Semipermeveis: so aquelas que permitem apenas a passagem do solvente;

o Impermeveis: so aquelas que no permitem a passagem do soluto e solvente.

Osmose reversa:consiste em aplicar uma elevada presso para fazer com que a gua flua de uma

soluo mais concentrada para uma soluo menos concentrada, atravs de uma membrana


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semipermevel. Podemos utilizar a osmose reversa para obter a dessalinizao das guas dos

oceanos, j que a presso osmtica da gua do mar da ordem de 30 atm. Se aplicarmos uma

presso superior a 30 atm, o fluxo osmtico ser revertido e poderemos obter gua potvel.

Exerccios resolvidos

Uma soluo aquosa apresenta, num volume de 300 ml, 4g de NaOH e 1,17g de NaCl. Admitindo os

solutos 100% dissociados, calcule a presso osmtica dessa soluo a 27OC.

Dadas as solues aquosas:

I) Glicose 0,5M

II) Uria 1,0M

III) NaCl 0,5M (=100%)

IV) CaCl20,5M (=100%)

a)Qual delas entrar em ebulio sob uma temperatura maior?

b)coloque-as em ordem crescente, de acordo com suas temperaturas de congelao.

c)Em qual delas a presso osmtica ser maior?

Para resolver o exerccio, calcule o produto Mr.i.A soluo com maior valor de Mr.iter pontode ebulio maior, ponto de congelao menor e maior presso osmtica. Veja s:

a) a soluo IV ter efeitos coligativos mais intensos. Por exemplo, maior ponto de ebulio;

b) Quanto maior o produto Mr.i, mais intenso ser o efeito crioscpico, ou seja, menor o

ponto de congelao da soluo. Portanto, a ordem crescente das temperaturas de congelao :

IV


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c) Quanto maior o produto Mr.i, maior ser a presso osmtica. Portanto, a soluo IV ter

a maior presso osmtica.

***Pode-se concluir que solues com o mesmo produto Mr.i possuiro efeitos coligativos de

mesma intensidade. Assim, as solues II e III tem a mesma presso de vapor, fervem e congelam na

mesma temperatura e possuem a mesma presso osmtica (solues isotnicas).

Qual dever ser a concentrao molar de uma soluo de cloreto de clcio - CaCl2(=100%) tal

que seja isotnica de uma soluo 0,9M de NaCl (=100%) na mesma temperatura?

CaCl2 =100%; Mr=?; i=3 P=Mr.R.T.i

P=Mr.R.T.3

NaCl =100%; Mr=0,9M; i=2 P=Mr.R.T.i

P=0,9.R.T.2Atividade

01. A presso osmtica do sangue na temperatura do corpo, 37O C, de 7,62 atm.

Considerando todos os solutos do sangue como sendo moleculares, calcule a molaridade total do

sangue. R=0,3M

02. Eventualmente, a soluo 0,3M de glicose utilizado em injees intravenosas, pois tem

presso osmtica prxima do sangue. Qual a presso osmtica, em atm, da referida soluo, a

37OC? R=7,626 atm

03. Sabe-se que 2,8g de um composto orgnico so dissolvidos em benzeno, fornecendo 500 mL de

uma soluo molecular que, a 27OC, apresenta presso osmtica igual a 2,46 atm. Qual a massa

molar do composto orgnico? R=56

6.Termoqumica

a parte da Qumica que estuda as variaes de energia que acompanham as reaesqumicas.

Entalpia de um sistema (H): o calor trocado presso constante. No possvel determinar

diretamente a entalpia de cada substncia participante de uma reao, mas podemos determinar

experimentalmente a variao de entalpia (H), que ocorre numa reao qumica.

A variao de entalpia medida nas transformaes qumicas, utilizando a seguinte frmula:

H= Hp Hr, sendo que Hp a entalpia dos produtos e Hr a entalpia dos reagentes.

