ESCOLA TCNICA AGULHAS NEGRAS

APOSTILA DE FSICOQUMICA ISOLUES E TERMOQUMICAElcio Morais dos Santos 13/02/2010

Estudo da solubilidade , concentrao , diluio e mistura de solues. Processos termoqumicos , entalpia , calor de reao, lei de Hess e energia das ligaes qumicas

NDICE1 - Tipos de misturas ......................................................3 2- Conceito de soluo......................................................4 3 - Solues diludas ......................................................5 4 - Solues saturadas .....................................................5 5 - Curva de solubilidade e coeficiente de solubilidade ....................5 6 - Exerccios .............................................................6 7 - Exerccios .............................................................7 8 - Algumas maneiras de se expressar a concentrao de uma soluo .........7 9 - Exerccios .............................................................8 10 - exerccios ...........................................................10 11 - Diluio das solues ................................................12 12 - Misturas de solues .................................................12 13 - Exerccios ...........................................................13 14 - Termoqumica .........................................................15 15 - Tabela de entalpia padro para algumas substncias....................16 16 - O estado fsico das substncias e a variao de entalpia .............17 17 - Exerccios ...........................................................17 18 - Energia de ligao ...................................................18 19 - Exerccios ...........................................................19 20 - Tabela de energia de ligao .........................................20 21 - Lei de Hess ..........................................................20 22 - Exerccios ...........................................................20

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ESTUDO DAS SOLUESTIPOS DE MISTURA As misturas so classificadas em trs categorias: suspenso, colide e soluo. Suspenso uma mistura formada por mais de uma fase em que as partculas constituintes, que podem ser grandes aglomerados de tomos, ons ou molculas, so visveis a olho nu (tm tamanho maior que 100 nm). Em uma mistura de gua e areia (figura abaixo), as partculas de areia so visveis a olho nu, pois tm tamanho mdio superior a 100 nm (1 nm = 10-9 m) e so constitudas de enormes aglomerados de tomos. Trata-se de uma suspenso.

Colide uma mistura cujas partculas tm tamanho situado entre 1 nm e 100 nm e so compostas por aglomerados de tomos, molculas ou ons somente visveis ao ultramicroscpio. Em uma mistura de gua e gelatina (figura abaixo), s possvel visualizar as partculas de gelatina com o auxlio de um ultramicroscpio. Cada partcula de gelatina tem tamanho mdio entre 1 e 100 nm, sendo constituda de aglomerados de molculas. Trata-se, tambm, de uma mistura heterognea.

Soluo uma mistura cujas partculas constituintes so tomos, molculas ou ons de dimenses menores que 1 nm, no sendo, portanto, visveis nem mesmo ao ultramicroscpio. Em uma mistura constituda de gua e acar (figura 3), as partculas de acar no so visveis nem sequer com o auxlio de um ultramicroscpio, pois so menores que 1 nm. Temos, agora, uma mistura homognea, pois composta s de uma fase.

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CONCEITO DE SOLUO As solues podem ser lquidas, slidas ou gasosas. Excetuando-se as bolhas de gs eventualmente presentes, todos os componentes de um refrigerante base de cola encontram-se dissolvidos na gua, constituindo uma mistura homognea, ou seja, uma soluo. Esse um exemplo de soluo lquida. Uma aliana de ouro 18 uma mistura homognea, ou seja, uma soluo contendo 75% de ouro e 25% de cobre. A aliana um exemplo de soluo slida. O ar atmosfrico (puro) um exemplo de soluo gasosa. Na seqncia destacaremos somente as solues lquidas, em particular as aquosas. Componentes de uma soluo Soluto e solvente so os termos usados para representar os componentes de uma soluo. Soluto a substncia que est sendo dissolvida. Solvente a substncia que efetua a dissoluo. A gua considerada o solvente universal por ser a substncia que dissolve a maior quantidade de solutos. O componente presente em maior quantidade o solvente e o presente em menor quantidade o soluto. ATENO:Adotaremos o ndice (1) para representar o soluto e o ndice (2) para o solvente. Caso no aparea nenhum ndice, o dado representar a soluo. Por exemplo: m1 = massa de soluto n2 = quantidade em mols do solvente V = volume da soluo

SOLUES (CONTINUAO)4

1 Solues diludas: quantidade de solvente.

apresentam apresentam

baixa

quantidade

de de

soluto soluto

em em

relao relao

2 Solues concentradas: quantidade de solvente.

elevada

quantidade

3 Solues saturadas: apresentam quantidade mxima e limite de soluto dissolvido em relao ao solvente a uma dada temperatura e presso. Em tais casos, se houver adio de mais soluto na soluo saturada, no haver dissoluo (no se dissolver). Para que haja continuidade na dissoluo, devemos alterar a presso e ou a temperatura. Portanto, uma soluo concentrada encontra-se no limite de sua solubilidade. Tal limite conhecido como coeficiente de solubilidade (CS). PODEMOS ENTO AFIRMAR QUE CS O VALOR NMRICO QUE INDICA A QUANTIDADE MXIMA DE SOLUTO QUE PODE SER DISSOLVIDA EM DADO SOLVENTE(GERALMENTE A GUA) EM UMA DETERMINADA TEMPERATURA E PRESSO. ATENO: Nota-se que a presso e a temperatura influenciam no valor do CS. OBSERVAO: Cada substncia temperatura e da presso. (soluto) apresenta CS caracterstico em funo da

CURVAS DE SOLUBILIDADE E COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE (CS)Podemos representar em um grfico a curva de solubilidade de uma substncia X em funo da temperatura (CS versus temperatura):

OBS1: A regio abaixo da curva de solubilidade a regio das solues insaturadas (diludas e concentradas). OBS2: A regio acima da curva de solubilidade corresponde s solues supersaturadas (instveis).

