Módulo 6– Soluções Curso de Técnico de Gestão e Programação de Sistemas Informáticos Portaria 916/2005 de 26 de Setembro 18 horas.

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1 Módulo 5 – Soluções 17 horas Curso Técnico de Protecção Civil Portaria nº 1204/2008 de 17-10-2008

2 Módulo 6– Soluções Curso de Técnico de Gestão e Programação de Sistemas Informáticos Portaria 916/2005 de 26 de Setembro 18 horas

3 Conteúdos Fundamentais
Inês Borralho - Conteúdos Fundamentais Dispersões; Soluções; Colóides; Suspensões.

4 Objectivos Gerais Caracterizar disperso e dispersante;
Inês Borralho - Objectivos Gerais Caracterizar disperso e dispersante; Caracterizar dispersão sólida, líquida e gasosa; Classificar critério de classificação de dispersões em soluções, colóides e suspensões; Explicar a composição qualitativa de soluções; Identificar a composição quantitativa de uma solução – unidades SI; Caracterizar o estado coloidal; Classificar Colóides; Associar suspensões às partículas heterogéneas; Referir o impacto ambiental e na saúde da matéria em suspensão quer em meios aquáticos que na atmosfera

5 Misturas (dispersões)
Inês Borralho - Dispersões Dispersão, Disperso e dispersante Os materiais naturais e artificiais que foram objecto de estudo até este momento foram genericamente classificados em substâncias e misturas (dispersões). Materiais Misturas (dispersões) Substâncias Compostas Elementares Heterogéneas Homogéneas Soluções Dispersões coloidais Suspensões

6 Conceitos Misturas homogéneas e heterogéneas
Inês Borralho - Conceitos Misturas homogéneas e heterogéneas As misturas podem ser classificadas em homogéneas e heterogéneas. A diferença entre elas é que a mistura homogénea é uma solução que apresenta uma única fase, enquanto a heterogénea pode apresentar duas ou mais fases. Exemplos de misturas homogéneas: as águas salgadas, o ar, apresentam uma única fase. A água do mar contém, além de água, uma quantidade enorme de sais minerais. O ar é uma mistura de nitrogénio e oxigénio que apresenta aspecto homogéneo. Exemplos de misturas heterogéneas: água e óleo, granito. A água e o óleo não se misturam, sendo assim, é um sistema que apresenta duas fases e cada uma é composta por uma substância diferente. O granito é uma pedra cuja composição é feita por uma mistura heterogénea de quartzo, feldspato e mica, podemos ver pela diferença de cor de cada pedra.

7 Misturas homogéneas e heterogéneas: Exemplos
Inês Borralho - Misturas homogéneas e heterogéneas: Exemplos Mistura heterogénea : mistura de água e azeite granito Mistura homogénea : água do mar ar

8 DISPERSO + DISPERSANTE
Inês Borralho - O que é uma Dispersão? Dispersão é, genericamente, uma mistura de duas ou mais substâncias, em que as partículas de uma fase (fase dispersa) se encontram distribuídas no seio de outra (fase dispersante). DISPERSO + DISPERSANTE Do esquema já visto, sabemos que as dispersões podem ser classificadas em : Soluções Dispersões coloidais ou Colóides Suspensões

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1. Soluções Uma solução é uma mistura de duas ou mais substâncias, existindo apenas um solvente e podendo haver um ou mais solutos. Partículas do disperso menores que 1nm (10-9 m). Podem ser átomos, iões, moléculas.Ex.: água salgada

10 1.2. Características das soluções
Inês Borralho - 1.2. Características das soluções O disperso (soluto) Não é visível por nenhum aparelho; Não pode ser filtrado ou separado por nenhum aparelho; As partículas não se sedimentam.