Fatores que afetam a variao de entalpiaTemperatura : O valor de H varia sensivelmente com a temperatura em que se deu a reao. Se

uma reao ocorre a uma temperatura X, obtm-se um HX.


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Presso: Para reaes envolvendo substncias gasosas, o valor de H varia de modo significativo a

presses na ordem de 1000 atm. Porm, no necessria levar em conta a variao de entalpia no valor

de H, j que as reaes so feitas sob presso atmosfrica normal (1 atm).

Quantidade de reagentes e produtos: Se a quantidade de reagentes, por exemplo, for dobrada, a

quantidade de calor ir dobrar tambm.

1 H2(g) + 1 Cl2(g) 2 HCl(g) H = - 44,2 kcal

2 H2(g) + 2 Cl2(g) 4 HCl(g) H = - 88,4 kcal

Fase de agregao:a energia das substncias aumenta progressivamente medida que elas passam

da fase slida para lquida e a fase gasosa(mais energtica).

2 H2(g) + 1 O2(g) 2 H2O(l) H = - 68,3 kcal

2 H2(g) + 1 O2(g) 2 H2O(g) H = - 57,8 kcalNuma reao exotrmica, quanto menos energtica for a fase de agregao dos produtos

formados, maior ser a energia liberada. Quanto mais energtica for a fase de agregao dos

produtos formados, menor ser a energia liberada, pois a energia ficar retida no produto. A H de

sntese de H2O(l) , em mdulo maior que a H2O(g) .

Variedade alotrpica: Em uma reao exotrmica ocorre que se o reagente na forma alotrpica mais

estvel (menos energtico) obtm-se menor quantidade de energia liberada.

C(grafita) + O2(g) CO2(g) H = - 94,00 kcalC(diamante) + O2(g) CO2(g) H = - 94,45 kcal

Presena de solvente: Quando dissolvemos uma substncia em um solvente qualquer, ocorre

liberao de energia na forma de calor.

1 H2(g) + 1 Cl2(g) 2 HCl(g) H = - 44,2 kcal

1 H2(g) + 1 Cl2(g)OH2 4 HCl(g) H = - 88,4 kcal

(cada 1 mol de HCl dissolvido em gua libera 18 kcal)

6.1.Classificao: Reao exotrmica e reao endotrmicaReao exotrmica: aquela que libera energia na forma de calor ou aquela em que o calor

considerado "produto" da reao. As reaes de combusto liberam energia para o ambiente. A

solidificao e a condensao so mudanas de estado fsico que liberam calor.

[Entalpia dos produtos] < [Entalpia dos reagentes] H < 0

A entalpia dos produtos menor que a dos reagentes, ou seja, apresenta H


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Veja que o sinal do H igual ao calor do primeiro membro e contrrio ao do segundo membro,

quando vem na prpria reao.

Reao endotrmica: aquela que absorve calor ou aquela em que o calor considerado

"reagente". A fotossntese, os cozimentos de nossos alimentos so exemplos deste tipo de reao. A

fuso e a vaporizao so mudanas de estado fsico que absorvem calor.

[Entalpia dos produtos] > [Entalpia dos reagentes] H > 0

A entalpia dos produtos maior que a dos reagentes, ou seja, apresenta H >0. Pode ser

representada de vrias formas:

Veja que o sinal do H igual ao calor do primeiro membro e contrrio ao do segundo membro,

quando vem na prpria reao.

Entalpia Reao exotrmica Entalpia Reao endotrmica

Hr reagentes Hp Produtos

Hp produtos Hr reagentes

Caminho da reao Caminho da reao

Equao termoqumica: a equao qumica acompanhada do valor do l, g, aq;

os estados alotrpicos, se houver;a temperatura e a presso.

