Universidade do Vale do Para - PowerPoint PPT Presentation

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Universidade do Vale do Para

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Universidade do Vale do Para ba - UNIVAP Faculdade de Engenharias, Arquitetura e Urbanismo - FEAU Disciplina: X520068 Qu mica Geral I Profa. Eliandra de Sousa – PowerPoint PPT presentation

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Title: Universidade do Vale do Para


1
Universidade do Vale do Paraíba -
UNIVAP Faculdade de Engenharias, Arquitetura e
Urbanismo - FEAU
Disciplina X520068 Química Geral I
Profa. Eliandra de Sousa eliandra_at_univap.br
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Soluções
  • O mundo que nos rodeia é constituído por
    sistemas formados por mais de uma substância as
    misturas. As misturas homogêneas são denominadas
    soluções.
  • Soluções são misturas de duas ou mais
    substâncias
  • que apresentam aspecto uniforme.

Exemplo O ar que envolve a Terra é uma solução
gasosa formada, principalmente, pelos gases N2 e
O2.
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Soluções
Exemplo A água dos oceanos é uma solução líquida
na qual encontramos vários sais dissolvidos, como
o NaCl, MgCl2 e MgSO4, além de vários gases,
como, por exemplo, o oxigênio (O2).
Exemplo As ligas metálicas são soluções sólidas.
O latão (Cu Zn), por exemplo, é utilizado na
fabricação de instrumentos musicais.
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Soluções
  • Pelos exemplos, pode-se perceber que as soluções
    são sistemas homogêneos formados por uma ou mais
    substâncias dissolvidas (solutos) em outra
    substância presente em maior proporção na mistura
    (solvente).
  • Nos laboratórios, nas indústrias e no nosso
    dia-a-dia, as soluções de sólidos em líquidos são
    as mais comuns.
  • Exemplo soro fisiológico (água NaCl).
  • Nesses tipos de soluções, a água é o solvente
    mais utilizado, sendo conhecida por solvente
    universal. Essas soluções são denominadas
    soluções aquosas.

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Solubilidade e Curvas de Solubilidade
  • Ao preparar uma solução, isto é, ao dissolver um
    soluto em um dado solvente, as moléculas ou os
    íons do soluto separam-se, permanecendo dispersos
    no solvente.
  • Relação entre diferentes solutos e as
    características de suas soluções aquosas por meio
    de experimentos bem simples, feitos à mesma
    temperatura.

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Solubilidade e Curvas de Solubilidade
  • Ao compararmos as soluções A e B, notamos que o
    sal é menos solúvel que o açúcar e, a partir
    desse fato, podemos generalizar
  • Substâncias diferentes se dissolvem em
    quantidades diferentes, numa mesma quantidade de
    solvente, na mesma temperatura.
  • A quantidade máxima de sal (NaCl) que se
    dissolve em 100 g de H2O a 20 ºC é 36 g. Essa
    solução é denominada solução saturada.

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Solubilidade e Curvas de Solubilidade
  • Solução saturada é a que contém a máxima
  • quantidade de soluto numa dada quantidade de
    solvente, a uma determinada temperatura essa
    quantidade máxima é denominada coeficiente de
    solubilidade.
  • Logo, o coeficiente de solubilidade do NaCl
    obtido na situação B é 36 g de NaCl/100 g de
    água a 20 ºC.
  • Uma solução com quantidade de soluto inferior ao
    coeficiente de solubilidade é denominada solução
    não-saturada ou insaturada.

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Solubilidade e Curvas de Solubilidade
Se submetermos a aquecimento, sob agitação, o
sistema formado por 100 mL de água a que se
adicionam 50 g de sal, conseguiremos dissolver o
sal totalmente. Deixando o novo sistema esfriar,
em repouso absoluto, até a temperatura inicial
(20 ºC), teremos uma solução que contém maior
quantidade de soluto (50 g) do que a respectiva
solução saturada (36 g). Essa solução é
denominada supersaturada e é muito instável.
Agitando a ou adicionando a ela um pequeno
cristal de soluto, ocorrerá a precipitação de 14
g do sal, que é exatamente a quantidade
dissolvida acima da possível para saturação (36
g).
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Solubilidade e Curvas de Solubilidade
  • Conhecendo o coeficiente de solubilidade de uma
    substância, a diferentes temperaturas, pode-se
    construir um gráfico relacionando a solubilidade
    e a temperatura. Exemplo do cloreto de amônio
    (NH4Cl)

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Solubilidade e Curvas de Solubilidade
  • Nota-se que a solubilidade do NH4Cl aumenta com
    a elevação da temperatura (curva ascendente), que
    é o que se verifica com a maioria das substâncias
    não-voláteis.
  • Porém, existem substâncias sólidas que, ao serem
    dissolvidas em água, têm a sua solubilidade
    diminuída com a elevação da temperatura. Nesses
    casos, a curva de solubilidade será descendente.

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Solubilidade e Curvas de Solubilidade
Exemplo 1 O gráfico abaixo representa as curvas
de solubilidade das substâncias A, B e C. Com
base no diagrama, responda
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Solubilidade e Curvas de Solubilidade
a) Qual das substâncias tem sua solubilidade
diminuída com a elevação da temperatura? b) Qual
a máxima quantidade de A que conseguimos
dissolver em 100 g de H2O a 20 ºC? c)
Considerando apenas as substâncias B e C, qual
delas é a mais solúvel em água? d) Considerando
apenas as substâncias A e B, qual delas é a mais
solúvel em água?
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Solubilidade e Curvas de Solubilidade
e) Qual é a massa de C que satura 500 g de água a
100 ºC? Indique a massa da solução obtida (massa
do soluto massa do solvente). f) Uma solução
saturada de B com 100 g de água, preparada a 60
ºC, é resfriada até 20 ºC. Determine a massa de B
que irá precipitar, formando o corpo de fundo a
20 ºC.
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Aspectos Quantitativos das Soluções
Em laboratório, as soluções normalmente são
preparadas dissolvendo-se uma massa determinada
de soluto em uma certa quantidade de
solvente. Observações 1) Quando se prepara uma
solução utilizando uma pequena quantidade de
soluto sólido, verifica-se que o volume da
solução é praticamente igual ao volume de água
adicionado.
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Aspectos Quantitativos das Soluções
2) Para facilitar nosso trabalho, adotaremos o
índice 1 para indicarmos o soluto, o índice 2
para indicarmos o solvente, e os dados
relacionados à solução não conterão índices.
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Aspectos Quantitativos das Soluções
  • CONCENTRAÇÕES DAS SOLUÇÕES
  • Concentração comum (C) É a relação entre a
    massa do soluto e o volume da solução.

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Aspectos Quantitativos das Soluções
  • O rótulo do frasco ao lado indica que existem 50
    g de NiSO4 em 1,0 L de solução

Assim, tem-se
50 g de NiSO4 ------- 1,0 L de solução 25 g de
NiSO4 ------ 0,50 L de solução
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Aspectos Quantitativos das Soluções
  • Densidade da solução (d) É a relação entre a
    massa da solução e o seu volume.

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Aspectos Quantitativos das Soluções
  • O rótulo do frasco ao lado indica que 1,05 g da
    solução apresentam um volume de 1,0 mL, ou seja
    m 1,05 g e V 1,0 mL.
  • d ?

Assim, tem-se
1,05 g de solução ----- 1,0 mL de solução 1 050 g
de solução -----1 000 mL de solução (1,0 L) d
1,05 g/mL ou d 1050 g/L
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Aspectos Quantitativos das Soluções
  • Título (T) (?), porcentagem em massa e ppm

Esse tipo de concentração, que relaciona as
massas de soluto e solução, é um dos mais
utilizados nas indústrias químicas e
farmacêuticas
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Aspectos Quantitativos das Soluções
  • O rótulo do soro fisiológico indica que a
    porcentagem em massa é 0,9, ou seja, que existem
    0,9 g de soluto (NaCl) em cada 100 g de solução
    m1 0,9 g e m 100 g.

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Aspectos Quantitativos das Soluções
  • Atualmente, para indicar concentrações
    extremamente pequenas, principalmente de
    poluentes do ar, da terra e da água, usa-se a
    unidade partes por milhão, representada por ppm.
  • Assim, uma solução 20 ppm contém 20 gramas do
    soluto em 1 milhão de gramas da solução. Como a
    solução é muito diluída, a massa de solvente é
    praticamente igual à massa da solução. Então,
    quando trabalhamos com ppm, consideramos que a
    massa do solvente corresponde à massa da solução.

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Aspectos Quantitativos das Soluções
  • A relação matemática para a determinação do ppm
    pode ser dada por

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Aspectos Quantitativos das Soluções
Exemplo De acordo com a padronização
internacional, a água potável não pode conter
mais do que 5,0x104 mg de mercúrio (Hg) por
grama de água. Essa quantidade máxima permitida
de Hg pode ser expressa em ppm da seguinte
maneira
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Aspectos Quantitativos das Soluções
  • Título em volume e porcentagem em volume (?V)

Como é fácil medir o volume dos líquidos, a
concentração de suas soluções é freqüentemente
expressa em porcentagem em volume. No álcool
comum e nas bebidas alcoólicas, esta relação é
indicada em ºGL (Gay-Lussac)
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Aspectos Quantitativos das Soluções
  • O álcool comum apresenta uma porcentagem em
    volume de 96, o que quer dizer que existem 96 mL
    de álcool (etanol) em 100 mL de solução

O álcool comum ou álcool etílico hidratado pode
ser usado como combustível e desinfetante.
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Aspectos Quantitativos das Soluções
  • Concentração em mol/L ou concentração
  • molar ou molaridade (M)
  • É a relação entre o número de mol do soluto e o
  • volume da solução em litros.

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Aspectos Quantitativos das Soluções
  • Em cada 100 mL (0,10 L) de suco gástrico
    produzido pelo estômago durante o processo de
    digestão, existem 0,0010 mol de ácido clorídrico
    (HCl). A molaridade dessa solução é dada por

Estômago
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Aspectos Quantitativos das Soluções
  • RELAÇÕES ENTRE C, ?, d, M

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Aspectos Quantitativos das Soluções
  • DILUIÇÃO DE SOLUÇÕES

Uma solução pode ser preparada adicionando-se
solvente a uma solução inicialmente mais
concentrada. Este processo é denominado
diluição. A adição de mais solvente provoca
aumento no volume da solução a quantidade de
soluto, porém, permanece constante.
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Aspectos Quantitativos das Soluções
  • Como
  • Quantidade inicial de soluto Quantidade final
    de soluto

Pode-se ter as seguintes relações entre a solução
inicial e a final
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Mistura de Soluções
  • Mistura de soluções sem reação química
  • Mesmos soluto e solvente
  • Nota-se que na solução final a quantidade de
    soluto, a
  • massa da solução e o volume da solução
    correspondem às somas de seus valores nas
    soluções iniciais.

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Mistura de Soluções
  • Logo, para a solução final, tem-se

34
Mistura de Soluções
A partir desses fatos, algumas relações são
estabelecidas
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Mistura de Soluções
  • Para exemplificar o uso dessas fórmulas, vamos
    determinar a concentração da solução final no
    exemplo dado

36
Mistura de Soluções
  • Mistura de soluções sem reação química
  • Mesmo solvente com solutos diferentes

Nesse caso, o que ocorre é uma simples diluição
dos dois solutos, pois suas quantidades
permanecem constantes, porém dispersas num volume
maior. As concentrações finais dos dois solutos
serão menores que as iniciais.
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Mistura de Soluções
Na solução final
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Mistura de Soluções
  • Mistura de soluções com reação química

Na mistura de soluções formadas por um mesmo
solvente, porém com solutos diferentes, pode
ocorrer uma reação química. Essa possível reação
ocorre de acordo com uma proporção
estequiométrica. Isso nos permite determinar a
concentração desconhecida de uma solução por meio
de uma técnica conhecida por titulação.
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Mistura de Soluções
A titulação é muito usada no estudo das reações
ácido-base, com a ajuda de indicadores. Exemplo
Veja como se determina a concentração
desconhecida de uma solução aquosa de HCl, com
o auxílio de uma solução aquosa de NaOH de
concentração conhecida e do indicador
fenolftaleína.
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Mistura de Soluções
a) A solução de NaOH, de concentração conhecida,
contida na bureta, é adicionada a um volume
conhecido de solução de ácido clorídrico, de
concentração desconhecida, misturada previamente
com a fenolftaleína contida no erlenmeyer. b) A
formação de uma coloração rosa no erlenmeyer
indica que todo o ácido foi consumido pela base
adicionada. Nesse instante foi atingido o ponto
de equivalência nº de mol de H nº de mol de
OH e lemos na bureta o volume de NaOH gasto.
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Mistura de Soluções
Titulação da solução de concentração desconhecida
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Mistura de Soluções
Exemplo
Para o NaOH
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Mistura de Soluções
  • A reação que ocorre pode ser representada por

NaOH HCl ? NaCl H2O
proporção 1 mol 1 mol 1 mol
103 mol 103 mol 103 mol
  • Para neutralizar 103 mol de NaOH, devemos ter
    103 mol de HCl na solução de ácido.

Para o HCl
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Mistura de Soluções
  • Assim, a concentração mol/L da solução de HCl é
    0,04 M.

Pela titulação, foi possível determinar a
concentração da solução.
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