11 Solução = soluto + solvente
Inês Borralho - 1.3. Numa solução Disperso = soluto (ms) Dispersante ou Dispergente = solvente (msv) Solução = soluto + solvente m= ms + msv

12 1.4. Se a dispersão for uma solução:
Inês Borralho - 1.4. Se a dispersão for uma solução:

13 2) Dispersão coloidal ou coloíde
Inês Borralho - 2) Dispersão coloidal ou coloíde Coloide ou dispersão coloidal é um tipo de mistura em que os componentes não se separam por acção da gravidade, mas em que é possivel separá-los usando filtros extremamente finos ou centrifugadoras extremamente potentes. Partículas do disperso entre 1nm e 100 μm Podem ser conjuntos de átomos, iões, moléculas, macro moléculas ou iões gigantes. Ex.: leite, água com areia em pó. Efeito de Tyndall – os colóides permitem o espalhamento de luz visível

14 2.1. Características da dispersão coloidal
Inês Borralho - 2.1. Características da dispersão coloidal O disperso É visível através de ultramicroscópio; Pode ser filtrado por um ultrafiltro; É separado por ultracentrífuga. acelerações até g. a câmara onde se situa o rotor é refrigerada e encontra-se sob vácuo

15 2.2. Classificação de colóides
Inês Borralho - 2.2. Classificação de colóides Colóides Micelares – as partículas são agregados de átomos, iões ou moléculas (ex.: enxofre coloidal em água) Moleculares – as partículas são macromoléculas (ex.: amido em água) Iónicos – as partículas são macromoléculas com cargas eléctricas em um ou mais pontos (ex.: proteínas em água)

16 2.3. Se a dispersão for um Colóide:
Inês Borralho - 2.3. Se a dispersão for um Colóide:

17 2.4. Importância dos Colóides nos ambientes naturais e industriais
Inês Borralho - 2.4. Importância dos Colóides nos ambientes naturais e industriais Electroforese A electroforese é uma técnica de transporte de partículas na presença de um campo eléctrico, é um processo idêntico à sedimentação. É aplicada no campo da bioquímica a separação de compostos que possuem carga (aminoácidos, péptidos, proteínas, acido nucleicos) tendo em conta que a carga destas substâncias depende do pH do meio em se encontram. As partículas carregadas negativamente e positivamente mover-se-ão em direcções opostas do campo eléctrico.

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2.4. Importância dos Colóides nos ambientes naturais e industriais (cont.) As águas naturais e o solo contêm muitos materiais dispersos de dimensões coloidais, desde as argilominerais solubilizadas das rochas até às macromoléculas, tais como os ácidos húmicos provenientes da matérias orgânicas de células vegetais e animais. Um dos passos mais importantes nos processos de depuração de águas residuais é a eliminação de sólidos em suspensão e de partículas coloidais.

19 2.5. Aplicações tecnológicas com utilização de Colóides
Inês Borralho - 2.5. Aplicações tecnológicas com utilização de Colóides Tratamentos de efluentes Precipitação ou floculação para remoção dos poluentes das águas residuais Indústria de tintas Obtenção de filmes homogéneos e resistentes. Produção de impressões com elevado poder de resolução sem entupir tinteiros. Indústria alimentar Mousses, cremes e géis estáveis Cosméticos e produtos de higiene Cremes e pastas de dentes. Indústria dos detergentes Estabilização de solos, líquidos abrasivos. Indústria farmacêutica Dispersões estáveis para assegurar uma dose uniforme do principio activo. Indústria agrícola Dispersão eficaz de pesticidas.

20 Matéria particulada no ar
Inês Borralho - 3) Suspensão Uma suspensão é uma dispersão na forma de uma mistura heterogénea, em que as dimensões das partículas do meio disperso são superiores a 1 μm. As suspensões podem ter as seguintes formas: Matéria particulada (PM – sigla em inglês) são partículas sólidas, de diâmetros com valores compreendidos entre 5x10-4 μm a 1x102μm. Fase Dispersa Fase dispersante Sólida Líquido Antibiótico em xarope Gás Matéria particulada no ar

21 3.1. Características das Suspensões
Inês Borralho - 3.1. Características das Suspensões O disperso É visível até a olho nu; Pode ser filtrado por um filtro comum; É separado até pela ação da gravidade.

22 3.2. Impacto da matéria em suspensão na saúde
Inês Borralho - 3.2. Impacto da matéria em suspensão na saúde Na saúde, as PM10 são um dos principais poluentes atmosféricos com maior impacto na saúde humana, alojando-se nos pulmões, bloqueando as principais defesas do sistema respiratório. Toda a matéria particulada pode causar infecções do sistema respiratório superior, asma, conjuntivite, bronquite, entre outros problemas. A arteriosclerose – endurecimento, estreitamente e obstrução das artérias – pode ser provocada pela exposição à matéria particulada.

23 3.3. Impacto da matéria em suspensão no ambiente
Inês Borralho - 3.3. Impacto da matéria em suspensão no ambiente No ambiente, a matéria particulada pode ser responsável por: diminuir trocas gasosas em espécies vegetais, por bloqueamento dos estomas; Danificar património construído; Interferir no processo de formação de núcleos de condensação, alterando os processos meteorológicos. Causas a eutrofização e degradação dos ecossistemas devido às deposições de azoto e de substâncias ácidas.

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Quadro resumo

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Ficha de trabalho nº1 Os materiais existentes podem classificar-se em que classes? As misturas podem ser classificadas em que classes? Qual a diferença entre misturas homogéneas e heterogéneas? O que é uma dispersão? As dispersões podem classificar-se em que classes? O que é uma solução? Quais as características de uma solução? O que é um colóide? Quais as características de um colóide? Os colóides podem ser classificados de que forma? Qual a importância dos colóides? O que é uma suspensão? Quais as características de uma suspensão? Qual o impacto das suspensões no quotidiano?

26 4. Composição qualitativa de uma solução
Inês Borralho - 4. Composição qualitativa de uma solução As soluções são misturas homogéneas, ou seja, são misturas de duas ou mais substâncias e possuem um aspecto uniforme. Geralmente, as soluções estão no estado físico do solvente. Assim, à temperatura ambiente, as soluções podem ser sólidas, liquidas ou gasosas.

27 Bronze ( cobre e estanho)
Inês Borralho - Exemplos de Soluções Estado Físico Exemplos Soluto Solvente Solução Gás Ar Líquido Água gaseificada Álcool etílico e água Sólido Açúcar e água Bronze ( cobre e estanho)

28 4.1. Soluções insaturadas, saturadas e sobressaturadas.
Inês Borralho - 4.1. Soluções insaturadas, saturadas e sobressaturadas. Solução Saturada: Apresenta a quantidade máxima de soluto que pode ser dissolvido em uma quantidade de solvente, após não poderemos mais dissolver soluto. Solução Insaturada: Quando a quantidade de soluto dissolvida é inferior ao valor máximo, estipulado pelo coeficiente de solubilidade, ou seja, poderemos dissolver mais soluto. Solução Sobressaturada: Sob certas condições especiais e artificiais de preparação é possível, em alguns casos, conseguir a solubilização de uma quantidade de soluto maior que a prevista pelo coeficiente de solubilidade. A solução assim obtida é denominada sobressaturada, sendo extremamente instável, ou seja, facilmente ocorre a precipitação do excesso que está ultrapassando o coeficiente de solubilidade.

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Imagens de soluções

30 4.2. Solubilidade de um soluto
Inês Borralho - 4.2. Solubilidade de um soluto Diz-se na linguagem do quotidiano que o açúcar e o sal se dissolvem bem em agua, mas que é muito difícil ou impossível dissolver uma nódoa de gordura em agua. Solubilidade ou coeficiente de solubilidade, a determinada temperatura, é a quantidade máxima de um soluto que se pode dissolver numa certa quantidade de solvente. Há vários aspectos a considerar na solubilidade, no que diz respeito à propriedade do par soluto/solvente.

31 aspectos a considerar na solubilidade
Inês Borralho - aspectos a considerar na solubilidade Há solutos que se dissolvem muito bem num determinado solvente mas não se dissolvem em outros. A quantidade de soluto que se dissolve na mesma quantidade de um mesmo solvente varia de soluto para soluto. Diz-se que as solubilidades são diferentes. Podemos dizer que de um modo geral, a solubilidade de compostos em água é um processo endotérmico, ou seja, a solubilidade aumenta com o aumento de temperatura

32 gráfico - solubilidade
Inês Borralho - gráfico - solubilidade Observe o gráfico que relaciona a variação da solubilidade em água de solutos sólidos, em função da temperatura.

33 Análise de gráfico - solubilidade
Inês Borralho - Análise de gráfico - solubilidade Como varia a solubilidade do brometo de potássio e do sulfato de césio(II) com a temperatura? A solubilidade dos compostos referidos na alínea anterior é um processo endotérmico ou exotérmico?

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Parâmetros de qualidade de uma água - Lei da qualidade da água Decreto-Lei n.º 236/98 de 1 de Agosto Parâmetro Expressão dos resultados Tipo de água A1 (obtida por tratamento físico e desinfecção) Tipo de água A2 (obtida por tratamento físico e químico e desinfecção) Tipo de água A3 (tratamento físico, químico de afinação e desinfecção VMR VMA pH, 25ºC Escala Sørensen 6,5 – 8,5 - 5,5 – 9,0 Temperatura ºC 22 25 Nitratos mg/L 50 Ferro Dissolvido 0,1 0,3 1,0 2,0 1,00 Cobre 0,02 0,05 Zinco 0,5 3,0 5,0 Chumbo Mercúrio 0,0005 0,0010 Sulfatos 150 250 Cloretos 200 VMR – esta valor não deve ser ultrapassado; VMA – este valor não pode ser ultrapassado.

35 Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com
A reter A solubilidade do oxigénio em água diminui com a temperatura. As descargas de efluentes num rio aumentam a temperatura da água e diminuem a quantidade de oxigénio dissolvido, provocando a morte dos seres vivos, para além de acarretarem outros problemas ambientais. A água para ser potável e poder ser consumida pelo ser humano necessita que os valores referentes aos seus parâmetros de qualidade respeitem os VMR e o VMA. Solubilidade do compostos em água Processo endotérmico Processo exotérmico Solubilidade do composto aumenta com o aumento de temperatura Solubilidade do composto diminuí com o aumento de temperatura

36 Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com
Ficha de Trabalho nº2 Classifique as seguintes frases em verdadeiras (V) ou falsas (F). Justifiques as falsas. As descargas de efluentes num rio aumentam a temperatura da água aumentando a quantidade de oxigénio dissolvido. Uma solução possui partículas de dimensões inferiores a 1 nm. Numa solução sobressaturada pode haver sólido depositado. A solubilidade é a quantidade máxima de soluto que é possível dissolver num determinado volume de solvente, a uma dada temperatura. As soluções estão no estado físico do soluto.

37 Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com
Ficha de Trabalho nº2 Qual a importância da temperatura de uma água na quantidade de oxigénio dissolvido?  Uma água do tipo A2 possui os seguintes parâmetros de qualidade: Consultando a tabela (slide 33), indique, justificando se esta água é própria para o consumo ou não.

38 5. Composição quantitativa de soluções
Inês Borralho - 5. Composição quantitativa de soluções As partículas que constituem a matéria – átomos, iões e moléculas – são reduzidíssimas dimensões. Numa pequena amostra de substância podem existir milhões de partículas, Para calcular a quantidade de substância que se encontra dissolvida. Os químicos definiram a mole como uma unidade de grandeza fundamental – quantidade de substância.

39 5. Composição quantitativa de soluções
Inês Borralho - 5. Composição quantitativa de soluções O Sistema internacional de Unidades (SI) tem sete grandezas fundamentais e, consequentemente, sete unidades fundamentais. Grandeza Sistema Internacional de Unidades (SI) Nome Símbolo Comprimento metro M Massa quilograma kg Tempo segundo S Corrente eléctrica ampere A Temperatura termodinâmica kelvin K Quantidade de substância mole Mol Intensidade luminosa candela cd

40 Quantidade de substância, Mole
Inês Borralho - Quantidade de substância, Mole 1 mol Corresponde a 6,022 x partículas O numero de partículas que existe numa mole é constante e designa-se constante de Avogadro, NA, sendo o seu valor NA = 6,022 x mol -1

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Exemplo

42 Massa atómica relativa
Inês Borralho - Massa atómica relativa As átomos têm uma massa extremamente pequena, daí que para a determinar se utilizar como padrão de comparação o isótopo do carbono-12. Deste modo, para designar a massa de um átomo fala-se em massa atómica relativa (Ar) pois esta é obtida em relação a este padrão e é uma grandeza adimensional:

43 Massa molecular relativa
Inês Borralho - Massa molecular relativa No caso de moléculas, fala-se de massa molecular relativa (Mr) e o seu valor obtêm-se somando as massas atómicas relativas dos átomos que constituem o agregado. A massa molar (M) é a massa de 1 mole de partículas e tem como unidade g/mol. A massa molar (M) é numericamente igual à massa molecular relativa (Mr), mas não é adimensional.

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exemplo

45 Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com
exercícios

46 Concentração de uma solução
Inês Borralho - Concentração de uma solução Uma solução só fica totalmente identificada se conhecermos a sua composição quantitativa, ou seja, a proporção de combinação entre os diversos constituintes. Existem diversas formas de exprimir a composição quantitativa de uma solução. Concentração mássica; Concentração; Percentagem em massa; Percentagem em volume; Percentagem em massa/volume; Partes por milhão; E partes por bilião.

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Concentração mássica A concentração mássica de uma solução representa-se por cm e é determinada fazendo o quociente entre a massa de soluto (m) e o volume da solução (V), de acordo com a seguinte expressão:

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concentração Outra forma de exprimir a composição quantitativa de uma solução é a concentração. A concentração representa-se por c e traduz o quociente entre a quantidade de substancia de soluto (n) e o volume de solução (V), de acordo com a seguinte expressão:

49 Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com
Exercícios: Pretende-se determinar a concentração mássica de uma solução aquosa de sulfato de cobre(II). Para tal utilizaram-se 2 g de sulfato de cobre(II) e 0,2 dm3 de solução. Utiliza a expressão  Agora, determine a concentração da amostra anterior. Primeiro, calcula a massa atómica do sulfato de cobre(II). Depois utiliza a expressão 

50 PERCENTAGEM EM MASSA; EM VOLUME; EM MASSA/VOLUME
Inês Borralho - PERCENTAGEM EM MASSA; EM VOLUME; EM MASSA/VOLUME Outras formas de exprimir a concentração de uma solução é através da percentagem em massa, percentagem em volume e percentagem em massa por volume.

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Exercícios:

52 PARTES POR MILHÃO E PARTES POR BILIÃO.
Inês Borralho - PARTES POR MILHÃO E PARTES POR BILIÃO. Ainda se podem utilizar outras maneiras para exprimir a concentração de uma solução. Quando se trata de quantidade muito pequenas de soluto utilizam-se como unidade de medição partes por milhão e partes por bilião. Partes por milhão, ppm: partes de solutos (em massa ou em volume) por milhões de partes de solução (em massa ou volume); Partes por bilião, ppb: partes de solutos (em massa ou em volume) por biliões de partes de solução (em massa ou volume);

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A Reter:

54 Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com
Factor de diluição Quando a uma solução de uma determinada concentração se adiciona um solvente, o volume aumenta, daí que a sua concentração diminui, este processo designa-se por diluição da solução.

55 Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com
Factor de diluição Ao efectuar uma diluição, a quantidade de substância do soluto mantém-se, logo:

56 Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com
Factor de diluição Se o volume da solução aumentar dez vezes, a sua concentração fica dez vezes menor e diz-se, então, que o factor de diluição da solução é dez. O factor de diluição determina-se através da seguinte expressão:

57 Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com
exercícios