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CASD Vestibulares www.casdvest.org.br Um projeto educacional viável. Iniciativa de sucesso dos alunos do ITA. CASD DICAS –Vale Paraibano Transformando seus sonhos em conquista! Porque as grandes idéias eram sonhos no início... Química Neste artigo abordaremos um assunto presente no dia-a-dia de todos nós: as soluções. Nanatureza, raramente nos deparamos com substâncias puras. O ambiente que nos rodeia é constituído porsistemas formados por mais de uma substância: as misturas. Solução é a denominação dada ao sistema em que uma substância está distribuída oudisseminada numa segunda substância sob a forma de pequenas partículas.No entanto, o conceito acima citado ainda engloba um vasto campo, de modo que podemosclassificar as soluções, segundo vários critérios diferentes. Levando em consideração o tamanho daspartículas dispersas, temos a seguinte classificação: ã solução verdadeira: formada por moléculas ou íons isolados dispersos num solvente. Otamanho das partículas é inferior a 1 nm (nanômetro). Como exemplos temos a solução de sal em água,a solução de açúcar em água e a solução de enxofre em sulfeto de carbono. ã solução coloidal: apresentam agregados de moléculas ou íons, macromoléculas oumacroíons, dispersos num solvente. O tamanho das partículas varia de 1 nm à 100 nm. Entre osexemplos podemos citar a solução de amido em água. ã solução grosseira: neste caso temos que o tamanho das partículas dispersas é maiorque 100nm. Exemplo: solução de AgCl em água, ou solução de S 8 em água. A partir da classificação dada acima passaremos a chamar solução verdadeira simplesmente de solução, uma mistura homogênea de duas ou mais espécies de substâncias. È comum denominar solvente o componente em maior quantidade e soluto o outro componente. A água, entretanto, ésempre considerada como solvente, não importando a proporção desta na solução. Por isso édenominada de solvente universal. As soluções que nos recordamos com facilidade são soluções quetêm um líquido como solvente. Entretanto, outras soluções não possuem solvente líquido, por exemplo, oar que respiramos, as ligas metálicas, entre outras.É interessante ressaltar que nas soluções que são aquosas não é necessário citar o solvente. Jánas soluções em que o solvente é uma substância diferente da água, o mesmo deverá ser citado. Solubilidade: Ao prepararmos uma solução, isto é, ao dissolver um soluto em um dado solvente, as moléculasou os íons do soluto separam-se, permanecendo dispersos no solvente. Assim, definimos a solubilidade como sendo a propriedade que as substâncias têm de se dissolverem espontaneamente numa outrasubstância denominada soluto. Substâncias diferentes se dissolvem em quantidades diferentes, numa mesma quantidadede solvente, na mesma temperatura. Desta forma, chamamos de solução saturada , como a que contém a máxima quantidade desoluto numa dada quantidade de solvente, a uma determinada temperatura; essa quantidade máxima édenominada coeficiente de solubilidade .O coeficiente de solubilidade geralmente é expresso em gramas por 100 ou 1000 gramas dosolvente. Se o coeficiente de solubilidade for baixo, diz-se que a substância é insolúvel. Por exemplo: ocoeficiente de solubilidade do AgCl é de 0,0014 g / 100g de água a 20º C, ou seja, na temperaturaapresentada, muito pouco do cloreto de prata se dissolve, a maior parte permanece como precipitado nofundo do recipiente.Mas como saber que este ou aquele composto se dissolve em determinado solvente?Observando algumas experiências, constatamos que as substâncias inorgânicas se dissolvemem água. No entanto, substâncias orgânicas não se dissolvem em água, com exceção dos sais, ácidos eálcoois. As substâncias orgânicas, porém, se dissolvem em solventes orgânicos, tais como gasolina,CCl 4 , benzeno, entre outros. Observando, então, as polaridades dos compostos misturados, chegamos àuma conclusão importante : Uma substância tende a se dissolver em solventes quimicamente semelhantes a ela. Em outras palavras: Uma substância polar se dissolve num solvente polar; uma substância apolar se dissolvenum solvente apolar. Outras “regras” estabelecem dados