Hr > HpH < 0 Hr < Hp

H > 0


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6.2. Entalpia Padro (H)

Por conveno, a entalpia padro de substncias simples na forma alotrpica mais estvel a

25C e 1 atm igual a zero (H0= 0).

gs hidrognio (H2) H =0 Carbono C(grafita) H = 0 Oxignio gs oxignio O2 H = 0

gs cloro (Cl2) H =0 C(diamante) H 0 gs oznio O3 H 0

Entalpia padro de formao ou Calor de formao, ou simplesmente entalpia de uma

substncia composta X, o 0fH da reao de formao de 1 mol de X a partir de seus elementos,

com H0= 0, ou seja, a quantidade de calor libertada ou absorvida na sntese total de um mol dessa

substncia a partir de seus elementos no estado padro.

H2(g) + Cl2(g) 1 HCl(g)0

)(HClfH = - 22,1 kcal

1 H2(g) + O2(g) 1H2O(l)0

)(guafH = - 68,3 kcal

Hreao= H (produtos) -H (reagentes)

Entalpia padro de combustoou Calor de combusto de uma substncia X a variao

de calor (H) que ocorre na reao de combusto completa de 1 mol da substncia X. a 25C e 1

atm de presso.

Entalpia padro de dissoluode uma substncia X o H do processo de dissoluo de 1

mol da substncia X numa quantidade de solvente suficientemente grande para que uma diluio da

soluo obtida no seja acompanhada de liberao nem de absoro de calor.

No caso do H de soluo de um composto slido (cristalino) em gua, temos:

H(soluo)= H(reticular)+ H(hidratao)

Entalpia padro de neutralizao ouCalor de neutralizao:

H+(aq)+ OH-(aq) H2O(l)

H = - 58 kJ

O calor de neutralizao constante (H = - 58 kJ) na neutralizao entre cidos fortes e bases

fortes. o calor da reao de neutralizao de um equivalente-grama de um cido ou um


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equivalente-grama de uma base. Para solues aquosas diludas, verifica-se que o calor de

neutralizao de cidos fortes com bases fortes aproximadamente 13,7 kcal.

1 Eg cido (aq) + 1 Eg base(aq) 1 Eg sal (aq) + H2O0

oneutralizaH

A constncia do valor da variao de entalpia no assim to surpreendente, porque, quando

cidos e bases fortes esto suficientemente diludos, a reao que ocorre apenas de H+com OH-.

Evidentemente que, em se tratando de cidos e bases fracos, o grau de ionizao ( ) j no se

aproxima dos 100% e o valor do H foge do valor previsto.

Energia de ligao a energia absorvida na quebra de 1 mol de ligao no estado gasoso. A

principal aplicao prtica permitir o clculo da variao de entalpia de reaes, conhecendo-se as

energias de ligaes. Veja esse exemplo, reagindo gs hidrognio e cloro, formando cloridreto.


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EXERCCIO RESOLVIDO

Calcular a variao de entalpia na reao: CH4+ 2O2CO2 + 2H2O, utilizando as entalpias deformao, em kcal/mol: CH4=17,9; CO2=94,1 e H2O=68,3.

Resoluo:

6.3.Lei de Hess

Lei de Hessou lei dos estados inicial e final - Hess determinou em 1840 a seguinte lei: "A

variao de entalpia envolvida numa reao qumica, sob determinadas condies experimentais,

depende exclusivamente da entalpia inicial dos reagentes e da entalpia final dos produtos, seja a

reao executada em uma nica etapa ou em vrias etapas sucessivas".

O H de uma reao s depende dos estados inicial e final e no depende dos estados

intermedirios.

O calor total liberado ou absorvido nas reaes sucessivas: AB e B C igual ao calor

liberado ou absorvido na reao AC. Outra maneira de dizer a mesma coisa que o calor liberado

ou absorvido na reao AC no depende do nmero de estados intermedirios.

Lembre-se que, ao multiplicar ou dividir os coeficientes de uma reao termoqumica por um

nmero qualquer, deve-se multiplicar ou dividir o valor deH desta reao pelo mesmo nmero.