COMPLETE NO GRFICO ABAIXO, OS VALORES QUE ESTO FALTANDO:

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COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE (CS) g de soluto/100 g de gua

Temperatura (C)

CURVA DE SOLUBILIDADE PARA VRIAS SUBSTNCIAS

EXERCCIOS: a)Leia e anote em seu caderno o CS das substncias do grfico acima nas temperaturas de 10C,20C ,40C e 70C.( Lembre-se que o CS o valor mximo que se pode dissolver em gua na temperatura considerada). Nota-se que o CS expresso em gramas do soluto (g soluto) por 100 gramas de gua (100g de H2O) em uma dada temperatura, assim: Ex: CS do NaCl a 30C 36,5 g de NaCl/100g de H2O que de modo resumido pode ser escrito da seguinte forma: CS NaCl 36,5g/100g H2O a 30C.

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Baseado na informao do exemplo acima, podemos ento obter as quaisquer quantidades mximas que se podem dissolver de NaCl em gua na temperatura do exemplo. Se tivermos 36,5g de sal em 100g de gua, ento teremos 73g de sal em 200g de gua e assim por diante, mantendo-se a proporo na temperatura considerada. EXERCCIOS: 1 Observando o grfico da pgina anterior, responda: a)Qual o CS do cloreto de amnio a 50 C? b) Que quantidade mxima, em gramas, de cloreto de amnio que se pode dissolver em 450 gramas de gua na temperatura de 50C? c)E se trabalharmos com 500 gramas de gua a 50C que massa mxima podemos dissolver do cloreto de amnio? d) Deseja-se dissolver 9 gramas de cloreto de amnio em gua de modo formar soluo concentrada saturada a 50C,qual deve ser a massa de gua necessria? e) Para o nitrato de sdio a 40C qual a massa mxima que se pode dissolver em 100g de gua (CS)? E em 500 g de gua na mesma temperatura? f) Se trabalharmos a 25C, qual o valor do C S para o nitrato de sdio? E mantendo constante a temperatura, qual a quantidade de gua necessria para dissolver 80 g de nitrato de sdio no limite de solubilidade (CS)? g) Qual a quantidade em gramas de nitrato de potssio e de gua esto presentes em 400 g de uma soluo saturada deste sal a 40C?

ALGUMAS MANEIRAS DE SE EXPRESSAR A CONCENTRAO DE UMA SOLUODizer que uma soluo est muito concentrada ou muito diluda ou ainda pouco concentrada no serve como parmetro para compar-las. muito importante expressar sua concentrao por valores numricos que possam ser facilmente usados pelos profissionais que trabalham com as espcies qumicas. Existem varias formas de se expressar a concentrao das solues. As mais importantes so: Porcentagem em massa (p%), ttulo(t), densidade (d), porcentagem em volume (V %),partes por milho(ppm), concentrao em g/l(C),Molaridade(m),Frao molar(X),Molalidade(w) e Normalidade(N). 1 Ttulo (t ) :Expressa a concentrao de uma soluo pelo quociente entre a massa do soluto e a massa da soluo.Sendo assim pode ser descrita pela seguinte frmula matemtica: t = m1/m exemplo: soluo aquosa de sacarose de 0,25 de ttulo ( ou seja, t = 0,25 ). Observar que a grandeza acima no apresenta unidade, pois relaciona massa com massa e, deve apresentar valor entre 0(zero) e 1(um). 2 Porcentagem em massa (p%): um nmero expresso em porcentagem e corresponde ao ttulo (t) multiplicado por 100 (cem). Portanto deve ter valor entre 0(zero) e 100(cem).Sua frmula deve ser:

p% = t X 100

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Exemplo:soluo aquosa de hipoclorito de sdio a 6% em massa (ou seja, p% = 6% em massa) 3 Densidade(d) ou (): Corresponde a relao entre a massa da soluo, geralmente em gramas e o seu volume em litros ou cm3. Matematicamente temos:

d = m/v exemplo: soluo de cido sulfrico de densidade 1,09 g/cm3. EXERCCIOS: a- Determine o ttulo e a porcentagem em peso de uma soluo aquosa de nitrato de prata que contem 20 deste sal dissolvidos em 80 gramas de gua. b Calcule o ttulo de uma soluo aquosa contendo 45 g de glicose dissolvida em 500 g de gua. c Refaa o item 2 calculando a porcentagem em peso. d Que massa em gramas de soluto apresenta 400g de uma soluo cujo ttulo em massa 0,25 ? e Qual a proporo em massa soluto-solvente para uma soluo a 22% em peso ? f Calcule a densidade para uma soluo aquosa de massa 28g e de 50cm3.Expresse em seguida em g/l. 4 Porcentagem em volume (V%): Porcentagem em volume Na soluo aquosa de lcool de v% = 0,25 podemos (de modo anlogo ao que fizemos com o ttulo em massa) dizer que a porcentagem em volume do lcool nessa soluo 25%. Quando o ttulo em volume (v%) expresso em porcentagem, tem-se a porcentagem em volume do soluto na soluo. Portanto:porcentagem em volume relaciona o volume do soluto e o volume da soluo na mesma unidade multiplicado por 100. Obs.: em solues alcolicas esta grandeza conhecida como grau Gay-Lussac (GL ). Ex: soluo alcolica a 80% em volume (ou 80 GL). 5 Partes por milho (ppm): Partes por milho (ppm) em massa e em volume. Uma porcentagem de 1% significa "uma parte em cem". Por exemplo, uma pessoa em meio a um grupo de cem pessoas corresponde a 1% desse grupo. A porcentagem de 0,1% equivale a "0,1 parte em cem", o que o mesmo que "uma parte em mil". A porcentagem de 0,01% equivale a "uma parte em dez mil". E assim por diante. Para um soluto em concentrao muito pequena, o ttulo ou a porcentagem so nmeros muito pequenos. comum, nessas situaes, o uso da unidade partes por milho, representada por "ppm", que pode se referir ao ttulo em massa ou ao ttulo em volume. Vejamos um exemplo de cada. No controle de qualidade da gua, h vrios critrios para consider-la prpria ao consumo humano. Entre esses critrios est a concentrao de ons chumbo (Pb2+), que no pode ser superior a 0,05 ppm em massa. Isso significa que, se houver mais de 0,05 g de ons chumbo em 106 g (um milho de gramas) de lquido, essa "gua" considerada imprpria para consumo. A concentrao de 0,05 ppm em massa equivale a 0,000005% em massa.Portanto:

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PPM(ou ppm) o nmero de unidades do soluto para 1 milho de unidades de soluo na verdade o ttulo, j estudado. Ex: teor de cobre na gua no valor de 30 ppm. 6 Concentrao comum (C): Relaciona a massa do soluto em gramas(g) e o volume da soluo em litros(L).Pode ser escrita da seguinte maneira: C = m1/V Ex: soluo aquosa de cido ntrico de concentrao igual 20g/L. 7 - Frao molar (X): em solues que envolvem 3 ou mais componentes emprega-se a frao molar para se conhecer a concentrao de determinado componente em relao aos demais em funo do sistema(soluo). Para tanto devemos calcular o nmero de mols de cada componente do sistema. O conceito de frao molar dado pela relao entre o n de mols de um componente em relao ao n total de mols da soluo. Ex: para um sistema formado por trs substncias genricas A;B e C .Se desejarmos, por exemplo calcular a frao molar do componente A, devemos primeiramente calcular o n de mols de A;B e C para, em seguida, dividir o n de mols de A pela soma dos n de mols de A;B e C. Assim: XA = nA/ nA + nB + nc obs.: a frao molar um n entre 0 e 1(ex: 0,03)

8 - Molalidade (W): Relaciona o nmero de mols de soluto de uma soluo para cada 1 quilograma (1Kg) de solvente.Temos ento: W = (n1/m2(Kg)) OBSERVAES: A GUA OXIGENADA A gua oxigenada, normalmente comercializada em farmcias, na verdade uma soluo aquosa de perxido de hidrognio [H2O2(aq)], em cujo rtulo aparecem indicaes do tipo "10 volumes", "20 volumes"etc. A gua oxigenada uma soluo lquida incolor e transparente que pode apresentar aspecto viscoso em altas concentraes (100 volumes), sendo usada, neste caso, em laboratrios e indstrias. Na concentrao de 10 volumes, ela utilizada como agente bactericida nos ferimentos externos e em gargarejos, por apresentar ao antissptica. Em outras concentraes, tambm utilizada como alvejante de tecidos, peles de animais, plos e cabelos. Entre seus muitos usos, podem-se citar ainda: na indstria alimentcia, como conservante; na agricultura, como bactericida e fungicida de sementes; na restaurao de pinturas a leo, para regenerar as cores brancas que escurecem pela ao de alguns poluentes atmosfricos. As aplicaes da gua oxigenada esto relacionadas, na realidade, com a formao de tomos de oxignio (oxignio nascente: [0]), altamente reativo, produzidos na decomposio do perxido de hidrognio:

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Outra maneira bastante comum de representarmos a decomposio do perxido de hidrognio dada por: H2O2(aq) H2O(liq) + 1/2 O2(g)

Voc j deve ter notado que a gua oxigenada vendida em frascos escuros ou em plsticos opacos. Isso se deve ao fato de a luz ser um dos fatores responsveis pela sua decomposio (fotlise), na qual ocorre a liberao de gs oxignio. Assim, as concentraes das solues de gua oxigenada so definidas em funo do volume de O2(g) liberado (medido nas CNTP) por unidade de volume da soluo. Dessa maneira, uma gua oxigenada de concentrao 10 volumes libera 10 litros de O 2(g) por litro de soluo. Para obtermos 1 litro de uma soluo de gua oxigenada a 10 volumes, devemos dissolver uma massa (m1) de H202 em gua, que ir liberar, na sua decomposio, 10 litros de O2(g), medidos nas CNTP. A determinao da massa (m1) feita da seguinte maneira: Massa molar do H2O2 = 34 g.mol-1

1 H2O2(aq)

1 H2O(liq)

+

1/2 O2(g)

1 mol 34g m1 m1 = 30,3 g de H2O2(aq)

0,5 mol

ou:

11,2 L (nas CNTP) 10 L a 10 volumes

Assim, a massa m1 = 30,3 g de H2O2(aq) a necessria para produzir 10,0 litros de soluo de gua oxigenada a 10 volumes. Exerccios: 1 Calcule a frao molar do lcool etlico na mistura constituda por 100g de gua e 100g de lcool. 2 - Calcule a frao molar do lcool etlico na mistura constituda por 120g de gua e 80g de lcool e 100g de cido actico. 3 Determine a frao molar dos componentes da mistura constituda por 300g de gua e 880g de lcool e 250 g de cido actico. 4 Em uma mistura equimolar de gua em lcool etlico h 120 g de gua. Qual a massa em gramas de etanol na mistura? 5 Em mistura de dois componentes A e B, a frao molar de A, vale 0,25. Qual deve ser o valor da frao molar de B? 6 Determine a normalidade de uma soluo de cido sulfrico que apresenta 4,9 gramas deste cido diludos para 45 mL de soluo?

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7 - Determine a normalidade de uma soluo de hidrxido de magnsio que apresenta 55 gramas desta base diludas para 80 cm3 de soluo? 8 - Determine a normalidade de uma soluo de NaCl que apresenta 25 gramas deste sal dissolvidos em gua para 250 mL de soluo? 9 Quantos equivalentes h em 200 ml de soluo meio normal de cido sulfrico? 10 - Quantos miliequivalentes h em 2000 ml de soluo centinormal de cido sulfrico? 11 Qual a molaridade de uma soluo que contm 0,5 mol de um composto, dissolvido em 250 mL de soluo? a) 0,002 b) 0,2 c) 2 d) 4 e) 0,4 12 Assinale, entre as opes abaixo, qual a massa aproximada de soluto, contida em 100 me de uma soluo 1 M de NaCI: a) 116 g b) 58 g c) 11,6 g d) 5,8 g e) 58 mg 13 Qual o volume final de uma soluo 0,05 M de sulfato de alumnio que contm 3,42 g deste sal? Al = 27,0 S = 32,0 O = 16,0 14 Foi determinada a quantidade de dixido de enxofre em certo local de So Paulo. Em 2,5 m 3 de ar foram encontrados 220 microgramas de S0 2 . A concentrao de S0 2 , expressa em micrograma/m 3 , : a) 0,0111 b) 0,88 c) 55 d) 88 e) 550 15 A anlise de uma carga de batatas indicou a presena mdia de 1,0 x 10 -5 mol de mercrio por amostra de 25 g examinada. A legislao probe a comercializao ou doao de alimentos com teores de mercrio acima de 0,50 PPM (mg/kg). Determine se esta carga deve ser confiscada. Dado: massa molar do mercrio: 200 g/mol. 16 O isocianato de metila, H 3 CN = C = O, um lquido voltil e txico. Tolerase, no mximo, 5 x 10 -5 g do seu vapor por metro cbico de ar. a) Qual o nmero aproximado de molculas de H 3 CNCO por m 3 de ar na condio de tolerncia mxima? b) Qual o volume de ar necessrio para diluir com segurana o vapor proveniente da evaporao de 1 cm 3 do lquido? Dados: massa molecular do H 3 CNCO = 57 g/mol densidade do H3CNCO= 0,92 g/cm 3 nmero de Avogrado = 6,0 x 10 2 3

17 A concentrao de glicose (C 6H 120 6) na urina determinada pela medida da intensidade da cor resultante da reao deste acar com o cido 3,5 dinitrossaliclico. O grfico mostra a relao entre a concentrao da glicose em soluo e a intensidade da cor resultante. a) Calcule a concentrao, em gramas por litro, de uma soluo de glicose que, aps a reao, apresenta intensidade de cor igual a 0,8. a) Calcule o nmero de moles de glicose contido em 150 mL dessa soluo.

18 O mercrio um metal txico que pode ser absorvido pelos animais por via gastrointestinal, e cuja excreo lenta.A anlise da gua de um rio contaminado revelou uma concentrao de 5 x 10-5 M de mercrio. Qual a massa, aproximada em

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miligramas, de mercrio ingerida por um garimpeiro, ao beber um copo contendo 250 mL dessa gua? 19 A substncia qumica sacarose (C12H22011) comumente conhecida como acar. Para adoar uma xcara de caf usam-se, em mdia, 7 gramas de sacarose. Supondo que o volume final do caf adoado seja 50 cm3, calcule a concentrao molar, aproximada, de acar no caf. 20 Admitindo que a concentrao de cido actico no vinagre aproximadamente 6 g de cido actico (CH3COOH) em 100 mL de soluo, calcule a concentrao, em mol/L.

21 A gasolina automotiva, por regulamentao oficial, deve conter 221/4 de etanol, sendo tolerada variao de 21/4 em torno desse valor. Para determinar o teor de etanol colocam-se 50 cm 3 de gasolina em uma proveta, completando o volume a 100 cm3 com gua. Aps agitao e repouso, o aumento de volume da fase aquosa permite avaliar o teor alcolico do combustvel.

