QUÍMICA GERAL E INORGÂNICA Soluções Prof. Dr. Ary da Silva Maia

* Distribuição da água no corpo humano. Água nos seres humanos * Distribuição da água no corpo humano. FUNÇÕES DA ÁGUA Solvente, Participação em reações enzimáticas, Lubrificante das articulações, Transporte, Regulação da temperatura corporal, Etc. * http://www.4work.pt/cms/index.php?id=98&no_cache=1&tx_ttnews%5Btt_news%5D=118&tx_ttnews%5BbackPid%5D=1&cHash=2c48aa6754

Misturas Matéria Substância Pura Elementos Compostos Mistura (Solução) Homogênea Colóide Heterogênea (Suspensão)

Soluções Mistura homogênea de duas ou mais substâncias. Aquela que se encontra em maior quantidade é o solvente, as demais são solutos. As características de fase são determinadas pelo solvente. Podem existir em qualquer estado físico: Sólido – Ex.: Ouro 18K Líquido – Ex.: Água do mar Gás – Ex.: Ar Serão consideradas, principalmente, as soluções aquosas. (solvente  água).

Soluções Solvatação: (NaCl em H2O) https://www.youtube.com/watch?v=EBfGcTAJF4o

Soluções Fatores que influenciam a solubilidade: Quantidade do solvente Temperatura Efeito do íon comum pH da solução Equilíbrio de complexação Pressão Coeficiente de solubilidade (Cs) : O Cs é a quantidade máxima dissolvida de uma substância em uma determinada temperatura, em uma quantidade padrão de solvente.

Soluções

Soluções Saturação: Quando, a uma determinada temperatura e sob agitação contínua, observa-se que o soluto não se dissolve mais, ou seja o coeficiente de solubilidade foi alcançado. A solução assim preparada é chamada de solução saturada. Neste momento foi alcançado o ponto de saturação. Após este ponto todo o soluto colocado ficará depositado no fundo do recipiente.

Soluções Super saturação: Perturbar o equilíbrio 130 g Acetato de sódio / 100 g H2O Resfriamento até aproximadamente 25 °C Aquecimento até aproximadamente 85 °C

Soluções Cristalização de solução supersaturada: https://www.youtube.com/watch?v=mxO9rtVjoR4

Soluções Cristalização de solução supersaturada: https://www.youtube.com/watch?v=BLq5NibwV5g

Soluções Cristalização de solução supersaturada: https://www.youtube.com/watch?v=W2jquo8baDY

Soluções Classificação quanto a natureza das partículas de soluto dispersas: Solução molecular - As partículas dispersas do soluto são moléculas. Também é chamada de solução não-eletrolítica, pois não conduzem a corrente elétrica.  Exemplo: água e açúcar Solução iônica - As partículas dispersas do soluto são íons ou íons e moléculas(dependendo do sal ou do ácido). Também é chamada de solução eletrolítica, pois conduz corrente elétrica. Exemplos: água e sal

Unidades de concentração Molaridade (M) mol/LSolução Dependente da temperatura já que   dV/dT (expansividade) Molalidade (m) mol/kgSolvente Não-dependente da temperatura Fração molar (X) Obs. - Não é usada frequentemente em farmácia. para k componentes

Unidades de concentração Para a água é possível assumir-se que 1 g = 1 mL i.e.,  = 1 g/mL Percentagem Mássica g/100 mL = 10 mg/mLSolução (m/v) g/100 g = 10 mg/g (m/m) Creme, pomada, gel, etc. Percentagem Volumétrica mL/100 mLSolução (v/v) Partes por milhar/milhão/bilhão (ppt, ppm, ppb) ppt = 1 g/1000 mL = 1 g/L ppm = 1 mg/L ppb = 1 µg/L Frequentemente utilizado para expressar contaminação.

