Curvas de solubilidade Conceitos iniciais Soluções Curvas de solubilidade Conceitos iniciais

Soluções são misturas homogêneas (sempre monofásicas). Podem conter 2 ou mais componentes Meio dispersante – solvente Material disperso – soluto Podem se apresentar com diferentes ´aspectos´ - sólido, líquido ou gasoso

Exemplos de soluções solução aquosa (água) de cloreto de sódio (NaCl) solução alcoólica (etanol=álcool etílico) de iodo (I2) Qualquer mistura de gases (ar limpo) Ligas metálicas (aço, bronze, latão)

Solução verdadeira: menor que 1nm “Solução” coloidal: 1 a 100 nm CLASSIFICAÇÃO DAS DISPERSÕES (QUANTO AO TAMANHO DAS PARTÍCULAS DO DISPERSO) Solução verdadeira: menor que 1nm “Solução” coloidal: 1 a 100 nm Suspensão ou “Solução” Grosseira: maior que 100 nm OBS: 1nm=10-9 m nm=nanometro 1 A= 10-10 m A=angstron

CARACTERÍSTICAS DAS DISPERSÕES Solução verdadeira Solução coloidal Solução grosseira Homogeneidade da solução Homogênea Heterogênea Visibilidade do disperso Não visível em Nenhum aparelho Visível em Ultramicroscó pio Microscópio comum Sedimentação do disperso Não sedimenta Sedimenta apenas por meio de ultracentrífuga Espontanea- mente ou por Centífuga Retenção do disperso em filtros Não é retido por nenhum tipo de filtro É retido somente por ultrafiltros É retido por filtros comuns

Ex: CS(KNO3) = 13,6 g/100 g de H20 a 0oC Soluções Coeficiente de Solubilidade - CS Quantidade máxima de soluto solubilizável numa dada quantidade de solvente, a uma dada condição de temperatura e pressão. Ex: CS(KNO3) = 13,6 g/100 g de H20 a 0oC Curvas de Solubilidade Indicam a dependência CS vs. temperatura

Coeficiente de Solubilidade - CS Em geral é considerada como sendo a massa em gramas possível de ser solubilizada em 100 g de água, em uma dada Temperatura e pressão. Obs. Quando a temperatura ou a pressão não são indicadas, considera-se a temperatura de 25°C e pressão de 1 atm.

SOLUÇÕES Misturas Homogêneas Saturada com corpo de fundo CS do NaCl a 0°C = 35,7 g / 100g de H2O CS do NaCl a 25°C = 42,0 g / 100g de H2O 200 g de NaCl 357 g de NaCl 400 g de NaCl 1L de água a 0°C 1L de água a 0°C 1L de água a 0°C insaturada Saturada Saturada com corpo de fundo

SOLUÇÃO SUPERSATURADA 400 g de NaCl 1L de água a 0°C 1L de água a 25°C 1L de água a 0°C Supersaturada A concentração na solução final está acima do CS do NaCl a 0°C.

CURVAS DE SOLUBILIDADE Comportamento anormal CS (g/100g de água) Comportamento normal CS1 Comportamento anormal T°C T1

Exercícios de fixação: A 18°C a solubilidade de uma substância X é de 60g/100mL de água. Nessa temperatura 150g de X foram misturados em 200mL de água . O sistema obtido é: a) Heterogêneo com uma fase. b) Homogêneo com duas fases. c) Uma solução aquosa com corpo de fundo. d) Heterogêneo com três substâncias. e) Apenas uma solução aquosa.

CS da sacarose (g/ 100g de água) Exercícios de fixação: 2) 160g de uma solução saturada de sacarose (C12H22O11) a 30°C é resfriada a 0°C. Qual a massa de açúcar cristalizada? Dados: Temperatura °C CS da sacarose (g/ 100g de água) 0° 180 30° 220

Exercícios de fixação: Para responder às questões 3) e 4) considere o gráfico e as informações apresentadas: CS do KNO3 (g/100g de água) 0 10 20 30 40 50 60 Temperatura °C 120 100 80 60 40 20 20°C Solução aquosa de KNO3 100g de KNO3 100g de água

Exercícios de fixação: 3) Essa mistura heterogênea, inicialmente a 20°C, é aquecida até 60°C. Dessa forma: a) A solução aquosa torna-se insaturada. b) A solução aquosa torna-se saturada e restam 5g de corpo de fundo. c) A solução aquosa continua saturada, sem corpo de fundo. d) A solução aquosa continua saturada e restam 20g de corpo de fundo. e) A massa de KNO3 dissolvida triplica.

Exercícios de fixação: 4) Uma maneira conveniente para se recuperar todo o KNO3 do sistema e obter o sal sólido e puro é: a) Evaporar toda água, por aquecimento. b) Agitar a mistura e depois filtrá-la. c) Decantar a solução sobrenadante. d) Resfriar a mistura a 0°C. e) Aquecer a mistura a 40°C

Curvas de Solubilidade Soluções Curvas com ponto(s) de inflexão referem-se a solutos ´hidratados´. Na temperatura da inflexão ocorre um decréscimo (total ou parcial) do número de moléculas de hidratação na fórmula do composto. Curva ascendente – dissolução endotérmica Curva descendente – dissolução exotérmica Curvas de Solubilidade

Classificação das Soluções Sol. INSATURADA – aquela em que a quantidade de soluto solubilizada é inferior à quantidade estipulada pelo CS (estável) Sol. SATURADA – possui uma quantidade solubilizada de soluto igual à indicada pelo CS (estável) Sol. SUPER-SATURADA – aquela em que a quantidade solubilizada do soluto é maior que a estipulada pelo CS (instável)

Explique a proposta do gráfico, de se sair de A e se chegar em D Soluções Pontos A, B e C indicam soluções insaturadas Qualquer ponto sobre a curva indica solução saturada O ponto D representa solução super-saturada Supersaturação Insaturação Curva de Solubilidade Explique a proposta do gráfico, de se sair de A e se chegar em D

Concentrações das Soluções Expressam a relação As formas de expressão das concentrações incluem: - as que não utilizam volume de solução - as que utilizam volume de solução

Qde. de soluto / Qde. de solução ou solvente Concentrações que não envolvem volume de solução Fração em massa ou título Fração em mols ou Fração em quantidade de matéria % em massa ou %(m/m) =  x 100 Qde. de soluto / Qde. de solução ou solvente Conc. mol/kg (É a “antiga” concentração molal ou molalidade)

É importante mencionar que, além da % (m/m) Concentrações que não envolvem volume de solução É importante mencionar que, além da % (m/m) ou % em massa [a massa, em gramas, do soluto em 100 g de solução], outras porcentagens ou frações são possíveis, como: % (m/v): massa, em gramas, de soluto em 100 mL de solução % em mol ou % molar do soluto: Xsoluto x 100 - raciocínio idêntico se aplica a % em mol do solvente - % em volume ou % (v/v): Vsoluto/Vsolução x 100

Qde. de soluto / Qde. de solução Concentrações que envolvem volume de solução Qde. de soluto / Qde. de solução Concentração em quantidade de matéria/L ou conc. mol / L Concentração Comum g/L É a “antiga” concentração molar ou molaridade nsoluto= msoluto / MMsolutoM = msoluto / (MMsoluto x V) ATENÇÃO: D = m solução / V solução Densidade g/L (Obs: note que m e V são da solução)

Soluções Diluição de Soluções Método experimental que consiste em diminuir a concentração de uma solução original pela introdução de mais solvente à mesma. Em tal procedimento, a massa de soluto presente no meio permanece inalterada. Diz-se que uma solução é “mais diluída” quanto menor for a sua concentração.

Diluição de Soluções V2 = V1 + Vsolv. adicionado Soluções V1 – volume da solução inicial V2 – volume da solução final m1 – massa da solução inicial m2 – massa da solução final V2 = V1 + Vsolv. adicionado

Diluição de Soluções 1 m1 =  2 m2 Tem-se: C1 = msoluto /V1  msoluto = C1 V1 C2 = msoluto /V2  msoluto = C2 V2 Como msoluto é mantida durante a diluição, logo: De forma similar podemos obter: M: conc. mol/L  : fração em massa C1 V1 = C2 V2 M1 V1 = M2 V2 1 m1 =  2 m2

O nosso interesse é pelo primeiro caso !!! Soluções Mistura de Soluções Podemos ter: - mistura de soluções com solutos iguais - mistura de soluções com solutos diferentes e que não reagem entre si e que reagem entre si O nosso interesse é pelo primeiro caso !!!

Mistura de Soluções c/ Solutos Iguais 1: solução inicial 2: sol. a ser misturada a 1, de mesmo soluto 3: solução resultante da mistura 1 + 2 Como msoluto(3) = msoluto(1) + msoluto(2), logo: De forma similar obtemos: C3V3 = C1V1 + C2V2 3m3 = 1m1 + 2m2 M3V3 = M1V1 + M2V2

Mistura de Soluções c/ Solutos Iguais É importante observar que, o valor da concentração da solução final representa uma média ponderada das concentrações das soluções misturadas. Ademais, a concentração da solução resultante é, também, intermediária em relação aos valores das concentrações das soluções misturadas.

Estequiométrico . Mistura de Soluções - c/ Solutos Diferentes que Reagem Entre Si Neste caso trata-se de um problema de Cálculo Estequiométrico .

Mistura de Soluções - c/ Solutos Diferentes que Não Reagem Entre Si Quando os solutos não reagem entre si, cada um deles acaba passando por um processo de diluição com a mistura das soluções. Considere o exemplo que é apresentado no próximo slide, para ilustração!

Mistura de Soluções - c/ Solutos Diferentes que Não Reagem Entre Si Exemplo: Sol. 1 – 100 mL, c/ 5 g de NaCl – C1 = 50 g/L Sol. 2 – 100 mL, c/ 50 g de KCl – C2 = 50 g/L Com a mistura, tem-se 5 g de NaCl em 200 mL do meio  Conc. para tal soluto na solução final é 25 g/L (< que C1; o NaCl sofreu uma diluição). O mesmo é observado para o KCl!