Soluções Curvas de solubilidade Conceitos iniciais

SoluçõesSoluções

Curvas de solubilidadeCurvas de solubilidade

Conceitos iniciais Conceitos iniciais


Soluções são misturas homogêneas Soluções são misturas homogêneas (sempre monofásicas).(sempre monofásicas).

Podem conter 2 ou mais componentesPodem conter 2 ou mais componentes Meio dispersante – solventeMeio dispersante – solvente Material disperso – solutoMaterial disperso – soluto Podem se apresentar com diferentes Podem se apresentar com diferentes

´aspectos´ - sólido, líquido ou gasoso´aspectos´ - sólido, líquido ou gasoso

Exemplos de soluçõesExemplos de soluções

solução aquosa (água) de cloreto solução aquosa (água) de cloreto de sódio (NaCl)de sódio (NaCl)

solução alcoólica (etanol=álcool solução alcoólica (etanol=álcool etílico) de iodo (Ietílico) de iodo (I22))

Qualquer mistura de gases (ar Qualquer mistura de gases (ar limpo)limpo)

Ligas metálicas (aço, bronze, Ligas metálicas (aço, bronze, latão)latão)

CLASSIFICAÇÃO DAS DISPERSÕES CLASSIFICAÇÃO DAS DISPERSÕES (QUANTO AO TAMANHO DAS PARTÍCULAS DO (QUANTO AO TAMANHO DAS PARTÍCULAS DO

DISPERSO)DISPERSO)

Solução verdadeira: menor que 1nmSolução verdadeira: menor que 1nm ““Solução” coloidal: 1 a 100 nmSolução” coloidal: 1 a 100 nm Suspensão ou “Solução” Grosseira: Suspensão ou “Solução” Grosseira:

maior que 100 nmmaior que 100 nm

OBS: 1nm=10OBS: 1nm=10-9-9 m nm=nanometro m nm=nanometro

1 A= 101 A= 10-10-10 m A=angstron m A=angstron

CARACTERÍSTICAS DAS DISPERSÕESCARACTERÍSTICAS DAS DISPERSÕES

CaracterísticasSolução verdadeira

Solução coloidal

Solução grosseira

Homogeneidadeda solução

Homogênea Heterogênea Heterogênea

Visibilidade dodisperso

Não visível emNenhumaparelho

Visível emUltramicroscópio

Visível emMicroscópiocomum

Sedimentaçãodo disperso

Não sedimenta

Sedimentaapenas pormeio deultracentrífuga

SedimentaEspontanea-mente ou pormeio deCentífugacomum

Retenção dodisperso em

filtros

Não é retidopor nenhumtipo de filtro

É retidosomente porultrafiltros

É retido porfiltros comuns


Coeficiente de Solubilidade - CS Coeficiente de Solubilidade - CS Quantidade máxima de soluto solubilizávelQuantidade máxima de soluto solubilizável numa dada quantidade de solvente, a umanuma dada quantidade de solvente, a uma dada condição de temperatura e pressão.dada condição de temperatura e pressão.

Ex: CS(KNOEx: CS(KNO33) = 13,6 g/100 g de H) = 13,6 g/100 g de H220 a 00 a 0ooCC

Curvas de SolubilidadeCurvas de Solubilidade Indicam a dependência CS vs. temperaturaIndicam a dependência CS vs. temperatura

Coeficiente de Solubilidade - CS

Em geral é considerada como sendo a massa em gramas possível de ser solubilizada em 100 g de água, em uma dada Temperatura e pressão.

Obs. Quando a temperatura ou a pressão não são indicadas, considera-se a temperatura de 25°C e pressão de 1 atm.

1L de água a 0°C

1L de água a 0°C

1L de água a 0°C

357 g de NaCl

SOLUÇÕES Misturas Homogêneas

• CS do NaCl a 0°C = 35,7 g / 100g de H2O

• CS do NaCl a 25°C = 42,0 g / 100g de H2O

200 g de NaCl 400 g de NaCl

Saturada

Saturada com corpo de fundo

insaturada

SOLUÇÃO SUPERSATURADA

1L de água a 0°C

1L de água a 25°C

1L de água a 0°C

400 g de NaCl

Supersaturada

• A concentração na solução final está acima do CS do NaCl a 0°C.

CURVAS DE SOLUBILIDADE

CS (g/100g de água)

Comportamento normal

Comportamento anormal

CS1

T1T°C

Exercícios de fixação:Exercícios de fixação:1) A 18°C a solubilidade de uma substância X é

de 60g/100mL de água. Nessa temperatura 150g de X foram misturados em 200mL de água . O sistema obtido é:

a) Heterogêneo com uma fase.

b) Homogêneo com duas fases.

c) Uma solução aquosa com corpo de fundo.

d) Heterogêneo com três substâncias.

e) Apenas uma solução aquosa.

2) 160g de uma solução saturada de sacarose (C12H22O11) a 30°C é resfriada a 0°C. Qual a massa de açúcar cristalizada?

Dados:

Temperatura Temperatura °C°C

CS da sacarose CS da sacarose (g/ 100g de água)(g/ 100g de água)

0°0° 180180

30°30° 220220

Exercícios de fixação:Exercícios de fixação:

Para responder às questões 3) e 4) considere o gráfico e as informações apresentadas:

CS

do

KN

O3

(g/1

00g

de

águ

a)

0 10 20 30 40 50 60 Temperatura °C

120

100

80

60

40

20

0

20°C

Solução aquosa de KNO3

100g de KNO3

100g de

água


3) Essa mistura heterogênea, inicialmente a 20°C, é aquecida até 60°C. Dessa forma:

a) A solução aquosa torna-se insaturada.

b) A solução aquosa torna-se saturada e restam 5g de corpo de fundo.

c) A solução aquosa continua saturada, sem corpo de fundo.

d) A solução aquosa continua saturada e restam 20g de corpo de fundo.

e) A massa de KNO3 dissolvida triplica.


4) Uma maneira conveniente para se recuperar todo o KNO3 do sistema e obter o sal sólido e puro é:

a) Evaporar toda água, por aquecimento.

b) Agitar a mistura e depois filtrá-la.

c) Decantar a solução sobrenadante.

d) Resfriar a mistura a 0°C.

e) Aquecer a mistura a 40°C


SoluçõesSoluçõesCurvas com ponto(s) de inflexão referem-se a solutos ´hidratados´. Na temperatura da inflexão ocorre um decréscimo (total ou parcial) do número de moléculas de hidratação na fórmula do composto.

Curva ascendente – dissolução endotérmicaCurva descendente – dissolução exotérmica

Curvas de Curvas de SolubilidadeSolubilidade

Classificação das SoluçõesClassificação das Soluções

Sol. Sol. INSATURADAINSATURADA – aquela em que a – aquela em que a quantidade de soluto solubilizada é inferiorquantidade de soluto solubilizada é inferior à quantidade estipulada pelo CS (estável)à quantidade estipulada pelo CS (estável)

Sol. Sol. SATURADASATURADA – possui uma quantidade– possui uma quantidade solubilizada de soluto igual à indicada solubilizada de soluto igual à indicada pelo CS (estável)pelo CS (estável)

Sol. Sol. SUPER-SATURADASUPER-SATURADA – aquela em que a – aquela em que a quantidade solubilizada do soluto é maior quantidade solubilizada do soluto é maior que a estipulada pelo CS (instável)que a estipulada pelo CS (instável)



Pontos A, B e C indicam Pontos A, B e C indicam soluções insaturadassoluções insaturadas

Qualquer ponto sobre a Qualquer ponto sobre a curva indica solução curva indica solução saturadasaturada

O ponto D representa O ponto D representa solução super-saturadasolução super-saturada

Explique a proposta do gráfico, de se sair Explique a proposta do gráfico, de se sair de A e se chegar em Dde A e se chegar em D

Curva de SolubilidadeCurva de Solubilidade

Insaturação

Supersaturação

Concentrações das SoluçõesConcentrações das Soluções

Expressam a relação Expressam a relação


solventeousoluçãodeQdesolutodeQde /

As formas de expressão das concentrações incluem:As formas de expressão das concentrações incluem:

- as que - as que nãonão utilizamutilizam volume de solução volume de solução

- as que - as que utilizamutilizam volume de solução volume de solução

Concentrações Concentrações queque nãonão envolvemenvolvem volume de volume de soluçãosolução

Qde. de soluto / Qde. de solução ou solventeQde. de soluto / Qde. de solução ou solvente

soluçãosoluto mm /soluçãosolutosoluto / nnX

1i

iX

Fração em massa ou títuloFração em massa ou título Fração em mols ou Fração em mols ou

Fração em quantidade de matériaFração em quantidade de matéria

Conc. mol/kgConc. mol/kgsolventesolutol mnM /

soluçãosolventesolvente / nnX

(É a “antiga” concentração molal ou molalidade)(É a “antiga” concentração molal ou molalidade)

% em massa ou %(m/m) = % em massa ou %(m/m) = x 100 x 100

É importante mencionar que, além da % (m/m)É importante mencionar que, além da % (m/m) ou % em massa [a massa, em gramas, do solutoou % em massa [a massa, em gramas, do soluto em 100 g de solução], outras porcentagens ouem 100 g de solução], outras porcentagens ou frações são possíveis, como:frações são possíveis, como:

% (m/v):% (m/v): massa, em gramas, de soluto em 100 massa, em gramas, de soluto em 100 mL de soluçãomL de solução

% em mol ou % molar do soluto:% em mol ou % molar do soluto: X Xsolutosoluto x 100 x 100 - - raciocínio idêntico se aplica a % em mol do solvente -raciocínio idêntico se aplica a % em mol do solvente -

% em volume ou % (v/v):% em volume ou % (v/v): V Vsolutosoluto/V/Vsolução solução x 100 x 100

Concentrações Concentrações queque nãonão envolvemenvolvem volume de volume de soluçãosolução

Qde. de soluto / Qde. de soluçãoQde. de soluto / Qde. de solução

soluçãosoluto / VmC soluçãosoluto VnM /Concentração Comum g/LConcentração Comum g/L Concentração em quantidade de Concentração em quantidade de

matéria/L ou conc. mol / Lmatéria/L ou conc. mol / L

É a “antiga” concentração molarÉ a “antiga” concentração molar

ou molaridadeou molaridade

Concentrações Concentrações queque envolvemenvolvem volume de volume de soluçãosolução

nnsolutosoluto= = mmsolutosoluto / / MMMMsolutosolutoM M = = mmsolutosoluto / ( / (MMMMsolutosoluto x x VV))

D = m solução / V solução

Densidade g/L (Obs: note que m e V são da solução)Densidade g/L (Obs: note que m e V são da solução)

ATENÇÃO:


Diluição de SoluçõesDiluição de Soluções

Método experimental que consiste em diminuir a concentração de uma Método experimental que consiste em diminuir a concentração de uma solução original pela introdução de mais solvente à mesma. solução original pela introdução de mais solvente à mesma.

Em tal procedimento, a massa de soluto presente no meio permanece Em tal procedimento, a massa de soluto presente no meio permanece inalterada.inalterada.

Diz-se que uma solução é “mais diluída” quanto menor for a sua concentração.Diz-se que uma solução é “mais diluída” quanto menor for a sua concentração.



V1 – volume da solução inicial V2 – volume da solução final

m1 – massa da solução inicial m2 – massa da solução final V2 = V1 + Vsolv.

adicionado



Tem-se: C1 = msoluto /V1 msoluto = C1 V1

C2 = msoluto /V2 msoluto = C2 V2

Como msoluto é mantida durante a diluição, logo:

De forma similar podemos obter:

M: conc. mol/L

: fração em massa

C1 V1 = C2 V2

M1 V1 = M2 V2

1 m1 = 2 m2


Mistura de SoluçõesMistura de Soluções

Podemos ter:Podemos ter:

- mistura de soluções com solutos iguaismistura de soluções com solutos iguais

- mistura de soluções com solutos diferentes- mistura de soluções com solutos diferentes

e que não reagem entre sie que não reagem entre si

- mistura de soluções com solutos diferentes- mistura de soluções com solutos diferentes

e que reagem entre si e que reagem entre si

O nosso interesse é pelo primeiro caso !!!O nosso interesse é pelo primeiro caso !!!


Mistura de Soluções c/ Solutos IguaisMistura de Soluções c/ Solutos Iguais 1: solução inicial1: solução inicial

2: sol. a ser misturada a 1, de mesmo soluto2: sol. a ser misturada a 1, de mesmo soluto

3: solução resultante da mistura 1 + 23: solução resultante da mistura 1 + 2

Como mComo msolutosoluto(3) = m(3) = msolutosoluto(1) + m(1) + msolutosoluto(2), logo:(2), logo:

De forma similar obtemos:De forma similar obtemos:C3V3 = C1V1 + C2V2

M3V3 = M1V1 + M2V2

3m3 = 1m1 + 2m2


Mistura de Soluções c/ Solutos IguaisMistura de Soluções c/ Solutos Iguais

É importante observar que, o valor daÉ importante observar que, o valor da

concentração da solução final representaconcentração da solução final representa

uma média ponderada das concentraçõesuma média ponderada das concentrações

das soluções misturadas.das soluções misturadas.

Ademais, a concentração da soluçãoAdemais, a concentração da solução

resultante é, também, intermediária emresultante é, também, intermediária em

relação aos valores das concentrações dasrelação aos valores das concentrações das

soluções misturadas.soluções misturadas.


Mistura de Soluções - c/ SolutosMistura de Soluções - c/ Solutos

Diferentes que Reagem Entre SiDiferentes que Reagem Entre Si

Neste caso trata-se de um problema deNeste caso trata-se de um problema de

Cálculo Cálculo

EstequiométricoEstequiométrico ..

..

..



Diferentes que Não Reagem Entre SiDiferentes que Não Reagem Entre Si

Quando os solutos não reagem entre si,Quando os solutos não reagem entre si,

cada um deles acaba passando por umcada um deles acaba passando por um

processo de diluição com a mistura dasprocesso de diluição com a mistura das

soluções.soluções.

Considere o exemplo que é apresentadoConsidere o exemplo que é apresentado

no próximo slide, para ilustração!no próximo slide, para ilustração!



Diferentes que Não Reagem Entre SiDiferentes que Não Reagem Entre Si

Exemplo:Exemplo:

Sol. 1 – 100 mL, c/ 5 g de NaCl – CSol. 1 – 100 mL, c/ 5 g de NaCl – C11 = 50 g/L = 50 g/L

Sol. 2 – 100 mL, c/ 50 g de KCl – CSol. 2 – 100 mL, c/ 50 g de KCl – C22 = 50 g/L = 50 g/L

Com a mistura, tem-se 5 g de NaCl em 200 mLCom a mistura, tem-se 5 g de NaCl em 200 mL

do meio do meio Conc. para tal soluto na solução final Conc. para tal soluto na solução final

é 25 g/L (< que Cé 25 g/L (< que C11; o NaCl sofreu uma diluição).; o NaCl sofreu uma diluição).

O mesmo é observado para o KCl!O mesmo é observado para o KCl!

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