1 Ciências Naturais e suas Tecnologias AULA DIGITAL QUÍMICA 21. Dispersões Coloidais ou Coloides e Soluções Verdadeiras.

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2 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 2 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Índice Dispersões Coloidais ou Coloides Soluções Verdadeiras Classificação das Soluções Solubilidade Solubilidade e Temperatura Coeficiente de Solubilidade (CS) Concentração das Soluções Concentração Comum (C) ou Concentração em g/L Porcentagem em Massa do Soluto Título (t) Concentração Molar ou Molaridade (M) Molaridade Iônica Concentração em partes por milhão (PPM) Relações entre as Concentrações Diluição de Soluções Mistura de Soluções de Mesmo Soluto Mistura de Soluções de Solutos Diferentes que não reagem entre si Mistura de Soluções de Solutos Diferentes que reagem entre si Titulometria Outras Concentrações Normalidade(N) / Molalidade (W) / Fração Molar (X)

3 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 3 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Dispersões Coloidais ou Coloides Nas dispersões coloidais, as partículas dispersas têm tamanho entre 10 Å e 1000 Å. Feixes de luz tornam-se visíveis ao atravessar dispersões coloidais devido ao efeito Tyndall.

4 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 4 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Dispersões Coloidais ou Coloides No seu cotidiano, você utiliza vários produtos que consistem em sistemas coloidais: sabonetes, xampus, pastas de dente, espumas ou cremes de barbear, maquiagem, leite, manteiga, geleias etc. Na presença de eletrólitos, as partículas coloidais podem agregar-se irreversivelmente, resultando em grandes e compactos agregados (coágulos), por meio de um processo denominado coagulação.

5 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 5 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Na presença de polieletrólitos, as partículas coloidais podem formar agregados menos densos (flóculos), que podem ser facilmente rompidos e redispersos por meio de agitação vigorosa, no processo de cisalhamento. Exemplo: eliminação de resíduos da água de piscina, por meio da adição de sulfato de alumínio (que forma polieletrólitos na água), após a floculação. Dispersões Coloidais ou Coloides

6 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 6 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Dispersões Coloidais ou Coloides

7 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 7 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Soluções Verdadeiras Soluções são casos particulares de dispersões em que o sistema formado é homogêneo. Nas soluções: o dispergente recebe o nome de solvente; o disperso recebe o nome de soluto. O conjunto soluto + solvente forma a solução.

8 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 8 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Classificação das Soluções Quanto ao estado físico

9 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 9 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Classificação das Soluções Quanto à condutibilidade elétrica Quanto à proporção entre o soluto e o solvente

10 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 10 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Classificação das Soluções Quanto à quantidade máxima de soluto que pode ser dissolvida numa determinada quantidade de solvente

11 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 11 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Solubilidade Para que uma solução se forme, é necessário que o soluto seja solúvel no solvente. Exemplo: a certa temperatura, se adicionarmos um pouco de cloreto de sódio na água, formaremos um sistema homogêneo. No entanto, a solubilidade do cloreto de sódio não é infinita.

12 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 12 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL À medida que a quantidade de cloreto de sódio aumenta, chegará um certo ponto em que a água não conseguirá mais solubilizar o cloreto de sódio e, nesse caso, o sal não dissolvido vai acumular-se no fundo do recipiente, formando o corpo de fundo ou corpo de chão. Solubilidade

13 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 13 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Solubilidade e Temperatura A solubilidade varia de acordo com a variação da temperatura. Os dados da tabela mostram que o aumento da temperatura provoca amento na solubilidade do cloreto de potássio. Mas existem exceções: há substâncias que apresentam diminuição da solubilidade com o aumento da temperatura.

14 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 14 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Coeficiente de Solubilidade (CS) Segundo a tabela, 54,0 g é a quantidade máxima de cloreto de potássio que pode ser dissolvida em 100g de água a 90ºC. O coeficiente de solubilidade do cloreto de potássio a 90ºC é: Cs = 54,0 g de KC l em 100 g de água.

15 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 15 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Coeficiente de Solubilidade (CS) Classificação das soluções comparando-se a massa de soluto dissolvida e o coeficiente de solubilidade: Soluções insaturadas: apresentam massa de soluto dissolvido menor que o coeficiente de solubilidade. Soluções saturadas: apresentam massa de soluto dissolvido exatamente igual ao coeficiente de solubilidade. Soluções supersaturadas: apresentam massa de soluto dissolvido maior que o coefi ciente de solubilidade; essas soluções são bastante instáveis e podem ser obtidas em condições especiais.