Atividade

01. Calcule a Hda reao de formao do metano, dadas as reaes abaixo em condiespadro:

H2(g) + O2(g) H2O(l) 0 )(guafH = - 68,3 kcal

C (grafita) + O2(g) CO2(g) 0H = - 94,0 kcal

CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g + 2H2O(l) 0H = - 212,8 kcal


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Uma reao espontnea a que tende a ser a mais exotrmica (entalpia mnima ou menor

valor de H) e, ao mesmo tempo, a que tende a uma maior distribuio de matria e energia (entropia

mxima ou maior valor de S).

Energia Livre de Gibbs: A energia livre liberada numa reao a energia mxima que livre para

produzir trabalho til. Mede a relao entre a entalpia e a entropia atravs da equao de Gibbs e

prev a espontaneidade de uma reao qumica.

Equao de Gibbs

G = H - TS G = H - TS

G < 0 liberao de energia livre reao espontnea

G > 0 absoro de energia livre reao no-espontnea

G = 0 equilbrio

Energia gasta na organizao= TS

Uma vez que H e S variam muito pouco com a temperatura, temos que:

H S G

+ - + (sempre)

- + - (sempre)

+ ++-

quando H > TSquando H < TS

- -+-

quando |H| < |TS|quando |H| > |TS|

Calcule o valor de Gpara a reao: C2H 2(g)+ 2 H2(g) C2H6(g) temperatura de 100C, e determine

se esse processo ou no espontneo nesta temperatura.Dados: HfC2H 2(g)= + 54,2 kcal/mol; HfC2H6 (g)= - 20,2 kcal/mol; S H2(g= 31,2 cal/K mol;

S C2H 2(g)= 48 cal/K mol; S C2H6 (g) = 54,8 cal/K mol.

7.Cintica qumica

Estuda a velocidade das reaes qumicas e os fatores que a influenciam e a possibilidade de

controlar essa velocidade, tornando-as mais rpidas ou mais lentas. O estudo feito em reaes com

velocidade moderada, que pode ser acompanhada, como a decomposio trmica de sais, acombusto de vrios compostos orgnicos, a transformao de alimentos pela ao de bactrias.


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7.1.Teoria das colises

Partimos do princpio de que as partculas de uma substncia qumica no esto paradas. Elas

possuem uma determinada quantidade de energia e se movimentam. Este movimento faz com que se

choquem e pode fazer com que ocorra a reao. Para isto, se deve ter quebra de ligaes qumicas e

formao de novas ligaes, o que requer colises eficazes ou efetivas, nas quais so indispensveis

duas condies: coliso suficientemente energtica e orientao favorvel das molculas em choque.

Segundo a Teoria da Colises, o que determina a velocidade de reao a natureza e a quantidade

de choques entre as molculas dos reagentes.

Choques mal orientados, mesmo entre partculas ativadas, no conduzem reao, assim

como choques bem orientados entre partculas no ativadas tambm no conduzem. Dessa forma, o

choque deve ocorrer entre partculas ativadas em uma boa orientao.

7.2. Velocidade de reao

A velocidade de consumo de reagentes e formao de produtos a relao entre a

variao de sua quantidade ou de concentrao, e o tempo em que ela ocorre.

Vs=t

n

ou Vs=

[ ]

t

S

onde [ ]S = Concentrao da substncia S;

n = variao de n de mols; t = tempo decorrido

Velocidade mdia da reao o mdulo da velocidade de consumo de reagentes ou da

velocidade de formao de produtos, dividido pelo respectivo coeficiente da substncia na equao da

reao balanceada.

Dada a equao :1 N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)

Teremos a equao da velocidade mdia na reao de formao da amnia:


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)(reaomv = 12N

v

= 3

2Hv

= 2

3NHv

)(reaomv =[ ]t

N

2.1

1=

[ ]t

H

2.3

1=

[ ]t

NH

3.2

1

Dada a equao genrica :aA (g) + bB (g) cC (g)

)(reaomv =[ ]t

A

a

.1

=

[ ]t

B

b

.1

=

[ ]t

C

c

.1

Fatores que influenciam na velocidade da reao:

A temperatura O aumento da temperatura faz com que aumente a velocidade da reao. Ex.:Um

comprimido efervescente reage amais rpido com gua quente do que com a gua fria.No refrigerador, a

velocidade de decomposio de alimentos por microorganismos diminuda pela diminuio da

temperatura.

A concentrao das solues o aumento da concentrao de um reagente geralmente torna a

reao mais rpida.

O estado de diviso de um lquido quando em reao em sistema heterogneo - uma maior

superfcie de contato do slido com o reagente lquido produz maior velocidade de reao. Ex.: O

comprimido triturado reage mais rapidamente com a gua.

Natureza dos reagentes Quanto maior o nmero de ligaes a serem rompidas nos reagentes e

quanto mais forte forem estas ligaes, mais lenta ser a reao e vice-versa.

Presso: Se aumentarmos a presso (diminuindo o volume, por exemplo), aumentamos o nmero

de colises e, portanto, a velocidade da reao. Ex.: panela de presso. Aumentando a presso, haver um

aumento na temperatura de ebulio da gua dentro da panela, possibilitando assim um cozimento mais

rpido do alimento imerso.

Presena (concentrao e forma fsica) de um catalisador:

Catalisador: espcie qumica que acelera a velocidade de uma reao qumica. Os

catalisadores atuam reduzindo a energia de ativao, e por conseqncia, aumentando a velocidade.

Inibidor: espcie qumica que, juntamente com as molculas reagentes, faz com que estas

reajam a uma velocidade menor. So utilizados como conservantes de alimentos, pois eles retardam a

reao de decomposio. Por exemplo, podemos citar na margarina, a ao do conservante EDTA

clcico dissdico.


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2. Considerando o grfico, responda os nmeros que correspondem variao de entalpia e a

energia de ativao da reao inversa.

Resposta: Reao inversa a reao da direita para a esquerda. Dessa forma, o B o reagente

e o A o produto. O 5 a energia de ativao da reao inversa e a variao de entalpia

representada pelo 4.

3. Considere os seguintes processos: neutralizao de leite de magnsia no estmago,

oxidao de cobre, formando zinabre e ataque de cido muritico (HCl) em pedao de palha de ao.

Quem apresenta alta energia de ativao?

Resposta: Ter alta energia de ativao significa velocidade baixa, ou seja, reao muito lenta.

Isso quer dizer que somente a oxidao do cobre formando zinabre apresenta, pois uma reao

lenta. J os dois outros processos apresentam energia de ativao baixa, o que significa uma reao

rpida.

Atividade1. A combusto do gs de cozinha uma reao exotrmica, porm s se inicia ao receber

energia externa como, por exemplo, a da chama de um palito de fsforo. Como chamada a energia

fornecida pelo palito?

2. Observe o diagrama de energia e julgue as afirmativas:

I- O processo exotrmico;

II- A reao tem variao de entalpia igual a 30 kcal

III- A energia de ativao vale +130 kcal


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temperatura. Para dada reao, a constante de velocidade depende fundamentalmente da

temperatura, isto , variando a temperatura, varia o valor de k.

Quando um dos reagentes se encontra no estado slido, ou lquido em excesso, sua

concentrao no aparece na equao da Lei da ao das massas:

Os expoentes a e b na expresso de clculo da velocidade instantnea, na verdade, so

determinados experimentalmente. Existem reaes que ocorrem em vrias etapas, e a mais lenta

determina a velocidade da reao. Por exemplo:

Assim, os expoentes sero iguais aos coeficientes da equao balanceada somente para

reaes elementares, que ocorrem em uma nica etapa.

A ordem de uma reao dada pela soma dos expoentes aos quais esto elevadas asconcentraes na frmula da velocidade:

Meia-vida

Tempo necessrio para reagir a metade da quantidade de uma substncia.

A desintegrao radioativa reao de 1 ordem. A meia-vida constante e no depende da

quantidade do radioistopo.Catlise e catalisador

Catlise uma reao na qual toma parte um catalisador.

Catalisador uma substncia que aumenta a velocidade de uma reao, permanecendo

inalterado qualitativa e quantitativamente no final da reao.

A ao do catalisador abaixar a energia de ativao, possibilitando um novo caminho para a

reao. O abaixamento da energia de ativao que determina o aumento da velocidade da reao.

Catlise homognea:Catalisador e reagentes constituem uma s fase.


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Catlise heterognea :Catalisador e reagentes constituem duas ou mais fases (sistema

polifsico ou mistura heterognea).

Enzima uma protena que atua como catalisador em reaes biolgicas. Caracteriza-se

pela sua ao especfica e pela sua grande atividade cataltica. Apresenta uma temperatura tima,

geralmente ao redor de 37C, na qual tem o mximo de atividade cataltica.

Autocatlise: Quando um dos produtos da reao atua como catalisador. No incio, a reao

lenta e, medida que o catalisador (produto) vai se formando, sua velocidade vai aumentando.8. Equilbrio qumico

uma reao reversvel na qual a velocidade da reao direta igual da reao inversa e,

conseqentemente, as concentraes de todas as substncias participantes permanecem constantes.

Caractersticas do equilbrio qumico:

S pode ser atingido em sistemas fechados Em sistemas fechados, toda reao qumica reversvel Propriedades macroscpicas como densidade, cor, concentrao, massa, permanecem constantes. A velocidade da reao direta igual velocidade da reao inversa.

Como ocorre o equilbrio qumico:

No incio da reao, a velocidade da reao direta mxima pois, a concentrao de reagentes mxima.A quantidade de reagentes vai diminuindo e a velocidade da reao direta diminui.Os produtos vo sendo formados e a reao inversa se inicia.A velocidade da reao inversa vai aumentando, a medida que a quantidade de produtosaumenta.Num instante Te, as velocidades das reaes direta e inversa se igualam.O equilbrio foi atingido.

Grfico das reaes direta e inversa em funo do tempo

Velocidade Vd

Vi

Tempo

Constante de equilbrio: Quando as duas reaes reversveis atingem o equilbrio, o estado

de equilbrio definido pela constante de equilbrio KC.

Te

Vd = Vi 0


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reagentes produtos

aA + bB cC + dD [C]c[D]

d

Kc=

[A]a[B]

b

Kcno varia com a concentrao nem com a presso, mas varia com a temperatura.

Quanto maior o Kc, maiores so as concentraes dos produtos em relao s dos reagentes,

no equilbrio.

Quanto menor o Kc, menores so as concentraes dos produtos em relao s dos reagentes,

no equilbrio.

Equilbrios gasosos homogneos

A velocidade de reaes que envolve gases pode ser expressa em funo das presses

parciais de seus reagentes.

reagentes produtos

aA + bB cC + dD

(pC)c(pD)dKp=

(pA)a(pB)b

Kp= Kc(RT)n onde n = (c + d) - (a + b)

Equilbrios heterogneos: Os participantes slidos no entram na expresso do Kcnem do Kp(se houver).

C(s) + CO2 (g) 2 CO(g) (pCO)2Kp=

pCO2

Princpio de Le Chatelier: Quando se exerce uma ao sobre um sistema em equilbrio, eledesloca-se no sentido que produz uma minimizao da ao exercida.


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9.Deslocamento de equilbrio qumico

Equilbrio e concentrao

Um aumentoda concentrao de um participante desloca o equilbrio no sentido da reao

em que este participante consumido.

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Apostila de Físico-Química.pdf