Unidades de concentração Outras unidades de concentração: H2O2 Concentração é expressa por número de volumes. 1 vol solução produz 10 vol O2 (nas CNTP) quando completamente decomposto Solução 3% m/v = 10 vol Unidades Internacionais Vitaminas A, D Enzimas, proteinas bioativas Heparina Baseado em definições arbitrarias de actividade sob condições especificas (temperatura, pH, etc.)

Propriedades Coligativas Propriedades que dependem somente do número de partículas de soluto e não de sua identidade. Origem do termo “coligativa”  coligar As propriedades coligativas tem uma origem comum Partículas de soluto exercem o seu efeito meramente por ser em vez de fazer. O efeito é o mesmo para todos os solutos.

Propriedades Coligativas Em uma solução de um soluto não-volátil: Pressão de vapor é sempre menor; Ponto de Ebulição é sempre maior; Ponto de Congelamento é sempre menor; Pressão Osmótica direciona o solvente da concentração mais baixa para a mais alta.

Propriedades Coligativas Solutos não-voláteis e a Lei de Raoult: No equilíbrio, taxa de evaporação = taxa de condensação Partículas de soluto ocupam volume reduzindo a taxa de evaporação Com a diminuição da taxa de evaporação, a pressão de vapor sobre a solução também diminui, para recuperar o equilíbrio.

Propriedades Coligativas Numa solução a pressão de vapor é reduzida se comparada ao solvente puro. Um líquido entra em ebulição quando a pressão de vapor é igual à pressão atmosférica. Necessita-se aumentar T para fazer com que a pressão de vapor de uma solução se iguale à pressão atmosférica. Soluto Não- volátil Pressão de Vapor Ponto de Ebulição

Propriedades Coligativas Solutos e o processo de congelamento No equilíbrio a taxa de congelamento = taxa de liquefação Partículas de soluto ocupam volume reduzindo a taxa de congelamento Com a diminuição da taxa de congelamento, necessita-se diminuir T para se alcançar o equilíbrio

Propriedades Coligativas Lei de Raoult: A pressão de vapor de uma solução é igual a pressão de vapor do solvente vezes a fração molar do solvente na solução. A diminuição da pressão de vapor é dada por:

Propriedades Coligativas Variações das temperaturas de congelamento e ebulição: Onde: m = molalidade de partículas (independe de T) Kc = Constante de diminuição do ponto de congelamento molal ( = -1,86 °C/m para H2O) Ke = Constante de aumento do ponto de ebulição molal ( = 0,51°C/m para H2O)

Propriedades Coligativas Desvios da Idealidade: Concentrações podem aumentar Interações soluto-solvente podem ser diferentes Interações solvente-solvente > Interações soluto-solvente Pvap é mais alta Interações soluto-solvente > Interações solvente-solvente Pvap é mais baixa Substâncias iônicas podem não se dissociar totalmente (Fator de Van’t Hoff – i)

Propriedades Coligativas Osmose – discriminação molecular: Uma membrana semi-permeável atua com base no tipo de partícula Moléculas de solvente – passam através Moléculas largas ou íons são retidos As moléculas do solvente passam da região de menor concentração de soluto para a região de maior concentração, de forma a alcançar o equilíbrio.

Propriedades Coligativas Solvente passa para a região de maior concentração aumentando seu volume A passagem do solvente pode ser evitada aplicando-se uma pressão A pressão para prevenir este transporte é conhecida como pressão osmótica http://www.manualdaquimica.com/fisico-quimica/pressao-osmotica.htm

Propriedades Coligativas Pressão Osmótica Onde: M = concentração molar de partículas de soluto  = pressão osmótica A Massa Molar de um soluto pode ser determinada, com excelente precisão a partir dos dados de pressão osmótica.

Propriedades Coligativas Exemplo: Uma solução contendo 20,0 mg de insulina em 5,00 ml desenvolve uma pressão osmótica de 12.5 mm Hg a 300 K. Determina a Massa Molar da Insulina.

Propriedades Coligativas N° de mols de Insulina: Massa Molar da Insulina: