Aula-4 - Aqui Tem Química

25/08/2014
Disciplina de Físico Química I - Tipos de Soluções – Propriedades Coligativas.
Prof. Vanderlei Inácio de Paula – contato: [email protected]
Misturas - soluções
A grande maioria dos sistemas encontrados em nosso dia a dia são misturas de
duas ou mais substâncias.
A mistura de água e açúcar, a dissolução é total, logo essa mistura é classificada como homogênea ou solução.
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Misturas - soluções
Mistura de água e areia, não há dissolução da areia em água, e o resultado é que
a areia se sedimenta, formando uma camada nitidamente distinta, sob a água.
Essa mistura é classificada como heterogênea.
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Misturas - soluções
A mistura de água e gelatina, a gelatina se dissolve na água sob a forma de
pequenas partículas que se distribuem uniformemente por todo o líquido. A
mistura constitui, aparentemente, um sistema homogêneo.
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Misturas - soluções
Mistura de água e
enxofre em pó,
mesmo após intensa
agitação, há
separação de fase.
Em agitação vigorosa
assemelha-se um
sistema homogêneo.
Enxofre + água + agitação
Mistura após agitação
Mistura sedimentada
Misturas - soluções
Soluções - partículas da fase dispersa são constituídas por átomos, pequenas moléculas ou por íons. Sob o
efeito da luz elas são transparentes.
Dispersões coloidais - partículas da fase dispersa são macroíons ou macromoléculas e pequenas o suficiente
para dar ao coloide uma aparência homogênea, porém são grandes o suficiente para espalhar a luz.
Suspensões - partículas da fase dispersa são grupos de íons ou de moléculas que não deixam parte da luz
atravessá-las e, por isso, se apresentam turvas.
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Misturas - soluções
Efeito Tyndall - fenômeno de espalhamento da luz por uma
dispersão coloidal. É possível visualizar o trajeto que a luz
faz, pois estas partículas dispersam os raios luminosos.
As partículas possuem diâmetro médio de 1 a 100 nm.
Suspensão
Luz em gelatina - coloide
Neblina – dispersão coloidal
Misturas – soluções – exemplos de dispersões coloidais
Fumaça
Maionese
Sorvete
RUBI
Neblina
Goma
ESPUMA
Queijo
 Aerossol sólido
 Emulsão sólida
 Aerossol líquido
 Emulsão
 Sol sólido
 Espuma líquida
 Sol
 Gel
 Espuma sólida
carvão
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Misturas – soluções – exemplos de dispersões coloidais
Fumaça
Fase dispersante: gasosa.
Fase dispersa: sólida.
Nome técnico: aerossol sólido.
Maionese
Fase dispersante: líquida.
Fase dispersa: líquida.
Nome técnico: emulsão.
Goma-arábica
Fase dispersante: líquida.
Fase dispersa: sólida.
Nome técnico: sol.
Sorvete
Fase dispersante: sólida.
Fase dispersa: líquida.
Nome técnico: emulsão sólida.
Rubi
Fase dispersante: sólida.
Fase dispersa: sólida.
Nome: sol sólido.
Queijo
Fase dispersante: sólida.
Fase dispersa: líquida.
Nome técnico: gel.
Neblina
Fase dispersante: gasosa.
Fase dispersa: líquida.
Nome técnico: aerossol líquido.
Espuma de sabão
Fase dispersante: líquida.
Fase dispersa: gás.
Nome: espuma líquida.
Carvão de lenha
Fase dispersante: sólida.
Fase dispersa: gás.
Nome técnico: espuma sólida.
soluções
Nas soluções, a fase dispersante é denominada solvente,
enquanto a fase dispersa é denominada soluto. O soluto está em
menor quantidade em relação ao solvente.
As soluções são também conhecidas como misturas homogêneas.
As soluções podem ser classificadas por eletrolíticas (conduzem
corrente elétrica) ou não eletrolíticas.
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Propriedades coligativas - Ebulição
Propriedades coligativas - Ebulição
Para que um líquido entre em ebulição, é necessário que sua pressão de vapor seja igual à
pressão atmosférica (é a pressão que atua sobre a superfície líquida). Assim, a
temperatura na qual um líquido entra em ebulição depende da pressão exercida sobre ele.
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Propriedades coligativas - Ebulição
Propriedades coligativas
Existem quatro propriedades das soluções que dependem da quantidade de partículas de soluto dissolvidas
em uma certa quantidade de solvente, mas não da natureza dessas partículas dissolvidas.
Elas são conhecidas como propriedades coligativas, palavra que vem do latim co, que indica a participação
simultânea, e ligare, que significa unir, ligar.
As quatro propriedades coligativas, que estudaremos a partir daqui, são o abaixamento da pressão de vapor,
o aumento da temperatura de ebulição, o abaixamento da temperatura de solidificação e a pressão osmótica
(grandeza que expressa a tendência de o solvente atravessar determinadas membranas de permeabilidade
seletiva).
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Efeito Tonoscópico
Iguais quantidades em mols de diferentes solutos não eletrólitos e não voláteis, dissolvidas
numa mesma quantidade de solvente, a uma mesma temperatura, causam o mesmo
abaixamento na pressão de vapor do solvente na solução quando comparado ao solvente puro.
Efeito Tonoscópico – Lei de Raoult
A pressão de vapor de uma solução (ou melhor, do solvente na solução) de soluto não
eletrólito e não volátil é igual ao produto da fração em quantidade de matéria (fração em
mols) do solvente pela pressão de vapor do solvente puro, numa dada temperatura.
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Exercícios – Pressão de vapor
Calcule a pressão de vapor de uma solução de 180g glicose dissolvido em 435 mL de água a
35°C. O vapor da água pura a 35°C é 42,18 mmHg . Qual o valor do abaixamento da pressão?
Assuma a densidade da água sendo 1,00 g/mL; massa molar da glicose 180,2 g/mol, massa
mola da água 18,02 g/mol.
P = 40,3 mmHg
P = 1,9 mmHg
Exercícios – Tonoscopia
Quantos gramas de sacarose (C12H22O11) devem ser adicionados a 552g de água para formar
uma solução com uma pressão de vapor 2,0 mmHg mais baixa que a pressão de vapor da água
pura a 20°C? (pressão de vapor da água a 20°C é 17,5 mmHg)
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Ebulioscopia
Os resultados
revelam que, ao se
adicionar um soluto
não eletrólito e
não volátil à água
pura (solvente puro),
a temperatura em
que se inicia a
ebulição do solvente
na solução, a
ebulição da solução
aumenta.
Ebulioscopia
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Ebulioscopia
𝑇𝑒 = 𝐾𝑒 𝑊
Molalidade (W) =
𝑇𝑒 é a variação da temperatura de congelamento;
Kb é a constante molal do aumento do ponto de ebulição;
W é a molalidade.
𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 (𝐾𝑔)
Ebulioscopia
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Exercícios – Crioscopia
O etilenoglicol (EG) é um anticongelante comumente utilizado nos automóveis. É solúvel em
água e pouco volátil (ponto de ebulição = 197°C). Calcule o ponto de congelamento de uma
solução que contém 651g dessa substância em 2505g de água. Você recomendaria para um
amigo a utilização dessa substância no radiador de um carro durante o verão? Massa molar do
EG é 62g/mol. Tc = 1,86°C/W; Te = 0,52°C/W
W=
W=
𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 (𝐾𝑔)
10,5
2,505
= 4,19 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑙
𝑇𝐶 = 𝐾𝐶 𝑊
𝑇𝐶 = 1,86 𝑥 4,19 = 7,79°C
𝑇𝑒 = 𝐾𝑒 𝑊
𝑇𝑒 = 0,52 𝑥 4,19 = 2,2°C
Crioscopia
Ao se adicionar um
soluto não eletrólito e
não volátil à água pura
(solvente puro), a
temperatura de
solidificação do
solvente na solução
ou, simplesmente, a
temperatura de
solidificação da
solução diminui.
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Crioscopia
Ebulioscopia
Crioscopia
Gráfico 1 :
Variação da
temperatura de ebulição
Gráfico 2 :
Variação da
temperatura de fusão.
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Ebulioscopia
𝑇𝐶 = 𝐾𝐶 𝑊
Molalidade (W) =
𝑇𝐶 ou 𝑇𝑓 é a variação da temperatura de congelamento;
Kc ou Kf é a constante molal do abaixamento do ponto de congelamento;
W é a molalidade.
𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 (𝐾𝑔)
Crioscopia
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Exercícios – Crioscopia
O etilenoglicol (EG) é um anticongelante comumente utilizado nos automóveis. É solúvel em
água e pouco volátil (ponto de ebulição = 197°C). Calcule o ponto de congelamento de uma
solução que contém 651g dessa substância em 2505g de água. Você recomendaria para um
amigo a utilização dessa substância no radiador de um carro durante o verão? Massa molar do
EG é 62g/mol. Tc = 1,86°C/W; Te = 0,52°C/W
W=
W=
𝑇𝐶 = 𝐾𝐶 𝑊
𝑇𝐶 = 1,86 𝑥 4,19 = 7,79°C
𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 (𝐾𝑔)
10,5
2,505
= 4,19 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑙
𝑇𝑒 = 𝐾𝑒 𝑊
𝑇𝑒 = 0,52 𝑥 4,19 = 2,2°C
Exercícios – Crioscopia
Quantos litros do anticongelante etilenogicol deveriam ser adicionados ao radiador de um
carro contendo 6,5L de água se a temperatura mínima durante o inverno fosse -20°C?
Calcule o ponto de ebulição dessa mistura (densidade do etileno glicol é 1,11g/mL). Massa
molar do EG é 62g/mol. Tc = 1,86°C/W; Te = 0,52°C/W.
𝑇𝐶 = 𝐾𝐶 𝑊
W=
𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 (𝐾𝑔)
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Osmose
O fluxo efetivo de
solvente através de
uma membrana
permeável apenas ao
solvente é denominado
osmose. O fluxo ocorre
espontaneamente do
meio menos
concentrado para o
meio mais concentrado.
Osmose
Água + NaCl
Água pura
A cenoura
da
esquerda
está
mergulhada
em uma
solução
saturada
de NaCl.
A outra em
água pura.
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Osmose
Osmose - exercícios
Calcule a pressão osmótica de uma solução 0,05M de glicose a 22°C.
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Osmose - exercícios
Use a expressão mostrada no texto para estimar a pressão osmótica, em atm, de
uma solução 0,1 mol/L de glicose a 27 °C. Compare o resultado com a pressão
atmosférica ao nível do mar.
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