16 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 16 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Coeficiente de Solubilidade (CS)

17 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 17 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL A tabela fornece as seguintes informações: Coeficiente de Solubilidade (CS) utilizando 100 g de água para preparar uma solução saturada a 30ºC, devemos nela dissolver 70 g de KBr e a massa de solução obtida será de 170 g. 30 o C

18 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 18 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Coeficiente de Solubilidade (CS) a quantidade máxima de KBr que podemos dissolver em 20 g de água a 10ºC: 10 o C

19 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 19 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL adicionando 30 g de KBr a 100 g de água, a 20ºC, obtemos uma solução insaturada, que permite a dissolução de mais soluto; adicionando 65 g de KBr a 100 g de água, a 20ºC, obteremos uma solução saturada, na qual nenhuma quantidade adicional de soluto poderá ser dissolvida; Coeficiente de Solubilidade (CS) 20 o C

20 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 20 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL adicionando 80 g de KBr a 100 g de água, a 20ºC, 65 g irão se dissolver e 15 g permanecerão depositados no fundo do recipiente (corpo de fundo ou corpo de chão); teremos, então, uma solução saturada com corpo de fundo: Coeficiente de Solubilidade (CS) 20 o C

21 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 21 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Aquecendo essa solução a 50ºC, o corpo de fundo se dissolve. Resfriando-a novamente a 20ºC, duas coisas podem ocorrer: Coeficiente de Solubilidade (CS) o excesso de soluto volta a se cristalizar, formando de novo o corpo de fundo; se o resfriamento for lento e cuidadoso, o excesso de soluto permanece dissolvido, formando um sistema extremamente instável que chamamos de solução supersaturada; até uma leve trepidação ou a adição de um pequeno cristal de soluto a essa solução podem causar a precipitação do excesso de soluto, formando novamente uma solução saturada com corpo de fundo.

22 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 22 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Coeficiente de Solubilidade (CS) Curva de solubilidade do brometo de potássio em água:

23 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 23 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Curvas de solubilidade de algumas substâncias em água: Coeficiente de Solubilidade (CS)

24 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 24 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Concentração das Soluções Uma solução é formada quando dissolvemos uma certa quantidade de soluto em um determinado solvente. Existem formas diferentes de expressar a concentração de uma solução.

25 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 25 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Concentração das Soluções Para facilitar o nosso estudo, adotamos a seguinte convenção: 1. Toda vez que aparecer o número 1, estamos nos referindo ao soluto. Para representar a massa de soluto, escrevemos: m 1. 2. Toda vez que aparecer o número 2, estamos nos referindo ao solvente. Para representar a massa do solvente escrevemos: m 2. 3. Toda vez que não aparecer nenhum número, estamos nos referindo à solução. Para representar a massa da solução, escrevemos: m.

26 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 26 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Concentração Comum (C)/Concentração em g/L Concentração Comum (C) ou Concentração em g/L Não confunda concentração comum com densidade. Densidade é a relação entre a massa da solução (m) e o volume da solução (V).

27 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 27 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL A concentração comum é expressa, necessariamente, com a massa em gramas e o volume em litros. Concentração Comum (C)/Concentração em g/L Observe as unidades usuais para expressar massa e volume e a maneira de transformá-las nas unidades recomendadas pela definição:

28 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 28 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Porcentagem em Massa do Soluto A porcentagem em massa pode ser determinada pela relação:

29 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 29 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Título (t) Título ( τ ) Chamando de m a massa da solução m 1 a massa do soluto; m 2 a massa do solvente, temos

30 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 30 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Concentração Molar ou Molaridade ( M ) Concentração molar ou molaridade ( M ) Como o número de mols do soluto (n 1 ) é a razão entre a massa do soluto (m 1 ) e a massa molar do soluto (M 1 ), temos: A unidade da molaridade é o mol/L, também chamada molar (M). Exemplo: uma solução 5 molar pode ser dita 5 mol/L. O que significa 5 mols de soluto em um litro de solução.

31 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 31 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Molaridade Iônica Os compostos iônicos sofrem dissociação em água (mas nem sempre essa dissociação do composto iônico é total). Considere a dissociação total do cloreto de sódio (NaC l ). Se a concentração inicial do NaC l for 1 mol/L, temos: Perceba que cada mol de NaC l origina 2 mols de íons.

32 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 32 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Concentração em partes por milhão (PPM) Concentração em partes por milhão (ppm) Uma solução com concentração 1 ppm é aquela que tem 1 parte de soluto para um milhão de partes da solução. Exercício resolvido 1,7t de amônia vazaram e espalharam-se uniformemente em certo volume da atmosfera, a 27ºC e 760 mmHg. Medidas mostraram que a concentração de amônia nesse volume da atmosfera é de 25 partes, em volume, do gás amônia em um milhão de partes, em volume, de ar. O volume da atmosfera contaminado por essa quantidade de amônia foi de:

33 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 33 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Concentração em partes por milhão (PPM) Resolução: Número de mols que há em 1,7t de amônia (n= m / M): 1. 10 5 mol Volume correspondente a 1.10 5 mols de amônia (P.V = n.R.T): 24,6.10 5 L Na concentração 25 ppm, há 25 L amônia em 1.000.000 L ar

34 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 34 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Relações entre as Concentrações Relações entre as concentrações Podemos estabelecer várias relações matemáticas entre os diversos tipos de concentração. Relação entre concentração comum (C) e título (t) Fique atento: a concentração foi dada em g/L Relação entre concentração comum (C) e concentração molar ( M ) A concentração deve estar em g/L

35 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 35 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Relação entre Molaridade ( M ) e Título (t), dada a densidade (d) em g/L Relações entre as Concentrações a densidade deve estar em g/L Para g/mL

36 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 36 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Diluição de Soluções Acrescentando solvente, haverá uma variação de concentração e de volume, mas não haverá alteração da massa do soluto (m 1 ). Sendo assim, temos:

37 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 37 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Levando em conta que a massa do soluto não variou (m 1 = m 2 ), temos que: Diluição de Soluções O mesmo raciocínio deve ser seguido para a concentração molar:

38 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 38 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Mistura de Soluções de Mesmo Soluto Misturando soluções de mesmo soluto, a solução final terá volume e concentração diferentes das iniciais. No entanto, a massa do soluto na solução final é, necessariamente, a soma das massas dos solutos em cada solução. Matematicamente, podemos escrever:

39 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 39 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Mistura de Soluções de Mesmo Soluto Como C = m/V, podemos escrever: m = C.V e nossa fórmula final será: O mesmo raciocínio deve ser seguido para obter a concentração molar: O volume final V 3 é calculado pela soma dos volumes iniciais (V 1 + V 2 ).

40 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 40 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Mistura de Soluções de Solutos Diferentes que não reagem entre si Mistura de soluções de solutos diferentes que não reagem entre si Quando misturamos soluções de solutos diferentes e esses solutos não reagem entre si, a quantidade de cada um deles continua a mesma, só que num volume maior de solução. É como se as duas soluções sofressem diluições. Exercício resolvido 50 mL de solução 4 M de ácido nítrico são misturados com 150 mL de solução 8 M de ácido clorídrico. Quais as novas molaridades desses ácidos na solução resultante?

41 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 41 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Resolução: Mistura de Soluções de Solutos Diferentes que não reagem entre si Calculamos quantos mols de HNO 3 existem na solução 1 e quantos mols de HC l existem na solução 2:

42 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 42 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Mistura de Soluções de Solutos Diferentes que não reagem entre si Essas quantidades de HNO 3 e HC l continuam existindo na mistura obtida, só que num volume de 200 mL. Calculamos então as molaridades desses ácidos na solução 3

43 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 43 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Mistura de Soluções de Solutos Diferentes que reagem entre si Quando misturamos soluções e os solutos reagem entre si, devemos inicialmente calcular o número de mols de cada soluto em cada solução e montar a equação da reação, verificando se existe ou não excesso de um dos reagentes. Os exercícios são resolvidos por estequiometria. Resolução: 100 cm 3 de solução 0,4 M de ácido sulfúrico são misturados com 400 cm 3 de solução 0,25 M de hidróxido de potássio. a) Qual é a molaridade do sulfato de potássio obtido na solução resultante? b) Qual é a molaridade do reagente em excesso na solução resultante?

44 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 44 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Resolução: Mistura de Soluções de Solutos Diferentes que reagem entre si Calculamos a quantidade de ácido e a quantidade de base existentes nas soluções iniciais:

45 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 45 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Mistura de Soluções de Solutos Diferentes que reagem entre si Equacionamos a reação entre o ácido sulfúrico e o hidróxido de potássio, estabelecendo a proporção estequiométrica:

46 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 46 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Mistura de Soluções de Solutos Diferentes que reagem entre si Como o volume da solução resultante é 100 cm 3 + 400 cm 3 = 500 cm 3 podemos calcular as molaridades do K 2 SO 4 produzido e do KOH que sobrou sem reagir:

47 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 47 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Titulometria Exercício resolvido 15 cm 3 de uma solução de ácido nítrico de concentração 31,5 g/L são titulados com 30 cm 3 de solução de hidróxido de potássio. Qual é a concentração da base, em g/L? Resolução:

48 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 48 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Tendo a concentração em g/L e o volume em cm 3, é possível calcular a massa de soluto, lembrando que m = C.V Inicialmente, devemos transformar cm 3 em L: Sabemos, da equação que: Titulometria

49 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 49 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Sendo assim, a concentração da base será: Titulometria

50 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 50 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Outras Concentrações Normalidade(N)/ Molalidade (W)/ Fração Molar (X) Há outros tipos menos usuais de concentração, solicitados por algumas universidades. Faremos um breve estudo de cada uma:

51 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 51 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Outras Concentrações Normalidade(N)/ Molalidade (W)/ Fração Molar (X) Normalidade (N) Equivalente Grama Exemplo: o equivalente grama do sódio (Na) é 23 g (23/1).

52 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 52 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Outras Concentrações Normalidade(N)/ Molalidade (W)/ Fração Molar (X) Voltando ao conceito de normalidade, temos: Molalidade (W) A unidade de molalidade é mol/kg ou molal.

53 Ciências Naturais e suas Tecnologias www.sistemacpv.com.br 53 QUÍMICA Capítulo 21 Dispersões Coloidais e Soluções Verdadeiras AULA DIGITAL Outras Concentrações Normalidade(N)/ Molalidade (W)/ Fração Molar (X) Fração Molar (X) Frações molares são grandezas adimensionais (sem unidade). Sua soma sempre dá 1 como resultado: