Soluções Químicas

1. Prof. Nunes Universidade Federal do Ceará Centro de Ciências Departamento de Química Orgânica e Inorgânica Química Geral e Orgânica Soluções Químicas Prof. Dr. José Nunes da Silva Jr.1 nunes.ufc@gmail.com DQOI - UFC

2. Solução Prof. NunesO que é uma solução?Líquido em que estão diluídas substâncias solúveisLíquido no qual estão dissolvidos sais, extratos e outras substâncias solúveis2 DQOI - UFC

3. Mistura x Solução Prof. Nunes Uma mistura tem duas características definidoras: 1) sua composição é variável, e 2) mantém algumas propriedades de seus componentes.Nesta unidade, vamos nos concentrar nas soluções, o tipo mais comum demistura, a solução solução. A solução é uma mistura homogênea onde não há fronteiras separando seus homogênea, componentes. Em outras palavras, uma solução existe como uma única fase. A mistura heterogênea tem duas ou mais fases.3 DQOI - UFC

4. Mistura x Solução Prof. Nunes Quase todos os gases, líquidos e sólidos que formam nosso mundo são misturas - duas ou mais substâncias fisicamente misturadas mas não misturadas, quimicamente combinadas. Misturas sintéticas como o vidro e sintéticas, sabão, sabão geralmente contêm relativamente poucos componentes componentes, Enquanto que misturas naturais como naturais, água do mar e do solo são mais solo, complexas, muitas vezes com mais de ais 50 substâncias diferentes diferentes.4 DQOI - UFC

5. Mistura x Solução Prof. Nunes Misturas vivas, tais como árvores e alunos são as mais complexas, até alunos, mesmo uma simples célula bacteriana contém bem mais de 5000 diferentes compostos. compostos5 DQOI - UFC

6. Solução Prof. NunesAs soluções podem existir em qualquer dos 3 estados da matéria matéria:Gasoso: ar atmosféricoLíquido:Líquido água com gásSólido: ouro 24 quilates6 DQOI - UFC

7. Componentes da Solução Prof. NunesAs soluções são compostas de soluto e solvente solvente.Soluto é o gás ou sólido, no caso de um gás ou sólido dissolvido em um líquido; é o componente em menor quantidade nos demais casos.Solvente é o líquido, no caso de um gás ou sólido dissolvido em um líquido; é o componente em maior quantidade nos demais casos.7 DQOI - UFC

8. Preparação de Soluções Prof. NunesQuais são os motivos práticos para se preparar soluções??? maior mobilidade das espécies em reações químicas; mensurar pequenas quantidades de massas; entre outros tantos....8 DQOI - UFC

9. Soluções Gasosas Prof. NunesEm geral, gases e vapores que não reagem entre si misturam-se em todasas proporções para formar soluções gasosas. gasosasO ar atmosférico é um exemplo:9 DQOI - UFC

10. Soluções Líquidas Prof. NunesPodem ser preparadas pela dissolução de de: um gás em um líquido CO2 + água = água com gás líquido: um líquido em outro líquido: água + álcool absoluto = álcool 70% um sólido em um líquido: NaCl + água = salmoraÉ também possível se obter uma solução líquida pela mistura de 2 sólidos sólidos: liga K-Na: com % de sódio de 10-50%. Na:10 DQOI - UFC

11. Soluções Sólidas Prof. NunesPodem ser preparadas pela dissolução de de:a) um gás em um sólido: H2 + níquelb) um líquido em um sólido: amálgama de prata (Hg em Ag)c) um sólido em um sólido: Cu + Zn (bronze) a) b) c) Níquel de Raney11 DQOI - UFC

12. Solubilidade Prof. Nunes Solubilidade: Solubilidade: é a quantidade de substância que se dissolve numa determinada quantidade de solvente, a uma determinada temperatura, para formar uma solução saturada. Exemplo: Exemplo: NaCl(s) + H2O Na+(aq) + Cl-(aq) ) S NaCl (20oC) = 36g/100mL 36g/100mL menos que 36 g 40g 100 ml 20 oC 4g insaturada saturada12 DQOI - UFC

13. Solução Saturada Prof. Nunes Exemplo: Exemplo: NaCl(s) + H2O Na+(aq) + Cl-(aq) ) S NaCl (20oC) = 36g/100mL 36g/100mL13 DQOI - UFC

14. Soluções Super-saturadas Super- Prof. Nunes Em condições especiais é possível solubilizar uma quantidade superior ao determinado pela solubilidade do composto. Neste caso, obtemos uma solução super-saturada super-saturada. ) = 36g/100mL 45g Trata-se de uma situação instável, onde uma pequena perturbação provoca a imediata precipitação do soluto.14 DQOI - UFC

15. Concentrações de Soluções Prof. NunesA concentração de uma solução é a quantidade de soluto dissolvida numacerta quantidade de solvente ou solução solução.As concentrações mais utilizadas são: Molaridade: M = número de moles / litros de solução % ponderal do soluto: (massa do soluto/massa da solução)*100 Molalidade: Molalidade: W = moles do soluto / Kg do solvente gramas/Litro partes por milhão (ppm) e partes por bilhão (ppb) (ppm) (ppb15 DQOI - UFC

16. Molalidade Prof. NunesMolalidade:Molalidade: W = moles do soluto Kg do solventeExercício: Qual é a molalidade de uma solução que contém 128 g de CH3OHem 108 g de água?16 DQOI - UFC

17. Molalidade Prof. NunesExercício: Quantos gramas de H2O devem ser utilizados para dissolver 50,0 gde sacarose para preparar uma solução de sacarose, C12H22O11, 1,25 molal?17 DQOI - UFC

18. Fração Molar Prof. NunesExercício: Quais são as frações molares de CH3OH e H2O na solução quecontém 128 gramas de CH3OH e 108 gramas de H2O.18 DQOI - UFC

19. Fatores que Explicam a Solubilidade Prof. Nunes As solubilidades das substâncias substâncias, umas nas outras, variam amplamente Por exemplo, é possível que uma substância seja muito amplamente. solúvel num solvente e insóluvel em outro. Questionamentos: Questionamentos: Por que substâncias semelhantes se dissolvem mutuamente em maiores proporções do que substâncias diferentes??? Que fatores estão envolvidos na solubilidade???19 DQOI - UFC

20. Fatores que Explicam a Solubilidade Prof. Nunes A solubilidade pode ser explicada com base em dois fatores: fatores: Tendência natural das substâncias se misturarem. Forças intermoleculares entre: soluto-soluto solvente-solvente soluto-solvente Em resumo, a solubilidade de um soluto num solvente depende do equilíbrio entre a tendência natural à misturação e a tendência de um sistema ter a menor energia possível possível.20 DQOI - UFC

21. Forças Intermoleculares Prof. Nunes As forças de ligação (intramoleculares e intermoleculares surgem de intramoleculares intermoleculares) atrações eletrostáticas entre cargas opostas opostas. ligação iônica: atração entre cátions e ânions iônica: ligações covalentes: núcleos e pares de elétrons covalentes: ligação metálica: cátions metálicos e elétrons de valência deslocalizados metálica: As forças intermoleculares por outro lado, são devido à: intermoleculares, atração entre as moléculas com cargas parciais atração entre íons e moléculas. Os dois tipos de forças diferem em magnitude e a lei de Coulomb explica magnitude, por quê.21 DQOI - UFC

22. Forças Intermoleculares Prof. Nunes As forças de ligação são relativamente fortes porque envolvem cargas fortes, maiores que estão mais próximas. As forças intermoleculares são relativamente fracas, porque elas normalmente envolvem cargas menores que são mais distantes22 DQOI - UFC

23. Forças Intermoleculares Prof. Nunes A que distância estão as cargas em diferentes moléculas para aumentar as forças intermoleculares entre elas? Considere a molécula de Cl2 como um exemplo. Quando medimos as distâncias entre dois núcleos de Cl em uma amostra de Cl2 sólido, obtêm-se dois diferentes valores.23 DQOI - UFC

24. Forças Intermoleculares Prof. Nunes van der Waals Dois diferentes valores de distância entre 2 átomos de cloro cloro: entre dois núcleos de duas moléculas distintas (maior) entre dois núcleos da mesma molécula (raio covalente) Chamada de distância de van der Waals (Essa distância é a mais próxima que uma molécula de Cl2 pode se aproximar de outra, o ponto em que as atrações intermoleculares estão em equilíbrio com as repulsões da nuvem de elétrons)24 Raio de van der Waals ~ distância de van der Waals/2 Waals/ DQOI - UFC

25. Forças Intermoleculares Prof. Nunes van der Waals Raios covalentes Raios de van der Waals Chamada de distância de van der Waals Raio de van der Waals25 DQOI - UFC

26. Forças Intermoleculares Prof. Nunes Existem vários tipos de forças intermoleculares: ion-dipolo dipolo-dipolo ligação de hidrogênio dipolo-dipolo induzido forças de dispersão com forças bem distintas. distintas.26 DQOI - UFC

27. Forças de Ligação Prof. Nunes27 DQOI - UFC

28. Forças Intermoleculares Prof. Nunes28 DQOI - UFC

29. Forças Intermoleculares – Íon-Dipolo Íon- Prof. Nunes Força atrativa entre um íon e uma molécula polar vizinha. O exemplo mais importante ocorre quando um composto iônico se dissolve na água. Os íons se separam porque as atrações entre os íons e os pólos de carga oposta das moléculas de H2O superaram as atrações entre os íons.29 DQOI - UFC

30. Forças Intermoleculares – Dipolo-Dipolo Dipolo- Prof. Nunes Quando moléculas polares estão próximos umas das outras, como em líquidos e sólidos, sólidos suas cargas parciais agem como minúsculos campos elétricos que as orientam e dão origem a forças dipolo- dipolo- dipolo onde o pólo positivo de uma dipolo, molécula atrai o pólo negativo da outra. outra30 DQOI - UFC

31. Forças Intermoleculares – Dipolo-Dipolo Dipolo- Prof. Nunes Essas forças são responsáveis pelo fato de compostos polares terem maiores pontos de ebulição que compostos apolares com massas molares semelhantes. semelhantes31 DQOI - UFC

32. Forças Intermoleculares – Ligação de Hidrogênio Prof. Nunes Um tipo especial de força dipolo-dipolo surge entre as moléculas que têm dipolo- um átomo de hidrogênio (δ+) ligado a um pequeno átomo altamente eletronegativo (A) com pares de elétrons isolados (:B). B) Os átomos (A) mais importantes que se encaixam nessa descrição são N, O e F. As ligações H-N, H-O e H-F são muito polares, e a densidade de elétrons é retirada das proximidades do átomo de H. Como resultado, o H parcialmente positivo (δ+) de uma molécula é atraído pela parte negativa de outra molécula (:B) e uma ligação de hidrogênio se forma.32 DQOI - UFC

33. Polarizabilidade – Ion-Dipolo Induzido Ion- Prof. Nunes A distorção da nuvem eletrônica em: molécula apolar - cria um momento de dipolo induzido temporário temporário. molécula polar - aumenta o momento de dipolo já está presente presente. A fonte do campo elétrico pode ser o eletrodos de uma bateria, a carga de um íon ou a cargas parciais de uma molécula polar. íon,33 DQOI - UFC

34. Polarizabilidade – Ion-Dipolo Induzido Ion- Prof. Nunes A facilidade com que a nuvem eletrônica de uma partícula pode ser distorcida é chamado de sua polarizabilidade polarizabilidade. Átomos menores (ou íons) são menos polarizados do que os maiores porque os seus elétrons estão mais próximos ao núcleo e, portanto, são mantidos mais firmemente presos. Assim, observam-se as tendências tendências: + polarizabilidade +34 DQOI - UFC

35. Forças de Dispersão de London Prof. Nunes Fritz London A polarizabilidade desempenha um papel central na mais universal força intermolecular. Até este ponto, nós discutimos as forças que dependem da existênica de uma carga seja em um íon ou em uma molécula polar carga, polar. Mas por que as substâncias apolares como o cloro, octano, e argônio podem condensar e solidificar? A principal força intermolecular responsável para os estados condensados de substâncias apolares é a força de dispersão (ou força de dispersão de London) nomeado por Fritz London. London), London35 DQOI - UFC

36. Forças de Dispersão de London Prof. Nunes Fritz London As forças de dispersão são causadas por oscilações momentâneas de carga do elétron em átomos e, portanto, estão presentes entre todas as partículas (átomos, íons e moléculas). Observando-se um átomo em uma amostra de gás argônio vemos que na argônio, média ao longo do tempo, os 18 elétrons estão distribuídos uniformemente ao redor do núcleo, de modo que o átomo é apolar apolar.36 DQOI - UFC

37. Forças de Dispersão de London Prof. Nunes Mas em qualquer instante pode haver instante, mais elétrons de um lado do núcleo que por outro de modo que o átomo outro, tem um dipolo instantâneo. instantâneo Longe (situação A), dois átomos de situação argônio não se influenciam, mas se eles se aproximarem (situação B), se situação influenciarão mutuamente. um dipolo instantâneo induz um dipolo em seu vizinho vizinho. O resultado é um movimento sincronizado dos elétrons nos dois átomos (situação C), que provoca C) uma atração entre eles eles.37 DQOI - UFC

38. Forças Intermoleculares – Sistemas Biológicos Prof. Nunes38 DQOI - UFC

39. Forças Intermoleculares - Sumário Prof. Nunes39 DQOI - UFC

40. Soluções Moleculares Prof. Nunes Em soluções gasosas: Forças intermoleculares são desprezíveis Predomina a tendência natural à misturação O2 O2 O2 N2 N2 O2 N2 O2 O2 O N2 2 N2 O2 O2 N2 N2 O2 O O N2 N N 2 2 2 240 DQOI - UFC

41. Soluções Moleculares Prof. Nunes Em soluções gasosas: Forças intermoleculares são desprezíveis Predomina a tendência natural à misturação N2 O2 N2 O2 N2 O2 N2 N2 N2 O O2 2 O2 O2 O2 N2 N2 N2 O N O2 O N 2 2 2 241 DQOI - UFC

42. Soluções Moleculares Prof. Nunes Um soluto molecular irá se solubilizar em um solvente somente se as novas interações soluto-solvente forem tão estáveis (ou mais) que as interações soluto- antes existentes entre soluto-soluto e solvente-solvente soluto- solvente-solvente. soluto solvente42 DQOI - UFC

43. Soluções Moleculares Prof. Nunes Mistura de hexano-octano: Solúveis entre si, hexano-octano: pois as forças intermoleculares nos três sistemas são equivalentes. equivalentes.43 DQOI - UFC

44. Soluções Moleculares Prof. Nunes Mistura de octano-água: Insolúveis entre si, pois as octano-água si, forças intermoleculares são muito distintas no três sistemas. sistemas.44 O sistema optará pelas interações mais fortes que estabilizarão o sistema. DQOI - UFC

45. Soluções Moleculares Prof. Nunes Mistura de água-metanol água- Forças intermoleculares semelhantes – são solúveis um no outro45 DQOI - UFC

46. Processo de Solubilização Molecular Prof. Nunes Dissolução do metanol em água46 DQOI - UFC

47. Soluções Iônicas Prof. NunesAs substâncias iônicas apresentam solubilidades muito diferentes em água: S NaCl (20oC) = 36g 36g/100 mL SCa3(PO4)2 (20oC) = 0,002g 0,002g/100 mLDiferenças de solubilidades podem ser explicadas em termos da: atração entre íons no cristal (energia da rede) atração entre os íons e a água (energia de hidratação)47 DQOI - UFC

48. Processo de Solubilização do NaCl Prof. Nunes48 DQOI - UFC

49. Processo de Solubilização Iônica Prof. Nunes Dissolução do NaCl em água49 DQOI - UFC

50. Processo de Solubilização Prof. NunesO NaCl é um composto cristalino que, quando colocado em água, liberaíons Na+ e Cl- para a solução, vindos da superfície do cristal. H2O + - NaCl(s) Na (aq) + Cl (aq)50 DQOI - UFC

51. Processo de Solubilização Prof. NunesEstes íons podem movimentar-se livremente na água... ... ou podem colidir com a superfície do cristal... ... incorporando-se a ele. H2O Na+(aq) + Cl-(aq) NaCl(s) Depois de algum tempo... ... um equilíbrio é atingido. no equilíbrio NaCl(s) Na+(aq) + Cl-(aq)51 velocidades iguais DQOI - UFC

52. Produto de Solubilidade - KPs Prof. NunesA solubilidade de um composto pode ser quantificada através de suaconstante de solubilidade – KPs. A 2 B (s ) 2 A + (a q ) + B - - (a q ) H 2O KPs = [A+]2 x [B-2] Composto KPs (em água a 25oC) Cloreto de chumbo(II) (PbCl2) 1,17 ×10–5 Cloreto de prata (AgCl) 1,77 ×10–10 Hidróxido de ferro(II),Fe(OH)2 4,87 ×10–18 Sulfureto de prata (I) (Ag2S) 6,0 ×10–30 Fonte: CRC Handbook of Chemistry and Physics, 76th edition, CRC Press, INC, 199652 DQOI - UFC

53. Produto de Solubilidade - KPs Prof. Nunes Composto KPs (em água a 25oC) Mg(OH)2 1,8 x 10-11 (0,009 g/L) Ca(OH)2 7,9 x 10-6 (1,85 g/L) Sr(OH)2 1,5 x 10-4 (4,1 g/L) Ba(OH)2 5,0 x 10-3 (56 g/L) Composto KPs (em água a 25oC) MgSO4 4,67 (260 g/L) CaSO4 2,4 x 10-5 (3 g/L) SrSO4 3,2 x 10-7 (0,1 g/L) BaSO4 1,1 x 10-10 (0,0022 g/L)53 DQOI - UFC

54. Entalpia de Solução Prof. Nunes É o calor liberado ou absorvido por mol, quando uma sustância dissolve absorvido, mol a pressão constante para formar uma solução muito diluída.54 DQOI - UFC

55. Entalpia de Solução Prof. Nunes Entalpias de Solução a 25 oC (KJ/mol) F- OH- SO4-2 Li+ + 4,9 - 23,6 - 29,8 Na+ + 1,9 - 44,5 - 2,4 K+ - 17,7 - 57,1 + 23,8 Ag+ - 22,5 + 17,8 Ca+2 + 11,5 - 16,7 - 18,055 DQOI - UFC

56. Entalpia de Solução Prof. Nunes http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/simDownload/index4.html#thermoChem56 DQOI - UFC

57. Energia da Rede Prof. NunesA energia da rede age contra a dissolução dissolução. inversamente proporcional a solubilidade de um sólido iônico; depende da carga dos íons e da distância que os separa. separa Mg(OH)2 Ca(OH)2 Raio Iônico En. da Rede Solubilidade Sr(OH)2 Ba(OH)257 DQOI - UFC

58. Energia da Hidratação Prof. NunesA energia de hidratação também depende dos raios iônicos. inversamente proporcional a raio iônico. Mg(OH)2 Ca(OH)2 Raio Iônico En. Hidratação Solubilidade Sr(OH)2 Ba(OH)258 DQOI - UFC

59. Energia da Hidratação Prof. NunesA energia de hidratação também depende dos raios iônicos. inversamente proporcional ao raio iônico.59 DQOI - UFC

60. Energia da Rede x Energia de Hidratação Prof. Nunes Composto KPs (em água a 25oC) Mg(OH)2 1,8 x 10-11 (0,009 g/L) Ca(OH)2 7,9 x 10-6 (1,85 g/L) Sr(OH)2 1,5 x 10-4 (4,1 g/L) Ba(OH)2 5,0 x 10-3 (56 g/L) En. da Rede Mg(OH)2 Ca(OH)2 Raio Iônico Solubilidade Sr(OH)2 En. Hidratação Ba(OH)260 DQOI - UFC

61. Energia da Rede x Energia de Hidratação Prof. Nunes Composto KPs (em água a 25oC) A tendência das solubilidades se inverte quando MgSO4 4,67 (260 g/L) a energia de hidratação diminui muito CaSO4 2,4 x 10-5 (3 g/L) rapidamente mais que a energia da rede de rapidamente, rede, SrSO4 3,2 x 10-7 (0,1 g/L) modo a se tornar o fator determinante determinante. BaSO4 1,1 x 10-10 (0,0022 g/L) En. da Rede MgSO4 CaSO4 Raio Iônico Solubilidade SrSO4 BaSO4 En. Hidratação61 DQOI - UFC

62. Temperatura x Solubilidade Prof. NunesSólidos Iônicos: Solubilidade α 1/T Iônicos: ou Solubilidade α T ficam mais ou menos solúveis em água em temperaturas mais elevadas. elevadas.62 DQOI - UFC

63. Entalpia de Solução Prof. Nunes Como explicar o aumento da solubilidade com o aquecimento ou resfriamento das soluções? A resposta foi dada por Le Chatelier Chatelier, Le Chatelier63 DQOI - UFC

64. Entalpia de Solução Prof. Nunes O Princípio Le Chatelier afirma que, quando uma perturbação é aplicada a um sistema em equilíbrio, o sistema responde de uma maneira a aliviar a perturbação deslocando o equilíbrio do sistema. perturbação, Processo exotérmico: reagentes produtos + calor Processo endotérmico: calor + reagentes produtos64 DQOI - UFC

65. Entalpia de Solução Prof. Nunes65 DQOI - UFC

66. Temperatura x Solubilidade Prof. NunesAcetato de cálcio, Ca(CH3COO)2, é mais solúvel em água fria do que emágua quente. quente Ca(CH3COO)2(s) Ca2+(aq) + 2 CH3COO-(aq) + calor aq) aq) calor66 DQOI - UFC

67. Pressão x Solubilidade Prof. Nunes Líquidos Solubilidade sofre pouca influência da Pressão Sólidos Gases Solubilidade muito influenciada pela Pressão67 DQOI - UFC

68. Temperatura x Solubilidade Prof. NunesGases: Solubilidade α 1/T ficam menos solúveis em água em temperaturas mais elevadas68 DQOI - UFC

69. Pressão x Solubilidade Prof. Nunes Equilíbrio: CO2(g) CO2(aq) Aumento da Pressão: CO2(g) ⇒ CO2(aq)69 DQOI - UFC

70. Pressão x Solubilidade Prof. Nunes Equilíbrio: CO2(g) CO2(aq) Lei de Henry S = KH . P Aumento da Pressão: CO2(g) ⇒ CO2(aq)70 DQOI - UFC

71. Efeitos Coligativos Prof. Nunes H2O Congelamento = 0oC Ebulição = 100oC Quando adicionamos um sólido não-volátil à água, o soluto altera as não- água propriedades físicas da água. Estas alterações das propriedades físicas da água devido à adição do soluto são denominadas como efeitos coligativos coligativos.71 DQOI - UFC

72. Propriedades Coligativas das Soluções Prof. Nunes Para cada propriedade física que é modificada, temos uma propriedade coligativa que estuda o efeito coligativo. coligativo Efeito Coligativo Propriedade Coligativa Pressão de vapor Tonoscopia Ponto de ebulição Ebuloscopia Ponto de congelamento Crioscopia Pressão osmótica Osmoscopia72 DQOI - UFC

73. Propriedades Coligativas das Soluções Prof. Nunes Os efeitos coligativos são diretamente proporcionais ao número de partículas do soluto dissolvidas. Em 1878, o químico francês François Raoult afirmou que o efeito coligativo era diretamente proporcional à molalidade da solução (W) – Lei de Raoult. Raoult Efeito Coligativo = K . W KT = constante tonoscópica molal KC = constante crioscópica molal 1830 - 1901 KE = constante ebuloscópica molal KO = constante osmoscópica molal73 DQOI - UFC

74. Pressão de Vapor Prof. Nunes Pressão de vapor é aquela exercida pelas moléculas (de maior energia) do solvente contra a interface para passar ao estado de vapor vapor.74 DQOI - UFC

75. Pressão de Vapor Prof. Nunes75 DQOI - UFC

76. Pressão de Vapor Prof. Nunes Pressão de vapor é aquela exercida pelas moléculas (de maior energia) do solvente contra a interface para passar ao estado de vapor vapor. interface líquido/vapor Pvapor76 DQOI - UFC

77. Pressão de Vapor Prof. Nunes Pressão de vapor é aquela exercida pelas moléculas (de maior energia) do solvente contra a interface para passar ao estado de vapor vapor. interface líquido/vapor Pvapor Com a adição de partículas de soluto (íons ou moléculas) intensificam-se as forças atrativas moleculares e diminui a pressão de vapor do solvente. solvente Pvapor soluto77 DQOI - UFC

78. Pressão de Vapor Prof. Nunes78 DQOI - UFC

79. Tonoscopia e Ebuloscopia Prof. Nunes79 DQOI - UFC

80. Tonoscopia Prof. Nunes Efeito Coligativo Propriedade Coligativa Pressão de vapor Tonoscopia A fórmula para o cálculo da Tonoscopia segue abaixo: ∆p = P2 – P, onde: P = pressão de vapor da solução P2 = pressão de vapor do solvente80 DQOI - UFC

81. Tonoscopia Prof. Nunes Efeito Coligativo Propriedade Coligativa Pressão de vapor Tonoscopia Lei de Raoult81 DQOI - UFC