DILUIO DAS SOLUESEntende-se por diluio de uma soluo o processo fsico de adicionar certa quantidade de solvente, geralmente gua, a uma soluo. Nesse processo, a massa de soluto permanece constante, variando somente a quantidade de solvente. Isto se justifica, pois s houve adio de solvente.Portanto vale as relaes: massa inicial de soluto = massa final de soluto em outras palavras: (m1)concentrada = (m1)diluda (a) ou m 1 = C.V (b) levando a expresso (b) em ou ainda: (m1)inicial = (m1)final

como vimos anteriormente: C = m1 / V (a), temos:

(C.V )concentrada = ( C.V )diluda (c) . Mas fato que o volume da soluo diluda a soma do volume da soluo concentrada original com o volume adicionado de solvente. Assim temos:

CiVi = CfVf

mas como:

Vf = Vi + Vad

ento temos:

CiVi = Cf(Vi + Vad )

Exemplo: Calcule a concentrao final de uma soluo aquosa que apresenta inicialmente 250 ml a 25 g/l a qual foi adicionada 150 ml de gua.

MISTURA DE SOLUESQuando adicionamos uma soluo a outra, a concentrao fica alterada pois o volume da mesma e sua massa foi alterada. Neste caso pode acontecer vrias possibilidades, dais quais destacamos: a) as espcies no reagem entre si. b) h reao entre as espcies. Vamos destacar o caso "a" somente. Suponha duas solues "A" e "B" de mesmo solvente e de mesmo soluto que apresentam concentraes diferentes: Soluo "A" : volume VA e concentrao CA

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Soluo "B" : volume VB e concentrao CB Suponha que a soluo resultante tenha concentrao "C" e Volume "V". Ento vale a relao:

(VACA)+ (VBCB) = (VC)

mas

V = VA + VB

ento:

(VACA)+ (VBCB) = (VA + VB)C

Exemplo: Calcule a concentrao da soluo resultante da adio de 25 ml de soluo aquosa de NaCl 0,2 M a 90 ml de soluo aquosa do mesmo sal a 0,6 M. EXERCCIOS 1. Se adicionarmos 80 mL de gua a 20 mL de uma soluo 0,1 molar de hidrxido de potssio obteremos uma soluo de concentrao molar igual a: a) 0,010. b) 0,020. c) 0,025. d) 0,040. e) 0,050.

2. A uma amostra de 100 mL de NaOH de concentrao 20 g/L foi adicionada gua suficiente para completar 500 mL. A concentrao, em g/L, dessa nova soluo igual a: a) 2. b) 3. c) 4. d) 5. e) 8.

3. A 50 g de uma soluo de H2SO4 de 63% em massa so adicionados 400 g de gua. A porcentagem em massa de H2SO4 na soluo obtida : a) 7%. b) 9%. c) 10%. d) 12%. e) 16%.

4. O volume de gua, em mL, que deve ser adicionado a 80 mL de soluo aquosa 0,1 M de uria, para que a soluo resultante seja 0,08 M, deve ser igual a: a) 0,8. b) 1. c) 20. d) 80. e) 100.

5. Um qumico precisa preparar 80 mL de uma soluo cida 0,5 M e dispe de uma soluo cida 2,0 M. Calcule o volume da soluo cida 2,0 M que deve ser utilizado e o volume de gua que dever ser adicionado. 6. Na diluio de uma soluo, podemos afirmar que: a) a massa constante. do solvente permanece constante. b) a massa do soluto permanece

c) o volume da soluo permanece constante. tante.

d) a molaridade da soluo permanece cons-

e) a molalidade da soluo permanece constante. 7. Qual a molaridade final resultante da adio de 200 mL de gua pura a 200 mL da soluo de KOH 0,8 M? 8. Uma soluo contendo 5 mL de NaCI 1 mol/L diluda com gua suficiente para atingir o volume de 500 mL. A concentrao desta nova soluo : a) 0,002 mol/L. mol/L. b) 0,01 mol/L. c) 0,05 mol/L. d) 0,50 mol/L. e) 10

9. Como proceder para preparar um litro de uma soluo de um sal de concentrao 0,5 g/L dispondo de outra soluo, do mesmo sal, de concentrao 2,5 g/L? 10. 500 mL de uma soluo 1 M de H2SO4 e 1 500 mL de uma outra soluo 2 M de H2SO4 foram misturados e o volume final completado a 2 500 mL pela adio de H20. Identifique a alternativa que apresenta corretamente a molaridade ( M ) da soluo resultante:

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a) 1,5 M.

b) 1,4 M.

c) 1,2 M.

d) 1,6 M.

e) 1,8 M.

11.0,75 L de cido clordrico 4,0 M foi misturado com 0,25 L do mesmo cido 2.0 M. A molaridade da soluo resultante : a) 4,0 M. b) 3,5 M. c) 3,0 M. d) 2,5 M. e) 2,0 M.

12.Dispem-se de quatro recipientes I, II, III e IV contendo solues de um mesmo soluto, representadas no grfico pelos pontos A, B, C e D, respectivamente. Para se obter uma soluo de molaridade igual a 1,25 M, deve-se juntar os contedos dos recipientes:

a) I e II.

b) I e III.

c) II e III.

d) I e IV.

e) III e IV.

13. Em um balo volumtrico de 1000 mL, juntaram-se 250 mL de uma soluo 2,0 M de cido sulfrico com 300 mL de uma soluo 1,0 M do mesmo cido e completou-se o volume at 1000 mL, com gua destilada. Determine a molaridade da soluo resultante. 14.Um qumico precisa preparar 80 mL de uma soluo cida 3,0 M misturando duas solues de cido forte uma com concentrao 5,0 M e outra, 2,5 M. O volume necessrio da soluo 5,0 M : a) 8 mL. b) 10 mL. c) 16 mL. d) 20 mL. e) 32 mL.

15.Misturando-se 100 mL de uma soluo aquosa 0,1 M de NaCI com 100 mL de uma soluo aquosa de KCI, a soluo resultante deve apresentar concentraes molares de Na +, K+ e Cl-, respectivamente, iguais a: a) 0,05; 0,05; 0,10. d) 0,10; 0,20; 0,10. b) 0,10; 0,10; 0,10. c) 0,10; 0,10; 0,20.

e) 0,20; 0,20; 0,10.;

16.250 mL de soluo aquosa de cloreto de sdio (soluo 1) so misturados a 250 mL de soluo aquosa de cloreto de sdio (soluo 2) de densidade 1,40 g/mL e ttulo igual a 20% em massa. A concentrao final de cloreto de sdio 0,8 g/mL Calcule a massa de cloreto de sdio existente na soluo 1. a) 330 g. b) 130 g. c) 50 g. d) 100 g. e) 120 g.

17.Considere uma soluo contendo ons sdio e ons cobre II, cada um deles r concentrao 0,10 M. A concentrao dc ons negativos pode ser qualquer uma da seguintes, exceto: a) 0,15 M de ons nitrato. d) 0,30 M de ons nitrito. b) 0,15 M de ons sulfato. c) 0,30 M de ons cloreto. e) 0,30 M de ons acetato

TERMOQUMICA1 DEFINIO: ESTUDA AS REAES QUMICAS E O CALOR ENVOLVIDO EM TAIS REAES. 2 CLASSIFICAO DOS PROCESSOS TERMOQUMICOS: PROCESSOS ENDOTRMICOS E PROCESSOS EXOTRMICOS.

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2.1 - PROCESSO ENDOTRMICO: AQUELE QUE (S) OCORRE COM GANHO DE CALOR (Q). 2.2 PROCESSO EXOTRMICO: O PROCESSO QUE (S) OCORRE COM PERDA DE CALOR (Q). 3 CALOR E ENTALPIA: CALOR (Q) GRANDEZA TERMODINMICA ASSOCIADA AOS CORPOS QUE APRESENTAM DIFERENTES FORMA DE TEMPERATURAS. LIGAES O CALOR ESCOA E OU DO CORPO DE MAIOR E OS TEMPERATURA PARA O DE SE DE MENOR TEMPERATURA. ENTALPIA(H) A GRANDEZA TERMODINMICA ASSOCIADA A ENERGIA CONTIDA NA MATRIA NA INTERATMICAS UMA REAO INTERMOLECULARES TRANSFORMAO, OUTRAS TOMOS E INTERAES MOLCULAS DIVERSAS REARRANJAM NATUREZAS.QUANDO OCORRE

LIBERANDO OU GANHANDO ENERGIA. ESTA ENERGIA DENOMINA-SE ENTALPIA. OBS: NO SE PODE CALCULAR A ENTALPIA DE UM SISTEMA, MAS SIM A VARIAO DE ENTALPIA(H ). PODEMOS EXPRESSAR AINDA POR: H = HFINAL HINICIAL OU AINDA: H = HPROD - HREAG

4 A VARIAO DE ENTALPIA NUMERICAMENTE IGUAL AO CALOR EM UMA DADA REAO: Q = - H 4.1 PARA REAES EXOTRMICAS TEMOS: Q > 0 E H < 0 REAGENTES PRODUTOS Q + (> 0)

HHRREAGENTES

OBSERVAR QUE: HPROD < HREAG CASO DAS REAES DE COMBUSTO.

HP ...........................

PRODUTOS

TEMPO (OU ANDAMENTO DA REAO) 4.2 PARA REAES ENDOTRMICAS:

4.3 H NAS MUDANAS DE ESTADO FSICO: HSLIDO < HLQUIDO < HGASOSO

VEJA O GRFICO:

HHG GASOSO PERDA DE CALOR(PROC. EXOT.)- CONDENSAO HL LQUIDO PERDA DE CALOR (PROC. EXOT.) - SOLIDIFICAO HS SLIDO

ANDAMENTO DA REAO (TEMPO)

OBSERVAES:(a)- as grandezas entalpia(H), calor(Q) e trabalho(W), so expressas mesmas unidades. As mais usadas so Joule(J) e a caloria(cal).

na

(b) O joule a unidade internacional para calor,trabalho e entalpia. J a caloria a unidade prtica. A relao entre elas : 1cal = 4,184J.

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5 O estado padro: Em termoqumica trabalha-se com temperatura e presso de referencia. A esta condio chamamos de estado padro,e, a temperatura corresponde a 25 C e presso a 1 atm (760 mmHg. Resumindo temos: t=25 C p= 1 atm. 6 Entalpia Padro (H): J sabemos que entalpia a grandeza que associada a quantidade de energia interna da matria. No estado padro a entalpia de uma substncia dado por sua entalpia padro (H)ATENO: TODA SUBSTNCIA SIMPLES NA FORMA ALOTRPICA MAIS ESTVEL(MAIS COMUM) TEM H=0(ZERO).