verificados em laboratório, que auxiliam na verificação dequais compostos são ou não solúveis, em especial na água. Vejamos uma esquematização abaixo: CASD Vestibulares www.casdvest.org.br Um projeto educacional viável. Iniciativa de sucesso dos alunos do ITA. CASD DICAS –Vale Paraibano Transformando seus sonhos em conquista! Porque as grandes idéias eram sonhos no início... ã Sempre são solúveis os compostos de metais alcalinos, amônio, nitratos e acetatos. Compostos Solubilidade Observações Óxidos de metais alcalinos ealcalino-terrosos a Reagem com água e formambasesÓxidos de não-metaisa Reagem com água e formamácidosÓxidos de outros elementos Insolúveisa Ácidos Solúveisa Bases de metais alcalinos Solúveis É também solúvel o NH 4 OHBases de metais alcalino-terrososParcialmenteSolúveisa Bases de outros metais Insolúveisa Sais: Nitratos, Cloratos,Acetatos.Solúveisa Sais: Cloretos, Brometos,Iodetos.SolúveisSão insolúveis: Ag, Cu, Hg 22+ ,Pb 2+ , HgI 2 e BiI 3 Sais: Sulfatos SolúveisSão insolúveis: Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ ePb 2+ Sais: Sulfetos InsolúveisSão solúveis os sulfetos demetais alcalinos e NH 4+ Outros ânions InsolúveisSão solúveis os sais de metaisalcalinos e NH 4+ Curvas de solubilidade: Chamamos de curva de solubilidade o gráficocorrespondente à solubilidade de uma substância emfunção da temperatura.No gráfico apresentado, observamos curvas desolubilidade de diversos sais em g / 100g de H 2 O,conforme indicado pela legenda em um dos eixos.Alguns sais apresentam curvas ascendentes ,que representam substâncias cujo coeficiente desolubilidade aumenta com o aumento da temperatura.Podemos afirmar, neste caso, que a dissolução é endotérmica , ou seja, absorve calor.O contrário é observado em curvasdescendentes , ou seja, a dissolução é exotérmica, libera calor.Ouro tipo de curva, são as que possuem pontosde inflexão. Estas representam substâncias que sofremmodificações em sua estrutura com a variação detemperatura. O Na 2 SO 4 , conforme podemos verificar nográfico, até a temperatura de 32,4ºC, apresenta em suaestrutura dez moléculas de água, em temperatura acimade 32,4º o sulfato de sódio perde suas moléculas de“água de cristalização” e a curva de solubilidade sofreuma inflexão. Figura 1 CASD Vestibulares www.casdvest.org.br Um projeto educacional viável. Iniciativa de sucesso dos alunos do ITA. CASD DICAS –Vale Paraibano Transformando seus sonhos em conquista! Porque as grandes idéias eram sonhos no início... Assim com base no gráfico, quais sais têm dissoluções exotérmicas, endotérmicas ouapresentam pontos de inflexão? Tente responder!Ainda podemos classificar as soluções como: ã Solução insaturada : aquela em que a quantidade de soluto solubilizada é inferior aquantidade estipulada pelo coeficiente de solubilidade. Graficamente são os pontos abaixo da curva. ã Solução saturada: são os pontos sobre a curva de solubilidade, conforme definição dadaanteriormente. ã Solução supersaturada : aquela em que a quantidade solubilizada do soluto é maior quea estipulada pelo coeficiente de solubilidade. Unidades de concentração:Concentração é a denominação dada a qualquer relação entre a quantidade de soluto esolvente, ou entre a quantidade de soluto e solução. Entre as expressões matemáticas utilizadas éimportante citar: ã Concentração comum: relação entre a massa do soluto em gramas (m 1 ) , e o volume dasolução (V) em litros (L) ou mililitros (mL). ã Concentração em massa ou título: é a razão entre a massa de soluto (m 1 ) e a massada solução (m). O título é uma grandeza adimensional, ou seja, sem unidades. ã Molaridade: é a razão entre o número de mols de soluto (n 1 ) e o volume de solução (V)dado em litros. ã Molalidade: é a razão entre o número de mols de soluto (n 1 ) e a massa do solvente (m 2 ),dada em Kg. ã Fração molar: é a relação entre o número de mols do componente (soluto ou solvente) eo número total de mols da solução. ã Densidade: é a razão da massa da solução pelo volume da solução, dada em L ou mL. OBS: Não é necessário decorar inúmeras expressões matemáticas, mas sim saber os conceitosrelacionados acima de forma a retirar as conclusões necessárias. Diluição de soluções: Diluir uma solução significa diminuir a sua concentração. O procedimento mais simples,geralmente aplicado para diluir uma solução, é a adição de solvente à solução.Na diluição de soluções, a massa de soluto, inicial e final, é a mesma, somente o volume é maior, logo, aconcentração da solução será menor. Como a massa de soluto permanece inalterada durante a diluição,pode-se escrever: C 1 V 1 = C 2 V 2 Em termos de molaridade, obtemos: M 1 V 1 = M 2 V 2 Mistura de soluções: Na mistura de soluções, a massa total do soluto e o volume da solução final é igual à soma dasmassas dos solutos e dos volumes das soluções que foram misturadas. Solução 1 Solução 2 Solução final m 1 = massa de solutoM 1 = molaridadeC 1 = concentração m 2 = massa de solutoM 2 = molaridadeC 2 = concentração m r = m 1 + m 2 M r = ?C r = ? Quando as misturas ocorrem entre solutos diferentes, que não reagem entre si, ocorre apenas adiluição de ambos os solutos, uma vez que o volume total aumenta. Se os solutos reagem entre eles, amistura das soluções deve ser observada como reação química. O cálculo das concentrações é feito demodo semelhante aos cálculos estequiométricos. CASD Vestibulares www.casdvest.org.br Um projeto educacional viável. Iniciativa de sucesso dos alunos do ITA. CASD DICAS –Vale Paraibano Transformando seus sonhos em conquista! Porque as grandes idéias eram sonhos no início... Questões de vestibulares:1. (Fuvest – 2005) Industrialmente, o clorato de sódio é produzido pela eletrólise da salmoura* aquecida,em uma cuba eletrolítica, de tal maneira que o cloro formado no ânodo se misture e reaja com o hidróxidode sódio formado no cátodo. A solução resultante contém cloreto de sódio e clorato de sódio.2NaCl (aq) + 2H 2 O (l) → Cl 2(g) + 2NaOH (aq) + H 2(g) 3Cl 2(g) + 6 NaOH (aq) → 5 NaCl (aq) + NaClO 3(aq) + 3H 2 O (l) Ao final de uma eletrólise de salmoura, retiraram-se da cubaeletrolítica, a 90ºC, 310 g de solução aquosa saturada tanto de cloretode sódio quanto de clorato de sódio. Essa amostra foi resfriada a25ºC, ocorrendo a separação de material sólido. a) Quais as massas de cloreto de sódio e de clorato de sódiopresentes nos 310 g da amostra retirada a 90ºC? Explique. b) No sólido formado pelo resfriamento da amostra a 25ºC, qual ograu de pureza (% em massa) do composto presente em maiorquantidade? c) A dissolução, em água, do clorato de sódio libera ou absorve calor?Explique.* salmoura = solução aquosa saturada de cloreto de sódio Figura 22. (Fuvest – 2003) Uma enfermeira precisa preparar 0,50L de soro que contenha 1,5 x 10 -2 mol de KCl e1,8 x 10 -2 mol de NaCl, dissolvidos em uma solução aquosa de glicose. Ela tem à sua disposiçãosoluções aquosas de KCl e NaCl de concentrações, respectivamente, 0,15 g/mL e 0,60 x 10 -2 g/mL. Paraisso, terá que utilizar x mL da solução de KCl e y mL da solução de NaCl e completar o volume, até0,50L, com a solução aquosa de glicose. Os valores de x e y devem ser, respectivamente,a) 2,5 e 0,60 x 10 2 b) 7,5 e 1,2 x 10 2 c) 7,5 e 1,8 x 10 2 d) 15 e 1,2 x 10 2 Dados: massa molar (g/mol)e) 15 e 1,8 x 10 2 KCl ...............75 NaCl .............59 3. (Fuvest – 2002) Quando o composto LiOH é dissolvido em água, forma-se uma solução aquosa quecontém os íons Li +(aq) e OH −(aq) . Em um experimento, certo volume de solução aquosa de LiOH, àtemperatura ambiente, foi adicionado a um béquer de massa 30,0 g, resultando na massa total de 50,0 g.Evaporando a solução até a secura, a massa final (béquer + resíduo) resultou igual a 31,0 g. Nessatemperatura, a solubilidade do LiOH em água é cerca de 11 g por 100 g de solução. Assim sendo, pode-se afirmar que, na solução da experiência descrita, a porcentagem, em massa, de LiOH era dea) 5,0 %, sendo a solução insaturada.b) 5,0 %, sendo a solução saturada.c) 11%, sendo a solução insaturada.d) 11%, sendo a solução saturada.e) 20%, sendo a solução supersaturada. Gabarito: 1. a) As massas de NaCl e NaClO 3 valem, respectivamente, 40g e 170g.b) Grau de pureza de 94,6%c) A solubilidade do NaClO 3 é favorecida pelo aquecimento. Logo a dissolução é endotérmica2. c3. a Rafael Cipriano Torres Plantonista de Química do CASD Vestibulares
