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Soluções Soluções Curvas de solubilidade Curvas de solubilidade Conceitos iniciais Conceitos iniciais

Solucoes e Solubilidade

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Solucoes e Solubilidade

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Page 1: Solucoes e Solubilidade

SoluçõesSoluçõesCurvas de solubilidadeCurvas de solubilidade

Conceitos iniciais Conceitos iniciais

Page 2: Solucoes e Solubilidade

SoluçõesSoluções

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

Podem conter 2 ou mais Podem conter 2 ou mais componentescomponentes

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

Page 3: Solucoes e Solubilidade

Exemplos de soluçõesExemplos de soluções solução aquosa (água) de cloreto solução aquosa (água) de cloreto

de sódiode sódio solução alcoólica (etanol / álcool solução alcoólica (etanol / álcool

etílico) de iodo.etílico) de iodo. Qualquer mistura de gases (ar Qualquer mistura de gases (ar

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

Page 4: Solucoes e Solubilidade

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

Solução verdadeira: menor que 1nmSolução verdadeira: menor que 1nm ““Solução” coloidal: 1 a 100 nmSolução” coloidal: 1 a 100 nm Suspensão: maior que 100 nmSuspensão: maior 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

Page 5: Solucoes e Solubilidade

CARACTERÍSTICAS DAS CARACTERÍSTICAS DAS DISPERSÕESDISPERSÕES

Características Solução verdadeira Solução coloidal Solução grosseira

Homogeneidade da solução Homogênea Heterogênea Heterogênea

Visibilidade do disperso Não visível em nenhum aparelho Visível em ultramicroscópio Visível em microscópio comum

Sedimentação do disperso Não sedimenta Sedimenta apenas por meio de ultracentrífuga

Sedimenta espontaneamente ou por meio de centífuga

comum

Retenção do disperso em filtros Não é retido por nenhum tipo de filtro

É retido somente por ultrafiltros É retido por filtros comuns

Page 6: Solucoes e Solubilidade

SoluçõesSoluções

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 temperaturadada condição de temperatura

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

Page 7: Solucoes e Solubilidade

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

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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

Page 10: Solucoes e Solubilidade

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.

Page 11: Solucoes e Solubilidade

CURVAS DE SOLUBILIDADECS

(g/100g de água)

Comportamento normal

Comportamento anormal

CS1

T1T°C

Page 12: Solucoes e Solubilidade

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.

Page 13: Solucoes e Solubilidade

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° 18018030°30° 220220

Exercícios de fixação:

Page 14: Solucoes e Solubilidade

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

CS

d o K

NO

3

(g/ 1

0 0g

d e á

g ua )

0 10 20 30 40 50 60 Temperatura °C

120

100

80

60

40

20

0

20°CSolução aquosa

de KNO3

100g de KNO3

100g de

água

Exercícios de fixação:

Page 15: Solucoes e Solubilidade

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.

Exercícios de fixação:

Page 16: Solucoes e Solubilidade

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

Exercícios de fixação:

Page 17: Solucoes e Solubilidade

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

Page 18: Solucoes e Solubilidade

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 CSà quantidade estipulada pelo CS

Sol. Sol. SATURADASATURADA – possui uma quantidade– possui uma quantidade solubilizada de soluto é igual à indicada solubilizada de soluto é igual à indicada pelo CSpelo CS

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 CSque a estipulada pelo CS

SoluçõesSoluções

Page 19: Solucoes e Solubilidade

SoluçõesSoluções

Pontos A, B e C Pontos A, B e C indicam soluções indicam soluções insaturadasinsaturadas

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

O ponto D representa O ponto D representa solução super-solução super-saturadasaturada

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

Page 20: Solucoes e Solubilidade

Concentrações das SoluçõesConcentrações das Soluções Expressam a relação Expressam a relação

SoluçõesSoluções

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

Page 21: Solucoes e Solubilidade

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

Page 22: Solucoes e Solubilidade

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

Page 23: Solucoes e Solubilidade

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

soluçãosoluto / VmC soluçãosoluto VnM /

Conc. g/LConc. 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 / / MMMMsolutosoluto M M = = mmsolutosoluto / ( / (MMMMsolutosoluto x x VV))

Page 24: Solucoes e Solubilidade

SoluçõesSoluções

Diluição de SoluçõesDiluição de Soluções Método experimental que consiste em diminuir a concentração de uma solução Método experimental que consiste em diminuir a concentração de uma solução

original pela introdução de mais solvente à mesma. 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.

Page 25: Solucoes e Solubilidade

SoluçõesSoluções

Diluição de SoluçõesDiluição de Soluções

V1 – volume da solução inicial V2 – volume da solução finalm1 – massa da solução inicial m2 – massa da solução final V2 = V1 + Vsolv.

adicionado

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SoluçõesSoluções

Diluição de SoluçõesDiluição de SoluçõesTem-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

Page 27: Solucoes e Solubilidade

SoluçõesSoluções

Mistura de SoluçõesMistura de Soluções Podemos ter:Podemos ter:

- mistura de soluções com solutos iguais- mistura de soluções com solutos iguais- mistura de soluções com solutos diferentes- mistura de soluções com solutos diferentese que não reagem entre sie que não reagem entre si- mistura de soluções com solutos diferentes- mistura de soluções com solutos diferentese que reagem entre si e que reagem entre si

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

Page 28: Solucoes e Solubilidade

SoluçõesSoluções

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 soluto3: 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

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SoluçõesSoluções

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 representauma média ponderada das concentraçõesuma média ponderada das concentraçõesdas soluções misturadas.das soluções misturadas. Ademais, a concentração da soluçãoAdemais, a concentração da soluçãoresultante é, também, intermediária emresultante é, também, intermediária emrelação aos valores das concentrações dasrelação aos valores das concentrações dassoluções misturadas.soluções misturadas.

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SoluçõesSoluções

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 .. .. ..

Page 31: Solucoes e Solubilidade

SoluçõesSoluções

Mistura de Soluções - c/ SolutosMistura de Soluções - c/ Solutos 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 umprocesso de diluição com a mistura dasprocesso de diluição com a mistura dassoluções.soluções.

Considere o exemplo que é apresentadoConsidere o exemplo que é apresentado no próximo slide, para ilustração!no próximo slide, para ilustração!

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SoluçõesSoluções

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