Ex: O2 ; H2 ; Cgraf ; Srombico

O3 ; Cdiam ; Smonoclinico

7 Equao Termoqumica: Toda equao qumica devidamente balanceada que apresenta os estados fsicos e variedade alotrpica das substncias participantes, a temperatura, a presso do processo e a variao de entalpia ( H) nela envolvida chamada de equao termoqumica. ex: C(grafite) + O2(g) CO2(g)H = 394 Kj/mol ( 1 atm; 25C )

TABELA DE ENTALPIA PADRO DE FORMAO DE ALGUMAS SUBSTNCIAS EM Kcal/mol e Kj/mol

Exemplos de uso de equao: C2H2(g) + H2(g) C2H4(g)

Calcule o calor desenvolvido no processo: que ocorre no estado padro. 1C2H4(g)

soluo: devemos inicialmente balancear a equao. Vamos obter: 1C2H2(g) + 1 H2(g) consultando a tabela anterior, obtemos: calor de formao do C2H2(g) = + 227 kj/mol X 1 mol = 227 Kj

calor de formao do H2(g estvel.

= 0(zero) pois trata-se de substancia simples na forma alotrpica mais

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calor de formao do C2H4(g) Como H = HPROD - HREAG

= 51,9 Kj/mol X 1 mol = + 51,9 Kj H = 51,9 - (227 + 0) ou H = - 175,1 Kj

ento

O estado fsico das substncia e a variao de entalpia Ao analisar o estado fsico de uma substncia, constatamos que a fase gasosa apresenta maior energia enquanto que a fase slida menor energia.Isto se explica porque parte da energia do sistema destina a organizao estrutural de suas partculas. Ento, no estado slido baixo valor energtico enquanto que no estado gasoso elevado valor energtico responsvel pela grande movimentao das partculas (energia cintica principalmente). Ento: HSLIDO < HLQUIDO < HVAPOR veja o exemplo da reao envolvendo a formao da gua: H2(g) + 1/2 O2(g) H2O podemos obter a gua em um dos trs estados fsicos. Veja o grfico:

Exerccios:

1. Reao exotrmica aquela na qual: 1 h liberao de calor. 2 h diminuio de energia.

3 a entalpia dos reagentes maior que a dos produtos. 4 a variao de entalpia negativa. Esto corretos os seguintes complementos: a) Somente 1. b) Somente 2 e 4. c) Somente 1 e 3. d) Somente 1 e 4. e) 1, 2, 3 e 4 2. Considerando a reao de dissoluo do cloreto de sdio em gua: NaCl(s) + gua Na+(aq) + Cl-(aq) Podemos afirmar que este processo : a) exotrmico; b) endotrmico; c) isotrmico; d) atrmico; e) adiabtico. AH = -0,9 kcal/mol

3. No grfico a seguir esto representadas cinco transformaes:

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Quais dessas transformaes esto representadas corretamente? Justifique sua resposta. 4. A reao dos gases dixido de nitrognio com monxido de carbono produz os gases dixido de carbono e monxido de nitrognio, liberando no processo 227 kJ. A equao termoqumica que melhor representa o processo descrito : a) NO2(g) + C0(g) b) NO2(g) + CO(g) c) N20(g) + CO(g) d) N20(g) + CO(g) e) NO2(g) + CO(g) C02(g) + CO2(g) + C20(g) + CO2(g) + C20(g) + NO(g) NO(g) NO(g) NO(g) NO(g)H = -227 kJ H = +227 kJ H = +227 kJ H = -227 kJ H = +227 kJ

5. Considere o seguinte grfico:

De acordo com o grfico acima, indique a opo que completa, respectivamente, as lacunas da frase abaixo. "A variao da entalpia, H, .... ; a reao .... porque se processa .... calor." a) positiva, exotrmica, liberando. b) positiva, endotrmica, absorvendo. c) negativa, exotrmica, liberando. e) negativa, exotrmica, absorvendo. 6. Das substncias a seguir, quais apresentam entalpia (H) igual a zero sob presso de 1 atm e a 25 C? H20(l) CO2(g) 02(g) 03(g) Hg(l) C(grafita) Fe(S) CO(g) d)negativa, endotrmica, absorvendo.

7. A reao de formao da gua pode ser representada por: H2(g) + 1/2 02(g) 9' H20(1) AH = -286 kJ Sabendo que Hreao = (Hprodutos) (Hreagentes), calcule a entalpia da gua lquida [H20(l)].

ENERGIA DE LIGAOA variao de entalpia (H) pode ser calculada em quaisquer reaes qumicas, pois em todas elas ocorre quebra das ligaes existentes nos reagentes e formao de novas

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ligaes presentes nos produtos.Vamos estudar as energias envolvidas nas quebras e nas formaes das ligaes. Para que ocorra a quebra de ligao dos reagentes, necessrio o fornecimento de energia; logo, estamos diante de um processo endotrmico. medida que as ligaes entre os produtos se formam, temos uma liberao de energia, isto , o processo exotrmico. Portanto: quebra de ligao = fornecimento de energia = processo endotrmico enquanto que estabelecer ligaes qumicas = liberao de energia = processo exotrmico. Veja o esquema:

importante lembrar que a energia absorvida na quebra de uma ligao ser numericamente igual energia liberada na sua formao; porm, a energia de ligao definida para o processo de quebra de ligaes. Energia de ligao a energia absorvida na quebra de 1 mol de ligaes, no estado gasoso, a 25 C e 1 atm. Veja alguns exemplos:

A quebra de 1 mol de ligaes H H(g) absorve 436 kJ; dizemos, ento, que sua energia de ligao igual a +436 kJ/mol. b) 1 Cl Cl(g) Cl(g) + Cl(g) H = + 242,6 kJ Energia de ligao Cl-Cl(g) = + 242,6 kJ/mol

c) 1 H Cl(g) H(g) + Cl(g) H = + 431,8 kJ Energia de ligao H Cl(g) = + 431,8 kJ/mol d) Metano (CH4(g)):

EXERCCIOS: 1) Calcule a energia envolvida nos seguintes processos (todos sob condies normais: a) Combusto do n-Hexano.

b) Hidrogenao do eteno: C2H4(g)

+

H2(g)

C2H6(g)

c) C2H6(g)

+

HBr(g)

C2H5Br(g)

+

H2(g)

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TABELA DE ENERGIA DE LIGAO

LEI DE HESSA entalpia de muitas reaes qumicas no pode ser determinada experimentalmente em laboratrios. No possvel, por exemplo, determinar a entalpia de formao do lcool comum (etanol ou lcool etlico C2H60), pois no conseguimos sintetiz-lo a partir do carbono, hidrognio e oxignio. Assim, a entalpia desse tipo de reao pode ser calculada a partir da entalpia de outras reaes, utilizando-se a Lei de Hess, estabelecida pelo qumico suo G. H. Hess, em 1840: Lei de Hess: para uma dada reao, a variao da entalpia sempre a mesma, esteja essa reao ocorrendo em uma ou em vrias etapas. Assim, a variao da entalpia (H) em uma dada reao s depende dos estados inicial e final e independente dos estados intermedirios. Um exemplo simples da aplicao da lei de Hess consiste na passagem de 1 mol de H 20(l) para o estado gasoso nas condies do estado padro. Isso pode ser feito em uma nica etapa:

EXERCCIOS: 1. I. II. Considerando os processos: H2(g) + 1/2 02(g) H2O(l) H = -68,3 kcal e H2(g) + 1/2 O2(g) H2O(g) H = -57,8 kcal, 20

o valor de H para

H2O(g)

H2O(1)

:

a) +126,1 kcal b) -97,2 kcal c) -10,5 kcal d) -136,6 kcal e) -21,0 kcal 2. As entalpias padro de formao da gua nos estados lquido e gasoso so, respectivamente: -68,3 kcal e -57,8 kcal. A entalpia de vaporizao da gua a 25 C e 1 atm, em kcal, : a) -10,5 b) 126,1 3. S(rmbico) + O2(g) c) 10,5 SO2(g) d) -126,1 e) -57,8 H = -70,92 kcal/mol.

S(monoclnico) + O2(g) SO2(g) H = -71,03 kcal/mol. De acordo com as reaes representadas acima, a transformao de enxofre monoclnico em rmbico ocorre a partir da: a) absoro de 0,11 kcal/mol. b) liberao de 141,95 kcal/mol. c) absoro de 141,95 kcal/mol. d) liberao de 0,11 kcal/mol. e) absoro de 71,03 kcal/mol. 4. C(diamante) + O2(g) CO2(g) H = -94,5 kcal/mol C(grafite) + O2(g) CO2(g) H = -94,0 kcal/mol De acordo com as reaes representadas acima, a transformao de grafite em diamante se d com a: a) absoro de 188,5 kcal/mol. b) liberao de 188,5 kcal/mol. c) absoro de 94,0 kcal/mol. d) liberao de 0,5 kcal/mol. e) absoro de 0,5 kcal/mol. 5. Observe as equaes termoqumicas abaixo: MnO2(s) MnO(S) + 1/2 O2(g) H = 32,5 kcal MnO2(S) + Mn(S) 2 MnO(S) H = -59,5 kcal A entalpia de formao de MnO2(s) em kcal : a) -6,000 b) -27,00 c) -62,30 d) -124,5 e) -186,9 6. Sabendo-se que, na formao de uma molcula-grama de gua a partir do O2(g), desprendem-se cerca de 69 kcal, e , a partir do O3(g), desprendem-se aproximadamente 86 kcal, qual a entalpia de formao de oznio em kcal mol-1? 7. A entalpia de combusto da grafite a gs carbnico - 94 kcal/mol. A do monxido de carbono gasoso a gs carbnico - 68 kcal/mol. Qual o valor da entalpia de combusto da grafite a monxido de carbono gasoso, expressa em kcal/mol? 8. Um industrial descobriu um processo de obteno de uma substncia F(g) a partir de uma substncia A(g). Para verificar se sua produo rentvel, ele deseja saber quantas kcal/mol de A(g) ir gastar nesse processo. Com base nas seguintes reaes termoqumicas, nas CNTP, calcule a energia gasta no processo. A(g) + B(g) C(g) + D(g) H = + 65 kcal/mol de A E(g) + B(g) C(g) H = + 25 kcal/mol de E E(g) + D(g) F(g) H = - 10 kcal/mol de E 9. As variaes de entalpia envolvidas nas etapas de formao de NaCl(S) a partir dos tomos gasosos so: Na(g) Na+(g) + eH = +502,0 kJ/mol Cl(g) + e+

-

Cl-(g)

H = -342,0 kJ/mol

Na (g) + Cl (g) NaCl(s) H = -788,0 kJ/mol a) Calcule a variao de entalpia da reao: Na(g) + Cl(g) Na+(g) + Cl-(g) b) Calcule a variao de entalpia do processo global de formao de NaCI(s) a partir dos tomos gasosos.

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