82. Usando a Lei de Raoult Prof. NunesCalcule o abaixamento da pressão de vapor P, quando 10.0 mL of glicerol vapor,(C3H8O3) são adicionados 500 mL de água a 50°C. Nesta temperatura, a pressãode vapor da água pura é 92.5 torr sua densidade é 0.988 g/mL. A densidade doglicerol é 1.26 g/mL.82 DQOI - UFC

83. Exercitando Prof. NunesA sacarose é um soluto não volátil e não ionizável. Determine a diminuição dapressão de 25°C, de uma solução de sacarose 1.25 m. Assuma que a solução 25°comporta-se como uma solução ideal. A pressão de vapor da água pura a 25°C é23.8 torr.83 DQOI - UFC

84. Exercitando Prof. NunesA 40°C, a pressão de vapor do heptano puro é 92,0 torr e a pressão de vapor dooctano puro é 31,0 torr. Considere uma solução que contenha 1 mol de heptano e4 moles de octano. Calcule a pressão de vapor de cada componente e a pressãode vapor da solução resultante resultante.84 DQOI - UFC

85. Ebuloscopia Prof. Nunes Efeito Coligativo Propriedade Coligativa Ponto de ebulição Ebuloscopia Ocorre o aumento da intensidade das forças interativas, pela presença interativas das partículas do soluto.85 DQOI - UFC

86. Ebuloscopia Prof. Nunes Efeito Coligativo Propriedade Coligativa Ponto de ebulição Ebuloscopia86 DQOI - UFC

87. Ebuloscopia Prof. Nunes Como o abaixamento da pressão de vapor, a magnitude da elevação do ponto de ebulição é proporcional a concentração das partículas do soluto. soluto A Molalidade é a unidade de concentração usada porque ela é relacionada à fração molar e assim às particulas do soluto molar, soluto. Ela também envolve massa ao invés de volume do solvente, então ela não é afetada por variações de temperatura. A constante Kb tem unidade oC/molal e é específica para um cada solvente.87 DQOI - UFC

88. Constantes Ebuloscópicas Prof. Nunes A constante Kb tem unidade oC/molal e é específica para um cada solvente.88 DQOI - UFC

89. Crioscopia Prof. Nunes Efeito Coligativo Propriedade Coligativa Ponto de Congelamento Crioscopia Iguais quantidades de diferentes solutos moleculares não-voláteis, dissolvidos numa mesma quantidade de solvente, à mesma temperatura, causa o mesmo abaixamento na temperatura de congelamento desse solvente na solução.89 DQOI - UFC

90. Crioscopia Prof. Nunes90 DQOI - UFC

91. Crioscopia Prof. Nunes Efeito Coligativo Propriedade Coligativa Ponto de Congelamento Crioscopia91 DQOI - UFC

92. Crioscopia Prof. Nunes A magnitude do abaixamento do ponto de congelamento é proporcional a concentração das partículas do soluto. soluto A constante Kf tem unidade oC/molal. molal. Kf água = 1,86 oC/molal 1M glicose 0,5 M de NaCl 1 mol de partículas ∆Tf = -1,86 oC 0,33 M K2SO492 DQOI - UFC

93. Propriedades Coligativas e Dissociação Iônica Prof. Nunes Como enfatizado, as propriedades coligativas dependem do número de partículas de soluto em uma determinada massa de solvente. Uma solução aquosa 0,10 molal de um composto covalente que não se ioniza promove uma diminuição do ponto de congelamento de 0,186 ° C (Kf = 1,86 oC/M). Se a dissociação for completa, uma solução de KBr 0,100M teria um 100M molalidade eficaz de 0,200M (ou seja, 0,100 M K+ + 0,100M de Br-?) 200M Assim, deveríamos prever que uma solução 0,100M deste eletrólito forte teria uma diminuição do ponto de congelamento de 2 x 0,186°C (0,372 186° °C) Na verdade, a diminuição observada é apenas 0,349 °C. Este valor para ∆Tf é cerca de 6% menor do que esperaríamos para uma molaridade efetiva de 0,200M.93 DQOI - UFC

94. Propriedades Coligativas e Dissociação Iônica Prof. Nunes Concentração DTf esperada (oC) DTf observada(oC) Variação % 0,1 molal 2 x 0,186 = 0,372 0,349 6 1,0 molal 2 x 1,86 = 3,72 3,29 11 Kf água = 1,86 oC/molal94 DQOI - UFC

95. Fator van’t Hoff Prof. Nunes Uma medida do grau de dissociação (ou ionização) de um eletrólito em água é o fator de vant Hoff, i, para a solução. Hoff, É a razão da propriedade coligativa real com o valor que seria observado se não ocorresse dissociação. O valor ideal, ou limite, de i para uma solução de KBr seria 2, e o valor para eletrólitos 2:1, como Na2SO4 seria 3. Esses valores se aplicam a soluções infinitamente diluídas em que nenhuma associação de íons ocorre de modo apreciável. apreciável Para soluções KBr 0,10M e 1,0 m, i é inferior a 2.95 DQOI - UFC

96. Fator van’t Hoff Prof. Nunes96 DQOI - UFC

97. Exercitando Prof. NunesVocê adicionou 1,00 Kg do anticongelante etileno glicol (C2H6O2) aoradiador de seu carro, que contém 4450 g de água. Quais ospontos de ebulição e congelamento da solução resultante? resultanteDados:Dados: Kb = 0,512 oC/M Kf = 1,86 oC/M97 DQOI - UFC

98. Exercitando Prof. NunesVocê adicionou 1,00 Kg do anticongelante etileno glicol (C2H6O2) ao radiador deseu carro, que contém 4450 g de água. Quais os pontos de ebulição econgelamento da solução resultante? resultanteDados: Kf = 1,86 oC/MDados:98 DQOI - UFC

99. Exercitando Prof. NunesQuando 15g de álcool etílico, C2H5OH, é dissolvido em 750g de ácido fórmico, oponto de congelamento da solução é 7,2 oC. Sabendo-se que o ponto decongelamento do ácido fórmico puro é 8,4 oC, determine o valor de Kf para oácido fórmico fórmico.99 DQOI - UFC

100. Osmoscopia Prof. Nunes Efeito Coligativo Propriedade Coligativa Pressão Osmótica Osmoscopia Osmoscopia é a medida do aumento da pressão osmótica decorrente do acréscimo de soluto soluto.100 DQOI - UFC

101. Osmose Prof. Nunes Osmose é a passagem de um solvente para o interior de uma solução, feita desse mesmo solvente, através de uma membrana semipermeável (MSP) que permite a passagem do solvente e impede a passagem do (MSP), soluto. soluto soluto solvente mesma concentração diluída concentrada APÓS CERTO TEMPO OSMOSE m.s.p m.s.p101 DQOI - UFC

102. Osmose Prof. Nunes102 DQOI - UFC

103. Osmose Prof. Nunes103 DQOI - UFC

104. Osmose Prof. Nunes Quando uma cenoura é embebida em uma solução salina concentrada, a água flui para fora das células da planta por osmose. osmose Uma cenoura após uma noite, embebida cenoura, em solução salina (à esquerda) perdeu muita água e tornou-se mole. A cenoura embebida, após uma noite, em água pura (à direita) é pouco afetada. NaCl(aq) H2O104 DQOI - UFC

105. Pressão Osmótica Prof. Nunes A pressão osmótica (π) é a pressão que deveria aplicar sobre a solução para impedir a passagem do solvente através da membrana semipermeável. π = MRT soluto solvente diluída concentrada π OSMOSE m.s.p105 DQOI - UFC

106. Determinando a Massar Molar de um Soluto Prof. NunesOs bioquímicos descobriram mais de 400 variedades mutantes de hemoglobina,a proteína do sangue que carrega o oxigênio através do corpo. Alguns físicos,estudando uma variedade associada com uma doença fatal, foram os primeiros aencontrar sua massa molar.Eles dissolveram 21,5 mg da proteína em água a 5,0 oC e prepararm 1,5mL deuma solução e, a seguir, mediram a pressão osmótica da mesma (3,61 torr). Quala massa molar desta variedade de hemoglobina? Dado: R = 0,082 atm.L.mol-1.K-1 Dado: atm.106 DQOI - UFC

107. Osmose e Células Sanguíneas Prof. Nunes(a) Célula em solução hipotônica Há um fluxo de água para dentro da célula, hipotônica. causando o inchamento da célula.(b) Célula em solução isotônica Nada ocorre isotônica. ocorre.(c) Célula em solução hipertônica Há um fluxo de água para fora da célula, causando hipertônica.sua desidratação e morte.107 DQOI - UFC

108. Sugestão de Leitura Prof. Nunes108 DQOI - UFC