Quimica Feltre-vol-2

1. Fronts Quimica FELTRE 2 LA.fh8 09.06.05 14:33 Page 1 Composite C M Y CM MY CY CMY K Ricardo Feltre Fsico-Qumica OTTOROGGE/CORBISSTOCKPHOTOS 6 edio So Paulo, 2004 - Ilustraes: Adilson Secco, Alessandro Passos da Costa, Nelson Matsuda 2 Engenheiro Qumico pela Escola Politcnica da Universidade de So Paulo. Doutor em Engenharia Qumica pela Escola Politcnica da Universidade de So Paulo. Professor de Qumica em cursos pr-vestibulares e em cursos superiores. Livro no-consumvel Componente curricular: Qumica Volume

2. Ttulo original: QUMICA Ricardo Feltre, 2004 Coordenao editorial: Jos Luiz Carvalho da Cruz Edio de texto: Alexandre da Silva Sanchez, Flvia Schiavo, Regina Gimenez Colaboradora: Soraya Saadeh (Manual do Professor) Reviso tcnica: Murilo Srgio da Silva Julio, Soraya Saadeh Reviso editorial: Cludia Bortolado Preparao de texto: Regina Gimenez Assistncia editorial: Joel de Jesus Paulo, Rosane Cristina Thahira, Regiane de Cssia Thahira Coordenao de design e projetos visuais: Sandra Botelho de Carvalho Homma Projeto grfico: Marta Cerqueira Leite, Sandra Botelho de Carvalho Homma Capa: Luiz Fernando Rubio Foto: Navio enferrujado Otto Rogge/Corbis-Stock Photos Coordenao de produo grfica: Andr Monteiro, Maria de Lourdes Rodrigues Coordenao de reviso: Estevam Vieira Ldo Jr. Reviso: Lpis Litteris Denise de Almeida Editorao, Lumi Casa de Edio Ltda. Coordenao de arte: Wilson Gazzoni Agostinho Edio de arte: Wilson Gazzoni Agostinho Editorao eletrnica: Setup Bureau Editorao Eletrnica Coordenao de pesquisa iconogrfica: Ana Lucia Soares Pesquisa iconogrfica: Vera Lucia da Silva Barrionuevo As imagens identificadas com a sigla CID foram fornecidas pelo Centro de Informao e Documentao da Editora Moderna. Coordenao de tratamento de imagens: Amrico Jesus Tratamento de imagens: Luiz C. Costa Sada de filmes: Helio P. de Souza Filho, Marcio H. Kamoto Coordenao de produo industrial: Wilson Aparecido Troque Impresso e acabamento: Reproduo proibida. Art. 184 do Cdigo Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Todos os direitos reservados EDITORA MODERNA LTDA. Rua Padre Adelino, 758 - Belenzinho So Paulo - SP - Brasil - CEP 03303-904 Vendas e Atendimento: Tel. (0_ _11) 6090-1500 Fax (0_ _11) 6090-1501 www.moderna.com.br 2005 Impresso no Brasil 1 3 5 7 9 10 8 6 4 2 Dados Internacionais de Catalogao na Publicao (CIP) (Cmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) Feltre, Ricardo, 1928- . Qumica / Ricardo Feltre. 6. ed. So Paulo : Moderna, 2004. Obra em 3 v. Contedo: V. 1. Qumica geral v. 2. Fsico-qumica v. 3. Qumica orgnica Bibliografia. 1. Qumica (Ensino mdio) 2. Fsico-qumica (Ensino mdio) Problemas, exerccios etc. I. Ttulo. 04-2879 CDD-540.7 ndices para catlogo sistemtico: 1. Qumica : Ensino mdio 540.7 Ficha QUIMICA 2-PNLEM-LA 09.06.05, 14:362

3. APRESENTAO Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. Em seus trs volumes, esta obra procura contribuir para o ensino da Qumica entre os alunos do Ensino Mdio. Nela so apresentados os conhecimentos bsicos da Qumica e suas aplicaes mais importantes. Continuamos nos guian- do para a simplificao da teoria, na articulao desta com os fatos do cotidiano e na diversificao dos exerccios. Para atingir essa finalidade, cada captulo da obra foi dividido em tpicos que visam tornar a exposio terica gradual e didtica. No final de cada tpico, propusemos algumas perguntas cuja finalidade a reviso das idias principais a desenvolvidas, seguindo-se tambm uma srie de exerccios sobre o que foi discutido. Em todos os captulos foram colocados, em muitas opor- tunidades, boxes com curiosidades e aplicaes da Qumica, pequenas biografias de cientistas, sugestes de atividades prticas e leituras. A inteno dessas sees foi proporcionar maior articulao dessa cincia com outras, como a Mate- mtica, a Fsica e a Biologia, e tambm com os avanos tecnolgicos. Agradecemos aos professores e aos alunos que presti- giam nossa obra e reiteramos que crticas e sugestes sero sempre bem recebidas. O autor Sumario-QF2-PNLEM 29/6/05, 11:253

4. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. SUMRIO 2 VOLUME SOLUES 1. Disperses, 2 1.1. Introduo, 2 1.2. Classificao das disperses, 2 1.3. Principais caractersticas dos sistemas dispersos, 3 2. Solues, 4 2.1. Introduo, 4 2.2. Classificaes das solues, 4 2.3. Mecanismo da dissoluo, 4 2.4. Regra de solubilidade, 7 2.5. O fenmeno da saturao de uma soluo, 7 2.6. Curvas de solubilidade, 8 2.7. Solubilidade de gases em lquidos, 9 Box: Mergulho submarino, 11 Atividades prticas, 11 Reviso, 12 Exerccios, 12 Exerccios complementares, 15 3. Concentrao das solues, 16 3.1. Concentrao comum ou, simplesmente, concentrao (C ), 17 Reviso, 19 Exerccios, 19 Exerccios complementares, 21 3.2. Ttulo ou frao em massa (T), 21 Reviso, 22 Exerccios, 23 3.3. Concentrao em mols por litro ou molaridade (M), 24 Reviso, 25 Exerccios, 25 Exerccios complementares, 27 Exerccios, 28 Exerccios complementares, 29 3.4. Frao em mols ou frao molar (x), 29 Reviso, 29 Exerccios, 30 3.5. Concentrao molal ou molalidade (W ), 30 Reviso, 31 Exerccios, 31 3.6. Outros tipos de concentrao, 32 Reviso, 32 Exerccios, 33 1Captulo Sumario-QF2-PNLEM 4/6/05, 20:504

5. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 4. Diluio das solues, 33 Reviso, 35 Exerccios, 35 Exerccios complementares, 38 5. Misturas de solues, 39 5.1. Mistura de duas solues de um mesmo soluto, 39 Reviso, 40 Exerccios, 40 Exerccios complementares, 41 5.2. Mistura de duas solues de solutos diferentes que no reagem entre si, 42 Exerccios, 42 5.3. Mistura de duas solues de solutos diferentes que reagem entre si, 43 Exerccios, 45 Exerccios complementares, 45 6. Anlise volumtrica ou volumetria, 46 Atividades prticas, 48 Reviso, 48 Exerccios, 48 Exerccios complementares, 51 Leitura, 52 Questes sobre a leitura, 53 Desafios, 54 PROPRIEDADES COLIGATIVAS 1. A evaporao dos lquidos puros, 59 1.1. Presso mxima de vapor de um lquido puro, 59 1.2. Influncia da temperatura na presso mxima de vapor, 60 Box: A umidade do ar, 60 1.3. Influncia da natureza do lquido, 60 1.4. Influncia da quantidade de lquido ou de vapor presentes, 61 Reviso, 61 Exerccios, 61 2. A ebulio dos lquidos puros, 62 2.1. Introduo, 62 2.2. A influncia da presso externa na temperatura de ebulio, 63 2.3. Comparando lquidos diferentes, 64 Reviso, 65 Exerccios, 65 3. O congelamento dos lquidos puros, 66 3.1. O congelamento da gua pura, 66 3.2. As mudanas de estado das substncias puras, 68 Reviso, 69 Exerccios, 69 2Captulo Sumario-QF2-PNLEM 4/6/05, 20:505

6. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 4. Solues de solutos no-volteis e no-inicos, 70 Box: O caso do caf requentado, 71 5. A Lei de Raoult, 72 Atividades prticas, 73 Reviso, 73 Exerccios, 74 Exerccios complementares, 76 6. Osmometria, 77 6.1. Conceitos gerais, 77 6.2. Leis da osmometria, 80 6.3. Classificao das solues, 81 6.4. Determinao de massas moleculares, 81 6.5. A presso osmtica e os seres vivos, 81 6.6. Concluses, 83 Atividades prticas, 83 Reviso, 83 Exerccios, 84 Exerccios complementares, 84 7. As propriedades coligativas nas solues inicas, 85 Reviso, 87 Exerccios, 87 Exerccios complementares, 89 Leitura, 90 Questes sobre a leitura, 92 Desafios, 92 TERMOQUMICA 1. A energia e as transformaes da matria, 95 1.1. Conceitos gerais, 95 1.2. Calorimetria, 96 Box: Alimentao e obesidade, 98 Atividades prticas Pesquisa, 99 Reviso, 99 Exerccios, 99 Exerccios complementares, 100 2. Por que as reaes qumicas liberam ou absorvem calor?, 101 2.1. Energia interna, 101 2.2. Entalpia, 102 Box: Latas inteligentes, 104 Reviso, 105 Exerccios, 105 Exerccios complementares, 106 3. Fatores que influem nas entalpias (ou calores) das reaes, 107 3.1. Influncia das quantidades de reagentes e de produtos, 107 3.2. Influncia do estado fsico dos reagentes e dos produtos da reao, 107 3Captulo Sumario-QF2-PNLEM 4/6/05, 20:506

7. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 3.3. Influncia do estado alotrpico, 109 3.4. Influncia da dissoluo/diluio, 110 Box: Compressas de emergncia, 110 3.5. Influncia da temperatura na qual se efetua a reao qumica, 111 3.6. Influncia da presso, 111 4. Equao termoqumica, 111 Reviso, 112 Exerccios, 112 Exerccios complementares, 114 5. Casos particulares das entalpias (ou calores) das reaes, 115 5.1. Estado padro dos elementos e dos compostos qumicos, 115 5.2. Entalpia (ou calor) padro de formao de uma substncia (Ho f ), 116 5.3. Entalpia (ou calor) de combusto de uma substncia, 117 Box: Hidrognio Combustvel do futuro?, 118 5.4. Entalpia (ou calor) de neutralizao, 119 5.5. Energia de ligao, 120 5.6. Generalizaes, 121 Atividades prticas, 122 Reviso, 122 Exerccios, 123 Exerccios complementares, 126 6. Lei de Hess, 128 6.1. Conseqncias da lei de Hess, 129 Reviso, 130 Exerccios, 131 Exerccios complementares, 135 Leitura, 137 Questes sobre a leitura, 139 Desafios, 140 CINTICA QUMICA 1. Velocidade das reaes qumicas, 144 1.1. Introduo, 144 1.2. Conceito de velocidade mdia de uma reao qumica, 144 1.3. A velocidade e a estequiometria das reaes, 146 1.4. Conceitos de velocidade instantnea e cintica qumica, 147 Reviso, 148 Exerccios, 148 Exerccios complementares, 150 2. Como as reaes ocorrem?, 150 2.1. Condies fundamentais, 150 2.2. A teoria das colises, 150 Reviso, 151 Exerccios, 152 3. O efeito das vrias formas de energia sobre a velocidade das reaes qumicas, 153 3.1. O efeito da temperatura na velocidade das reaes, 153 3.2. O efeito da eletricidade na velocidade das reaes, 156 4Captulo Sumario-QF2-PNLEM 4/6/05, 20:507

8. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 3.3. O efeito da luz na velocidade das reaes, 156 Box: Fotoqumica, 157 Reviso, 158 Exerccios, 158 Exerccios complementares, 159 4. O efeito da concentrao dos reagentes na velocidade das reaes qumicas, 160 4.1. Introduo, 160 4.2. A lei cintica da velocidade das reaes, 161 4.3. O mecanismo das reaes, 163 4.4. Ordem e molecularidade das reaes, 164 Reviso, 164 Exerccios, 165 Exerccios complementares, 167 5. O efeito dos catalisadores nas velocidades das reaes qumicas, 169 5.1. Introduo, 169 5.2. Conceitos fundamentais, 169 5.3. Mecanismo da catlise, 170 5.4. Ao do catalisador, 171 5.5. Principais catalisadores, 172 Atividades prticas, 173 Reviso, 174 Exerccios, 174 Exerccios complementares, 175 Leitura, 176 Questes sobre a leitura, 177 Desafios, 177 5Captulo EQUILBRIOS QUMICOS HOMOGNEOS 1. Estudo geral dos equilbrios qumicos, 181 1.1. Conceito de reaes reversveis, 181 1.2. Conceito de equilbrio qumico, 182 1.3. Equilbrios homogneos e equilbrios heterogneos, 184 1.4. Grau de equilbrio, 184 1.5. Constante de equilbrio, 185 Reviso, 189 Exerccios, 189 Exerccios complementares, 196 1.6. Constante de equilbrios em termos de presses parciais, 197 Box: O controle das reaes qumicas, 198 Reviso, 198 Exerccios, 199 Exerccios complementares, 200 2. Deslocamento do equilbrio, 201 2.1. Introduo, 201 2.2. Influncia das concentraes dos participantes do equilbrio, 202 2.3. Influncia da presso total sobre o sistema, 204 Box: O deslocamento que se v, 205 Box: O deslocamento que se sente, 206 Sumario-QF2-PNLEM 4/6/05, 20:508

9. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 2.4. Influncia da temperatura, 206 2.5. Influncia do catalisador, 207 2.6. Resumo, 208 Atividades prticas, 208 Reviso, 209 Exerccios, 209 Exerccios complementares, 212 Leitura, 214 Questes sobre a leitura, 215 Desafios, 215 EQUILBRIOS INICOS EM SOLUES AQUOSAS 1. Equilbrios inicos em geral, 219 1.1. Conceitos iniciais, 219 1.2. Lei da diluio de Ostwald, 220 1.3. Efeito do on comum, 221 1.4. Efeito de ons no comuns, 222 Reviso, 223 Exerccios, 223 Exerccios complementares, 224 2. Equilbrio inico na gua/pH e pOH, 225 2.1. Introduo, 225 2.2. Equilbrio inico na gua/produto inico da gua, 226 Reviso, 228 Exerccios, 228 2.3. Os conceitos de pH e de pOH, 228 Box: Reviso matemtica logaritmos, 229 Reviso, 231 Exerccios, 232 Exerccios complementares, 236 2.4. A medida do pH na prtica, 237 Atividades prticas, 239 Reviso, 239 Exerccios, 239 2.5. Soluo-tampo, 240 Box: Um tampo vital Nosso sangue, 242 Atividade prtica, 242 Reviso, 243 Exerccios, 243 3. Hidrlise de sais 3.1. Conceitos fundamentais, 244 3.2. Casos fundamentais, 244 3.3. Grau e constante de hidrlise, 246 3.4. Curvas de titulao, 247 Reviso, 248 Exerccios, 248 Exerccios complementares, 251 Leitura, 253 Questes sobre a leitura, 253 Desafios, 254 6Captulo Sumario-QF2-PNLEM 4/6/05, 20:509

10. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. EQUILBRIOS HETEROGNEOS 1. Introduo, 259 2. Aplicao da lei da ao das massas aos equilbrios heterogneos, 259 Reviso, 260 Exerccios, 260 Exerccios complementares, 262 3. Deslocamento do equilbrio heterogneo, 262 3.1. Influncia da temperatura, 262 3.2. Influncia da presso total sobre o sistema, 263 3.3. Influncia da adio ou retirada de um participante do equilbrio, 263 Reviso, 264 Exerccios, 265 Exerccios complementares, 267 4. Produto de solubilidade (KPS), 267 4.1. Introduo, 267 4.2. O conceito de produto de solubilidade, 268 Box: Um erro em um exame clnico, 269 4.3. Previso das reaes de precipitao, 270 4.4. Efeito do on comum, 270 Reviso, 271 Exerccios, 271 Exerccios complementares, 274 Leitura, 275 Questes sobre a leitura, 277 Desafios, 278 ELETROQUMICA OXI-REDUO E PILHAS ELTRICAS 1. Introduo, 282 2. Reaes de oxi-reduo, 283 2.1. Conceitos de oxidao, reduo, oxidante e redutor, 283 2.2. Conceito de nmero de oxidao (Nox.), 283 2.3. Nmeros de oxidao usuais, 285 2.4. Clculo dos nmeros de oxidao, 285 Reviso, 286 Exerccios, 286 3. O acerto dos coeficientes ou balanceamento das equaes de oxi- reduo, 287 Reviso, 291 Exerccios, 291 Exerccios complementares, 293 4. A pilha de Daniell, 294 4.1. Introduo, 294 4.2. A montagem e o funcionamento da pilha de Daniell, 295 4.3. Outras montagens da pilha de Daniell, 297 Box: O nascimento das pilhas eltricas, 298 Atividades prticas, 299 Reviso, 300 Exerccios, 300 Exerccios complementares, 301 7Captulo 8Captulo Sumario-QF2-PNLEM 4/6/05, 20:5010

11. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 5. A fora eletromotriz (fem) das pilhas, 302 5.1. A natureza dos metais formadores da pilha, 303 5.2. As concentraes das solues empregadas, 303 5.3. A temperatura da pilha, 303 6. Eletrodo-padro de hidrognio, 303 7. Tabela dos potenciais-padro de eletrodo, 305 8. Clculo da fora eletromotriz (fem) das pilhas, 306 Reviso, 308 Exerccios, 308 Exerccios complementares, 310 9. Previso da espontaneidade das reaes de oxi-reduo, 311 Reviso, 313 Exerccios, 313 Exerccios complementares, 314 10. As pilhas em nosso cotidiano, 315 10.1. Introduo, 315 10.2. Acumulador ou bateria de automvel ou bateria de chumbo, 316 10.3. Pilha de Leclanch, 317 10.4. Pilhas alcalinas, 318 10.5. Pilha de mercrio, 318 10.6. Pilha de nquel-cdmio, 319 10.7. Pilha de ltio ou pilha de ltio-iodo, 319 Box: O perigoso descarte das pilhas e baterias, 320 10.8. Pilha ou clula de combustvel, 321 Reviso, 322 Exerccios, 322 Exerccios complementares, 323 11.Corroso, 324 12.As reaes de oxi-reduo e os fenmenos biolgicos, 326 Atividades prticas, 327 Reviso, 327 Exerccios, 327 Leitura, 328 Questes sobre a leitura, 329 Desafios, 330 ELETROQUMICA ELETRLISE 1. Introduo, 334 2. Eletrlise gnea, 335 3. Eletrlise em soluo aquosa com eletrodos inertes, 337 4. Prioridade de descarga dos ons, 338 5. Eletrlise em soluo aquosa com eletrodos ativos (ou reativos), 342 6. Comparando o funcionamento das pilhas com a eletrlise, 346 Atividades prticas, 347 Reviso, 347 Exerccios, 348 Exerccios complementares, 349 7. Aplicaes da eletrlise, 351 9Captulo Sumario-QF2-PNLEM 4/6/05, 20:5111

12. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 8. A estequiometria das pilhas e da eletrlise, 352 Box: Um pouco de fsica, 353 Reviso, 354 Exerccios, 355 Exerccios complementares, 359 Leitura, 360 Questes sobre a leitura, 361 Desafios, 362 REAES NUCLEARES 1. O incio da era nuclear/A descoberta da radioatividade, 365 2. Os efeitos das emisses radioativas, 366 3. Recordando alguns conceitos sobre a estrutura atmica, 368 4. A natureza das radiaes e suas leis, 369 4.1. As emisses , 369 4.2. As emisses , 370 4.3. As emisses , 371 4.4. Concluses, 371 Reviso, 372 Exerccios, 372 Exerccios complementares, 373 5. Cintica das desintegraes radioativas, 374 Reviso, 375 Exerccios, 375 Exerccios complementares, 377 6. Famlias radioativas naturais, 378 7. Reaes artificiais de transmutao, 378 7.1. Histrico, 378 7.2. Tipos de reao de transmutao, 380 7.3. Elementos transurnicos, 380 Reviso, 382 Exerccios, 382 Exerccios complementares, 383 8. Fisso nuclear, 383 8.1. Histrico, 383 8.2. A produo do urnio, 385 8.3. A bomba atmica, 387 8.4. Reatores atmicos ou nucleares, 387 9. Fuso nuclear, 390 Reviso, 391 Exerccios, 391 Exerccios complementares, 392 10.Aplicaes das reaes nucleares, 392 11.Perigos e acidentes nucleares, 394 11.1. O acidente de Three-Mile Island, 394 11.2. O acidente de Chernobyl, 394 11.3. O acidente de Goinia, 395 Reviso, 395 Exerccios, 395 Exerccios complementares, 396 Leitura, 396 Questes sobre a leitura, 398 Desafios, 398 10Captulo Sumario-QF2-PNLEM 4/6/05, 20:5112

13. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. NDICE DAS LEITURAS A escassez e a poluio das guas (captulo 1), 52 Osmose reversa (captulo 2), 90 A produo e o consumo de energia (captulo 3), 137 Catalisadores automotivos (captulo 4), 176 A sntese de Haber-Bosch (captulo 5), 214 Acidez estomacal (captulo 6), 253 A formao de estalactites e estalagmites (captulo 7), 275 O carro eltrico (captulo 8), 328 A histria do alumnio (captulo 9), 360 O lixo nuclear (captulo 10), 396 NDICE DAS BIOGRAFIAS Franois Marie Raoult (captulo 2), 72 Jacobus Henricus VantHoff (captulo 2), 80 Germain Henry Hess (captulo 3), 128 Cato Maximilian Guldberg e Peter Waage (captulo 5), 187 Henry Louis Le Chatelier (captulo 5), 202 Wilhelm Ostwald (captulo 6), 220 Michael Faraday (captulo 9), 353 Robert Andrews Millikan (captulo 9), 353 Pierre Curie e Marie Sklodowska Curie (captulo 10), 366 Jean-Frdric Joliot Curie e Irne Joliot Curie (captulo 10), 379 Glenn Theodore Seaborg (captulo 10), 381 Enrico Fermi (captulo 10), 383 Respostas, 401 Lista de siglas, 410 Sugestes de leitura para os alunos, 413 Museus brasileiros ligados Cincia, 414 Bibliografia, 417 Sumario-QF2-PNLEM 4/6/05, 20:5113

14. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. ELEMENTOS QUMICOS (As massas atmicas entre parnteses so dos istopos mais estveis dos elementos radioativos.) (De acordo com as ltimas recomendaes da IUPAC.) Actnio Ac 89 (227) Alumnio Al 13 26,9815 Amercio Am 95 (243) Antimnio Sb 51 121,75 Argnio Ar 18 39,948 Arsnio As 33 74,9216 Astato At 85 (210) Brio Ba 56 137,34 Berqulio Bk 97 (247) Berlio Be 4 9,0122 Bismuto Bi 83 209 Bhrio Bh 107 (262,1) Boro B 5 10,811 Bromo Br 35 79,909 Cdmio Cd 48 112,40 Clcio Ca 20 40,08 Califrnio Cf 98 (251) Carbono C 6 12,01115 Crio Ce 58 140,12 Csio Cs 55 132,905 Chumbo Pb 82 207,19 Cloro Cl 17 35,453 Cobalto Co 27 58,93 Cobre Cu 29 63,55 Criptnio Kr 36 83,80 Cromo Cr 24 51,996 Crio Cm 96 (247) Darmstcio Ds 110 (269) Disprsio Dy 66 162,50 Dbnio Db 105 (262) Einstinio Es 99 (252) Enxofre S 16 32,064 rbio Er 68 167,26 Escndio Sc 21 44,956 Estanho Sn 50 118,69 Estrncio Sr 38 87,62 Eurpio Eu 63 151,96 Frmio Fm 100 (257) Ferro Fe 26 55,847 Flor F 9 18,9984 Fsforo P 15 30,9738 Frncio Fr 87 (223) Gadolnio Gd 64 157,25 Glio Ga 31 69,72 Germnio Ge 32 72,59 Hfnio Hf 72 178,49 Hssio Hs 108 (265) Hlio He 2 4,0026 Hidrognio H 1 1,00797 Hlmio Ho 67 164,930 ndio In 49 114,82 Iodo I 53 126,9044 Irdio Ir 77 192,2 Itrbio Yb 70 173,04 trio Y 39 88,905 Lantnio La 57 138,91 Elemento Smbolo Nmero Massa Atmico Atmica Laurncio Lr 103 (260) Ltio Li 3 6,941 Lutcio Lu 71 174,97 Magnsio Mg 12 24,312 Meitnrio Mt 109 (269) Mangans Mn 25 54,9380 Mendelvio Md 101 (258) Mercrio Hg 80 200,59 Molibdnio Mo 42 95,94 Neodmio Nd 60 144,24 Nenio Ne 10 20,183 Netnio Np 93 (237) Nibio Nb 41 92,906 Nquel Ni 28 58,69 Nitrognio N 7 14,0067 Noblio No 102 (259) smio Os 76 190,2 Ouro Au 79 196,967 Oxignio O 8 15,9994 Paldio Pd 46 106,4 Platina Pt 78 195,09 Plutnio Pu 94 (244) Polnio Po 84 (209) Potssio K 19 39,098 Praseodmio Pr 59 140,907 Prata Ag 47 107,870 Promcio Pm 61 (145) Protactnio Pa 91 (231) Rdio Ra 88 (226) Radnio Rn 86 (222) Rnio Re 75 186,2 Rdio Rh 45 102,905 Roentgnio Rg 111 (272) Rubdio Rb 37 85,47 Rutnio Ru 44 101,07 Rutherfrdio Rf 104 (261) Samrio Sm 62 150,35 Seabrgio Sg 106 (263,1) Selnio Se 34 78,96 Silcio Si 14 28,086 Sdio Na 11 22,9898 Tlio Tl 81 204,37 Tantlio Ta 73 180,948 Tecncio Tc 43 (98) Telrio Te 52 127,60 Trbio Tb 65 158,924 Titnio Ti 22 47,90 Trio Th 90 232,0 Tlio Tm 69 168,934 Tungstnio W 74 183,85 Urnio U 92 238 Vandio V 23 50,942 Xennio Xe 54 131,38 Zinco Zn 30 65,38 Zircnio Zr 40 91,22 Elemento Smbolo Nmero Massa atmico atmica Sumario-QF2-PNLEM 4/6/05, 20:5114

15. SOLUES 1 Captulo Apresentao do captulo A gua do mar um bom exemplo de uma soluo de vrios sais. Tpicos do captulo 1 Disperses 2 Solues 3 Concentrao das solues 4 Diluio das solues 5 Misturas de solues 6 Anlise volumtrica ou volumetria Leitura: A escassez e a poluio das guas Por que vamos estudar as solues? Porque so muito comuns e importantes em nosso cotidiano. O ar que respiramos uma soluo de vrios gases, em que predominam N2 e O2. A gua do mar (que cobre 3 4 da superfcie terrestre) uma soluo de vrios sais. As guas dos mares, dos rios e dos lagos contm ar dissolvido, sem o qual os peixes morreriam (veja que nos aqurios existem borbulhadores, para manter a aerao da gua). Muitos de nossos alimentos so solues o leite, o caf, o ch, etc.; alm disso, freqentemente procuramos melhorar o sabor dos alimentos, dissolvendo acar no caf, sal no molho das saladas, etc. Um aspecto muito importante a conhecer em uma soluo a proporo entre a quantidade da substncia dissolvida (soluto) e a quantidade da que a est dissolvendo (solvente). No dia-a-dia, voc pode preparar um molho para salada mais salgado ou menos salgado; pode preparar um caf mais forte ou mais fraco (na Qumica, um caf mais forte seria chamado de mais concentrado). CID Capitulo 01A-QF2-PNLEM 4/6/05, 14:281

16. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 2 1 DISPERSES 1.1. Introduo Ao se misturarem duas substncias, pode resultar ou em uma mistura homognea ou em uma mistura heterognea. Por exemplo: Dizemos que o sal se dissolveu, enquanto a areia no se dissolveu na gua. No entanto, entre o caso extremo de dissoluo perfeita (como a do sal na gua) e o de separao total (como a areia da gua), existem casos intermedirios importantes. Imagine que voc recolha um pouco de gua de enxurrada em um copo e deixe esse sistema em repouso por um certo tempo. O que ir ocorrer? gua e sal comum (mistura homognea) gua e areia (mistura heterognea) Lentamente, as partculas de terra vo se depositando no fundo do copo; sedimentam primeiro as partculas maiores e, em seguida, as partculas de tamanhos gradativamente menores; mesmo assim, a gua poder ficar turva durante vrios dias indicando, nesse caso, que partculas ainda menores permanecem em suspenso nessa gua. Desse fato resulta a seguinte definio: Disperses so sistemas nos quais uma substncia est disseminada, sob a forma de pequenas partculas, em uma segunda substncia. A primeira substncia chama-se disperso ou fase dispersa; e a segunda, dispersante, dispergente ou fase de disperso. 1.2. Classificao das disperses feita de acordo com o dimetro mdio das partculas dispersas: gua bastante turva Tempo gua pouco turva Partculas pequenas Partculas grandes Nome da disperso Dimetro mdio das partculas dispersas Solues verdadeiras Entre 0 e 1 nm (nanometro) Solues coloidais Entre 1 e 1.000 nm Suspenses Acima de 1.000 nm Lembramos que, no Sistema Internacional de Unidades (SI), o prefixo nano (n) significa 109 . Assim: 1 nm (nanometro) 109 m (metro) Capitulo 01A-QF2-PNLEM 4/6/05, 14:282

17. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 3Captulo 1 SOLUES Esquematicamente, temos: Os sistemas dispersos so muito comuns em nosso cotidiano: 0 1 nm 1.000 nm Dimetro das partculas Solues coloidais Suspenses Solues verdadeiras 1.3. Principais caractersticas dos sistemas dispersos Exemplos Natureza das partculas dispersas Tamanho mdio das partculas Visibilidade das partculas (homogeneidade do sistema) Sedimentao das partculas Separao por filtrao Comportamento no campo eltrico Solues coloidais Gelatina na gua Aglomerados de tomos, ons ou molculas ou mesmo molculas gigantes ou ons gigantes De 1 a 1.000 nm As partculas so visveis ao ultramicroscpio (sistema heterogneo) As partculas sedimentam-se por meio de ultracentrfugas As partculas so separadas por meio de ultrafiltros As partculas de um determi- nado colide tm carga eltrica de mesmo sinal; por isso todas elas migram para o mesmo plo eltrico Solues verdadeiras Acar na gua tomos, ons ou molculas De 0 a 1 nm As partculas no so visveis com nenhum aparelho (sistema homogneo) As partculas no se sedimentam de modo algum A separao no possvel por nenhum tipo de filtro Quando a soluo molecular, ela no permite a passagem da corrente eltrica. Quando a soluo inica, os ctions vo para o plo nega- tivo, e os nions para o plo positivo, resultando uma rea- o qumica denominada eletrlise Suspenses Terra suspensa em gua Grandes aglomerados de tomos, ons ou molculas Acima de 1.000 nm As partculas so visveis ao mi- croscpio comum (sistema heterogneo) H sedimentao espontnea ou por meio de centrfugas comuns As partculas so separadas por meio de filtros comuns (em laboratrio, com papel de filtro) As partculas no se movimen- tam pela ao do campo eltrico O ar sempre contm umidade (vapor de gua), que no vista luz do farol de um carro porque forma, com o ar, uma soluo verdadeira. A queima incompleta do leo diesel, no motor de nibus e caminhes, produz partculas de carvo que ficam em suspenso no ar, formando a fumaa negra. A neblina, porm, pode ser vista sob a ao da luz, porque as gotculas de gua, no ar, constituem uma soluo coloidal. KINO MATTON.BILD,S.L./CID EPITCIOPESSOA/AE Capitulo 01A-QF2-PNLEM 4/6/05, 14:293

18. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 4 2 SOLUES 2.1. Introduo De acordo com o que foi visto no item anterior, as solues verdadeiras (que de agora em diante chamaremos simplesmente de solues) podem ser assim definidas: Solues so misturas homogneas de duas ou mais substncias. Nas solues, o componente que est presente em menor quantidade recebe o nome de soluto ( o disperso), enquanto o componente predominante chamado de solvente ( o dispersante). Por exemplo, quando dissolvemos acar em gua, o acar o soluto, e a gua, o solvente. As solues so muito importantes em nosso dia-a-dia: o ar que respiramos uma soluo (mistura) de gases; a gua do mar (que cobre 3 4 da superfcie terrestre) uma soluo que contm vrios sais; muitos produtos, como bebidas, materiais de limpeza, remdios, etc. so solues; muitas reaes qumicas, feitas em laboratrios e em indstrias, so realizadas em soluo; em nosso corpo (que contm cerca de 65% em massa de gua), o sangue, o suco gstrico, a urina so lquidos que contm em soluo um nmero enorme de substncias que participam de nosso metabolismo. As solues, enfim, tm grande importncia cientfica, industrial e biolgica. 2.2. Classificaes das solues H vrias classificaes para as solues. Por exemplo, algumas solues podem ser eletrolticas e no- eletrolticas, conforme conduzam ou no a corrente eltrica. No momento, o que mais nos interessa classificar as solues segundo o seu estado fsico. Fala-se ento em solues slidas, lquidas e gasosas. Acar (soluto) gua (solvente) Soluo de acar em gua Muitas ligas metlicas so solues slidas. o caso do ouro comum, que uma liga de ouro e cobre. Os gases sempre se misturam perfeitamente entre si, resultando uma soluo (ou mistura) gasosa. O ar uma mistura em que predominam N2 e O2. As solues lquidas so muito comuns. O vinagre, por exemplo, uma soluo de cido actico em gua. Das solues lquidas, estudaremos neste captulo as que so mais importantes para a Qumica, a saber: solues de slidos em lquidos e solues de gases em lquidos. 2.3. Mecanismo da dissoluo Por que certas substncias se misturam to intimamente, a ponto de formar solues, enquanto outras no se misturam? Exemplo: por que a gua se mistura com o lcool comum, e no com a gasolina? Isso ocorre devido s foras intermoleculares que unem as partculas formadoras de cada substncia. Acompanhe a problemtica da dissoluo nos trs exemplos importantes dados a seguir. CID ISACODINADEPEDRO/CID JUANDEDIOSLEBRN/CID Capitulo 01A-QF2-PNLEM 4/6/05, 14:294

19. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 5Captulo 1 SOLUES 1o exemplo Caso da gua (H2O), do lcool comum (C2H5OH) e da gasolina (C8H18) H H H O O O H H H Na gua pura existem molculas H2O, polares: No lcool comum h molculas C2H5OH, tambm polares: Na gasolina h molculas C8H18, apolares: As molculas de H2O esto ligadas por fortes pontes de hidrognio. As molculas de C2H5OH esto ligadas por pontes de hidrognio mais fracas que as da gua. Entre as molculas de C8H18 existem ligaes deVan der Waals, que so bem mais fracas do que as pontes de hidrognio. C2H5 H H O O O C2H5 H C2H5 Juntando-se gua e lcool, forma-se uma soluo; as ligaes entre as molculas de gua e as ligaes entre as molculas de lcool se rompem, permitindo, assim, novas ligaes, tambm do tipo pontes de hidrognio: As molculas de gua e de lcool ficam ligadas por pontes de hidrognio. Juntando gua e gasolina, no se forma uma soluo; as molculas de gua no encontram pontos de polaridade nas molculas de gasolina, onde possam se unir; conseqentemente, as molculas de gua continuam reunidas entre si e separadas das de gasolina: A gua e a gasolina formam duas camadas, e a gua, que mais densa, fica na camada inferior. H H H O O O C2 H5 H H O H C2 H5 H H H O O O H H H O H H gua e lcool Gasolina gua Misturando-se gua e lcool e gua e gasolina, teremos duas situaes: 2o exemplo Dissoluo do sal comum em gua Colocando-se sal de cozinha na gua, a extremidade negativa de algumas molculas de gua tende a atrair os ons Na do reticulado cristalino do sal; e a extremidade positiva de outras molculas Cl Na + Na + Na + Cl Cl Na + Cl Cl Cl Na+ Na+ O cloreto de sdio uma substncia slida, formada pelos ons Na e Cl . O H H + A gua uma substncia lquida, formada por molculas de H2O, muito polares. (representao sem escala e com uso de cores-fantasia) Capitulo 01A-QF2-PNLEM 29/6/05, 11:285

20. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 6 de gua tende a atrair os ons Cl do reticulado. Desse modo, a gua vai desfazendo o reticulado cristalino do NaCl, e os ons Na e Cl entram em soluo, cada um deles envolvido por vrias molculas de gua. Esse fenmeno denominado solvatao dos ons. Note na representao (sem escala e com uso de cores-fantasia) que h um confronto entre as foras de coeso dos ons Na e Cl no estado slido e as foras de dissoluo e solvatao dos ons, exercida pela gua. Evidentemente, se as foras de coeso predominarem, o sal ser menos solvel; se as foras de dissoluo e solvatao forem maiores, o sal ser mais solvel. interessante notar que muitas solues so coloridas e isso se deve aos seus ons. Assim, por exemplo, so coloridas as solues com os ctions: Cu2 (azul), Fe3 (amarelo), Ni2 (verde), etc.; e tambm as solues com os nions: MnO 4 (violeta), Cr2O2 7 (laranja), etc. 3o exemplo Dissoluo do gs clordrico em gua O gs clordrico uma substncia gasosa formada por molculas polares (HCl). Ao serem dissolvi- das em gua, as molculas de HCl so atradas pelas molculas de gua e se rompem, de acordo com o esquema abaixo: Cl Na+ Na+ Na+ Cl Cl Na+ Cl Cl Cl Na+ Na+ O H H O H H Na + Cl O HH O H H O H H O H H O H H H O H O H H O HH O H H O H H H O H O H H Isso significa que h uma reao qumica, pois se formam novas partculas: H3O e Cl . Essas partculas vo se dispersando pela soluo, rodeadas por molculas de gua, como foi explicado no exemplo da dissoluo de sal comum em gua. Note que tambm aqui ocorre o fenmeno da solvatao dos ons. Nesse exemplo encontramos tambm um confronto entre as foras de ligao dentro de cada molcula e as foras de atrao entre as molculas; quanto mais fortes forem estas ltimas, maior nmero de molculas do soluto se romper, o que equivale a dizer que o soluto fica mais ionizado ou tambm que se trata de um eletrlito mais forte. Note ainda uma diferena importante: no exemplo da dissoluo do NaCl, a gua apenas separa os ons Na e Cl j existentes; esse fenmeno chamado de dissociao inica do NaCl; no exemplo da dissoluo do HCl, a gua reage quimicamente com o HCl, provocando a forma- o dos ons H3O e Cl ; esse fenmeno recebe o nome de ionizao do HCl. O H H HO Cl H H ClH Capitulo 01A-QF2-PNLEM 29/6/05, 11:326

21. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 7Captulo 1 SOLUES 2.4. Regra de solubilidade Exemplos como os anteriores levaram os cientistas a uma generalizao: Uma substncia polar tende a se dissolver num solvente polar. Uma substncia apolar tende a se dissolver num solvente apolar. Assim sendo, entende-se por que muitas substncias inorgnicas (cidos, sais, etc., que so polares) dissolvem-se na gua, que um solvente polar. Pelo contrrio, as substncias orgnicas (que so, em geral, apolares) dissolvem-se em solventes orgnicos (tambm apolares); a parafina, por exemplo, no se dissolve na gua, mas dissolve-se em gasolina. Essa regra costuma ser abreviada, dizendo-se que: Semelhante dissolve semelhante. interessante notar que a gua dissolve muitas substncias; por esse motivo, costuma ser chamada de solvente universal. Esse fato muito importante, pois a vida vegetal e animal em nosso planeta depende do chamado ciclo da gua, que o caminho que a gua percorre na natureza chuvas, rios, mares, subsolo, evaporao, formao de nuvens, novas chuvas e assim por diante. Por dissolver muitas substncias, inclusive as indesejadas, a gua torna-se poluda com facilidade. 2.5. O fenmeno da saturao de uma soluo Juntando-se gradativamente sal comum gua, em temperatura constante e sob agitao contnua, verifica-se que, em dado momento, o sal no se dissolve mais. No caso particular do NaCl, isso ocorre quando h aproximadamente 360 g de sal por litro de gua. Da em diante, toda quantidade adicional de sal que for colocada no sistema ir depositar-se (ou precipitar) no fundo do recipiente; dizemos ento que ela se tornou uma soluo saturada ou que atingiu o ponto de saturao. O ponto de saturao depende do soluto, do solvente e das condies fsicas (a temperatura sempre influi, e a presso especial- mente importante em solues que contm gases). O ponto de saturao definido pelo coeficiente (ou grau) de solubilidade. Coeficiente de solubilidade (ou grau de solubilidade) a quantidade necessria de uma substncia (em geral, em gramas) para saturar uma quantidade padro (em geral, 100 g, 1.000 g ou 1 L) de solvente, em determinadas condies de temperatura e presso. Por exemplo, os coeficientes de solubilidade em gua, a 0 C: para o NaCl igual a 357 g/L; para o AgNO3, vale 1.220 g/L; para o CaSO4, igual a 2 g/L. Quando o coeficiente de solubilidade praticamente nulo, dizemos que a substncia insolvel naquele solvente; o caso do cloreto de prata, cujo grau de solubilidade em gua 0,014 g/L. Em se tratando de dois lquidos, dizemos que so imiscveis; o caso de gua e leo. Quando duas substncias se dissolvem em qualquer proporo (coeficiente de solubilidade infini- to), dizemos que elas so totalmente miscveis; o caso da mistura de gua com lcool. Em funo do ponto de saturao, classificamos as solues em: no-saturadas (ou insaturadas): contm menos soluto do que o estabelecido pelo coeficiente de solubilidade; saturadas: atingiram o coeficiente de solubilidade; supersaturadas: ultrapassaram o coeficiente de solubilidade. Soluo saturada de sal em gua Sal que no se dissolveu (precipitado, corpo de fundo ou corpo de cho) Capitulo 01A-QF2-PNLEM 4/6/05, 14:297

22. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 8 Essa classificao pode ser representada esquematicamente do seguinte modo: Note que o ponto de saturao representa um limite de estabilidade. Conseqentemente, as solues supersaturadas s podem existir em condies especiais e, quando ocorrem, so sempre instveis. Na prtica, muito fcil distinguir as solues no-saturada, saturada e supersaturada. Acom- panhe o esquema abaixo: Solues no-saturadas (estveis) Soluo saturada (estvel) Solues supersaturadas (instveis) Aumento da massa de soluto em quantidade fixa de solvente Ponto de saturao 2.6. Curvas de solubilidade Curvas de solubilidade so os grficos que apresentam a variao dos coeficientes de solubilidade das substncias em funo da temperatura. Consideremos, por exemplo, a tabela seguinte, que mostra os coeficientes de solubilidade do nitrato de potssio (em gramas de KNO3 por 100 g de gua) em v- rias temperaturas. Desses dados resulta a curva de solubilidade do nitrato de potssio em gua, apresentada ao lado. Temperatura (C) Coeficiente de solubilidade (gramas de KNO3/100 g de gua) 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 20 40 60 80 100 X Y Z Regio das solues no- saturadas (estveis) Regio das solues supersaturadas (instveis) Adio de uma pequena poro do soluto slido (grmen de cristalizao) Corpo de fundo ou Corpo de cho Na soluo supersaturada h precipitao do soluto excedente. Na soluo saturada o soluto no se dissolve. Na soluo no-saturada o soluto se dissolve. 0 13,3 10 20,9 20 31,6 30 45,8 40 63,9 50 85,5 60 110 70 138 80 169 90 202 100 246 Solubilidade do KNO3 em gua Temperatura (C) Gramas de KNO3/100 g de gua Capitulo 01A-QF2-PNLEM 4/6/05, 14:298

23. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 9Captulo 1 SOLUES No grfico da pgina anterior notamos que, a 20 C, o ponto X representa uma soluo no- saturada; Y, uma soluo saturada; Z, uma soluo supersaturada. Podemos concluir que, na prtica, s poderemos usar as solues que esto abaixo da curva de solubilidade, pois acima dessa curva as solues seriam supersaturadas e, portanto, todo o excesso do soluto tenderia a precipitar. As curvas de solubilidade tm grande importncia no estudo das solues de slidos em lquidos, pois nesse caso a temperatura o nico fator fsico que influi perceptivelmente na solubilidade. Damos a seguir mais alguns exemplos de curvas de solubilidade de substncias slidas em gua. Como podemos verificar no grfico ao lado, para a maior parte das substncias, a solubilidade aumenta com a temperatura; isso em geral ocorre quando o soluto se dissolve com absoro de calor (dissoluo endotrmica). Pelo contrrio, as substncias que se dissolvem com liberao de calor (dissoluo exotrmica) tendem a ser menos solveis a quente. H certas substncias cujas curvas de solubilidade apresentam pontos de inflexo; um ponto de inflexo sempre indica uma mudana de estrutura do soluto, como assinalamos neste grfico: Temperatura (C) Coeficiente de solubilidade (gramas de soluto/100 g de gua) 20 40 60 80 100 120 140 20 40 60 80 Ce2 (SO4)3 NaCl K2CrO4 KNO3 Temperatura (C) Coeficientedesolubilidade (gramasdesoluto/100gdegua) 20 40 60 80 100 120 140 20 40 60 80 CaCl2 6 H 2 O CaCl2 4 H 2O CaCl2 2 H 2O Na2 SO4 10 H 2O Na2SO4 32,4 C Neste ponto ocorre: Na2SO4 10 H2O Na2SO4 + 10 H2O Neste ponto ocorre: CaCl2 6 H2O CaCl2 4 H2O + 2 H2O Neste ponto ocorre: CaCl2 4 H2O CaCl2 2 H2O + 2 H2O 2.7. Solubilidade de gases em lquidos Os gases so, em geral, pouco solveis em l- quidos. Assim, por exemplo, 1 L de gua dissolve apenas cerca de 19 mL de ar em condies ambientes. A solubilidade dos gases em lquidos depende consideravelmente da presso e da temperatura. Aumentando-se a temperatura, o lquido tende a expulsar o gs; conseqentemente, a solubilidade do gs diminui, como se v no grfico ao lado. Os peixes, por exemplo, no vivem bem em guas quentes, por falta de oxignio dissolvido na gua. Temperatura (C) Solubilidade a 1 atm (gramas de gs/100 g de gua) 0,001 0,006 10 20 30 40 0,005 0,004 0,003 0,002 0 O2 N2Peixe Truta Perca Carpa Bagre Temperatura mxima 15 24 32 34 suportada (C) Influncia da temperatura da gua na vida dos peixes Capitulo 01A-QF2-PNLEM 4/6/05, 14:299

24. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 10 Aumentando-se a presso sobre o gs, estaremos, de certo modo, empurrando o gs para dentro do lquido, o que equivale a dizer que a solubilidade do gs aumenta. Quando o gs no reage com o lquido, a influncia da presso expressa pela lei de Henry, que estabelece: Em temperatura constante, a solubilidade de um gs em um lquido diretamente proporcional presso sobre o gs. Presso (atm) Solubilidade a 25 C (gramas de gs/100 g de gua) 0,005 2 3 4 5 0,025 0,020 0,015 0,010 O2 N2 1 6 Ou, matematicamente: S kP Nessa expresso, k uma constante de proporcionali- dade que depende da natureza do gs e do lquido e, tambm, da prpria temperatura. O aumento da presso sobre o gs, para fazer com que ele se dissolva em um lquido, a tcnica usada pelos fabricantes de refrigerantes o gs carbnico (CO2) dissolvido sob presso no refrigerante, e a garrafa fecha- da. Abrindo-se a garrafa, principalmente se ela for agitada e o contedo no estiver gelado, o lquido vazar com muita espuma. Isso ocorre porque a presso dentro da garrafa diminui, e o excesso de CO2, antes dissolvido no refrigerante, escapa rapidamente, arrastando lquido e pro- duzindo a espuma que sai pela boca da garrafa. Verifica- se fato idntico quando se abre uma garrafa de champa- nhe; nesse caso, porm, o CO2 produzido pela fermen- tao prpria da bebida. Um outro caso a considerar aquele em que o gs reage com o lquido. Nessa circunstncia, as solubilidades so, em geral, bastante elevadas. Por exemplo, possvel dissolver cerca de 450 L de gs clordrico (HCl), por litro de gua, em condies ambientes, devido reao: HCl H2O H3O Cl De modo idntico, dissolvem-se cerca de 600 L de gs amonaco (NH3) por litro de gua em condies ambientes, pela reao: NH3 H2O NH 4 OH A espuma que sai da garrafa com gua gaseificada formada pelo gs carbnico, que, ao escapar, arrasta consigo parte do lquido. EDUARDOSANTALIESTRA Capitulo 01A-QF2-PNLEM 4/6/05, 14:3010

25. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 11Captulo 1 SOLUES MERGULHO SUBMARINO Imaginemos um mergulhador iniciando sua descida no mar, carregando, nas costas, cilindros de ao cheios de ar. Ao nvel do mar, a presso 1 atm. E, como o ar contm aproximadamente 20% de O2 e 80% de N2, podemos dizer que a presso parcial do oxignio aproximadamente 0,2 atm e a do nitrognio 0,8 atm. A cada 10 m de descida, a presso aumenta aproximadamente 1 atm. Desse modo, a 40 m de profundidade, a presso ser 1 atm (da superfcie) mais 4 atm (da descida), totalizando 5 atm conseqentemente, teremos 1 atm de presso para o O2 e 4 atm para o N2. A essa profundidade, o mergulhador estar respirando o ar dos cilindros a 5 atm de presso; logo, haver mais ar dissolvido em seu sangue de acordo com a lei de Henry. Vamos considerar os efeitos das elevadas presses parciais de O2 e de N2 sobre o corpo humano. A presso parcial do oxignio no pode ser muito alta (recomenda-se abaixo de 1,6 atm), porque o oxignio em excesso acelera o metabolismo; como defesa do organismo, o ritmo respiratrio diminui; com isso, diminui tambm a eliminao do CO2, o que provoca o envenenamento do mergulhador. A presso parcial elevada no nitrognio, por sua vez, causa a chamada embriaguez do nitrognio, que faz o mergulhador perder a noo da realidade. Por essas razes, mergulhos mais profundos so feitos com misturas de oxignio e hlio. Se a subida do mergulhador for muito rpida, a descompresso faz com que os gases dissolvidos se separem rapidamente do sangue, resultando na formao de bolhas na corrente sangnea (exatamente como acontece quando se abre uma garrafa de refrigerante). Esse fenmeno pode causar: coceira, devido formao de microbolhas sob a superfcie da pele (pulga do mergulhador); fortes dores nas articulaes (conhecidas pelo termo ingls bends); ruptura de alvolos pulmonares, devido expanso gasosa nos pulmes; e at mesmo morte por embolia cerebral, caso as bolhas presentes na corrente sangnea prejudi- quem e/ou impeam a chegada do sangue ao crebro. ATIVIDADES PRTICAS CID ATENO: Nunca cheire nem experimente substncia alguma utilizada nestas atividades. Os experimentos 1 e 3 devem ser realizados com a superviso de um adulto, pois o etanol (lcool comum) no deve ser manipulado perto de chamas ou fascas. Ele pode se inflamar e causar queimaduras, incndios e exploses. 1a Materiais 1 copo gua leo vinagre lcool Procedimento Junte em um copo, dois a dois, pequenas quantidades de gua, leo, vinagre e lcool. Anote no caderno as observaes feitas a cada mistura. Pergunta 1) Quais so os pares que se misturam e quais os que no se misturam? Explique. 2a Materiais 1 recipiente limpo contendo 1 L de gua potvel, filtra- da e fervida. sal de cozinha acar 1 colher de ch 1 colher de caf. Procedimento Acrescente, ao litro de gua, 1 colher (de caf) de sal de cozinha e 1 colher (de ch) de acar. Misture bem. Perguntas 1) Faa um esquema do preparo da soluo realizada. 2) No frasco contendo o soro caseiro, coloque um rtulo identificando a soluo preparada. O que voc escre- veria no rtulo? 3a Materiais 2 cilindros graduados (proveta) de 100 mL basto de vidro gua acar lcool Procedimento Coloque 50 mL de gua no cilindro graduado. Adicione 3 colheres (de sopa) de acar e misture bem at a completa dissoluo. Observe o volume da soluo resultante e anote no caderno. Lave bem o material. Coloque 40 mL de gua no cilindro graduado. Mea 40 mL de lcool em outra proveta e adicione-os aos 40 mL de gua do primeiro cilindro. Observe o volume da soluo resultante e anote no caderno. Perguntas 1) Ao adicionar o acar, o volume da soluo resultante maior, menor ou igual ao volume de gua inicial? 2) Ao adicionar os 40 mL de lcool nos 40 mL de gua, o que ocorreu com o volume final da soluo? 3) Tente explicar as diferenas observadas nos dois experimentos. Capitulo 01A-QF2-PNLEM 4/6/05, 14:3011

26. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 12 1 (Fuvest-SP) Entre as figuras abaixo, identifique a que me- lhor representa a distribuio das partculas de soluto e de solvente numa soluo aquosa diluda de cloreto de sdio. a) Indique qual(is) sistema(s) est(o) em equilbrio. Jus- tifique sua resposta. b) O que ocorrer, em cada sistema, se for adicionada uma quantidade muito pequena de NaCl slido? 5 (U. Anhembi Morumbi-SP) Se dissolvermos totalmente uma certa quantidade de sal em solvente e por qualquer perturbao uma parte do sal se depositar, qual a solu- o que teremos no final? a) saturada com corpo de fundo. b) supersaturada com corpo de fundo. c) insaturada. d) supersaturada sem corpo de fundo. e) saturada sem corpo de fundo. 6 (PUC-RJ) Observe a fi- gura ao lado, que representa a solubilidade, em g por 100 g de H2O, de 3 sais inorgnicos em determinada faixa de temperatura. Identifique a afirmativa correta. e) d) b) a) c) + + Legenda Na+ Cl H2O + + + + + + 2 (UFMG) Escolha a substncia prefervel para limpar um tecido sujo de graxa. a) gasolina. b) vinagre. c) etanol. d) gua. 3 (Fuvest-SP) Um qumico leu a seguinte instruo num procedimento descrito no seu guia de laboratrio: Dissolva 5,0 g do cloreto em 100 mL de gua, temperatura ambiente... Dentre as substncias abaixo, qual pode ser a menciona- da no texto? a) Cl2 b) CCl4 c) NaClO d) NH4Cl e) AgCl 4 (UFG-GO) Os sistemas, a seguir, contm solues aquosas de NaCl em trs diferentes situaes, mantidas a temperatura constante: Solubilidade g/100 g de H2O Temperatura (C) KI NaCl Li2SO4 Corpo de cho de NaCl Soluo saturada de NaCl I II III Soluo diluda de NaCl Sistemas a) A solubilidade dos 3 sais aumenta com a temperatura. b) O aumento de temperatura favorece a solubilizao do Li2SO4. c) A solubilidade do KI maior que as solubilidades dos demais sais, na faixa de temperatura dada. d) A solubilidade do NaCl varia com a temperatura. e) A solubilidade de 2 sais diminui com a temperatura. a) O que disperso? b) Como as disperses se classificam? c) O que so solues? d) O que soluto e solvente? e) Em que tipo de solvente uma substncia polar se dissolve? E uma substncia apolar? f) O que coeficiente de solubilidade? g) O que curva de solubilidade? h) O que ocorre com a dissoluo de um gs em um lquido se elevarmos a presso? E se elevarmos a temperatura? REVISO Responda em seu caderno EXERCCIOS Registre as respostas em seu caderno Capitulo 01A-QF2-PNLEM 4/6/05, 14:3012

27. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 13Captulo 1 SOLUES 7 (PUC-Campinas-SP) Considerando o grfico abaixo, adi- cionam-se, separadamente, 40,0 g de cada um dos sais em 100 g de H2O. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 Solubilidade(gramasdesoluto/100gdeH2O) Temperatura (C) NaNO 3 KNO 3 KCl NaCl Ce2(SO4)3 temperatura de 40 C, que sais esto totalmente dissolvidos na gua? a) KNO3 e NaNO3 d) Ce2(SO4)3 e KCl b) NaCl e NaNO3 e) NaCl e Ce2(SO4)3 c) KCl e KNO3 8 (UFMG) Seis solues aquosas de nitrato de sdio (NaNO3), numeradas de I a VI, foram preparadas, em diferentes temperaturas, dissolvendo-se diferentes massas de NaNO3 em 100 g de gua. Em alguns casos, o NaNO3 no se dissolveu completamente. O grfico abaixo representa a curva de solubilidade de NaNO3, em funo da temperatura, e seis pontos, que correspondem aos sistemas preparados. A partir da anlise desse grfico, identifique os dois sistemas em que h precipitado. a) I e II b) I e III c) IV e V d) V e VI 20 40 60 80 50 100 150 MassadeNaNO3 (emg/100gdeH2O) Temperatura (C) 0 I II III IV VI V Exerccio resolvido 9 (Unicamp-SP) Uma soluo saturada de nitrato de potssio (KNO3) constituda, alm do sal, por 100 g de gua, est temperatura de 70 C. Essa soluo resfriada a 40 C, ocorrendo precipitao de parte do sal dissolvido. Calcule: a) a massa do sal que precipitou; b) a massa do sal que permaneceu em soluo. Abaixo, o grfico da solubilidade do nitrato de potssio em funo da temperatura. Resoluo 20 Temperatura (C) SolubilidadedoKNO3emgua (gramasdeKNO3/100gdeH2O) 30 40 50 60 70 80 20 180 160 140 120 100 80 60 40 Do grfico dado, tiramos as solubilidades do KNO3 em 100 g de gua: a 70 C 140 g de KNO3 a 40 C 60 g de KNO3 Reduzindo a temperatura de 70 C para 40 C, pre- cipitaro 140 g 60 g 80 g de KNO3 , permanecendo 60 g em soluo. 40 C 70 C 140 g 60 g 10 (FMTM-MG) O grfico apresenta a curva de solubilidade de um sal AX2. Quando uma soluo aquosa saturada de AX2 a 70 C contendo 50 g de gua resfriada para 10 C, quais so, em gramas, a massa de sal cristalizada e a massa que permanece em soluo? a) 25 e 20 b) 30 e 15 c) 35 e 10 d) 35 e 15 e) 40 e 10 140 120 100 80 60 40 20 0 0 20 CS(gdeAX2/100gdeH2O) 40 Temperatura (C) 60 80 100 Capitulo 01A-QF2-PNLEM 4/6/05, 14:3013

28. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 14 11 (UFRN) A dissoluo de uma quantidade fixa de um composto inorgnico depende de fatores tais como temperatura e tipo de solvente. Analisando a tabela de solubilidade do sulfato de potssio (K2SO4) em 100 g de gua (H2O) ao lado, indique a massa de K2SO4 que precipitar quando a soluo for devidamente resfriada de 80 C at atingir a temperatura de 20 C. a) 28 g b) 18 g c) 10 g d) 8 g Exerccio resolvido 12 (Fuvest-SP) Quatro tubos contm 20 mL de gua cada um a 20 C. Coloca-se nesses tubos dicromato de potssio (K2Cr2O7) nas quantidades indicadas na tabela ao lado. A solubilidade do sal, a 20 C, igual a 12,5 g por 100 mL de gua. Aps agitao, em quais dos tubos coexistem, nessa temperatura, soluo saturada e fase slida? a) Em nenhum. c) Apenas em C e D. e) Em todos. b) Apenas em D. d) Apenas em B, C e D. Resoluo Pela solubilidade dada, conclumos: Portanto s o tubo A ter o K2Cr2O7 (1,0 g) totalmente dissolvido. Nos demais, as solues estaro saturadas, com o K2Cr2O7 excedente precipitado (fase slida). Alternativa d. 13 (PUC-RJ) A tabela ao lado mostra a solubilidade de vrios sais, temperatura ambiente, em g/100 mL. Se 25 mL de uma soluo saturada de um desses sais foram completamente evaporados, e o resduo slido pesou 13 g, identifique o sal. a) AgNO3 b) Al2(SO4)3 c) NaCl d) KNO3 e) KBr 14 (Unitau-SP) Na carbonatao de um refrigerante, quais so as condies em que se deve dissolver o gs carbnico na bebida? a) presso e temperatura quaisquer. c) presso e temperatura baixas. e) alta presso e baixa temperatura. b) presso e temperatura elevadas. d) baixa presso e elevada temperatura. 15 (PUC-RJ) A cada 10 m de profundidade a presso sobre um mergulhador aumenta de 1 atm com relao presso atmosfrica. Sabendo-se disso, qual seria o volume de 1 litro de ar (comportando-se como um gs ideal) inspirado pelo mergulhador ao nvel do mar, quando ele estivesse a 30 m de profundidade? a) 3 L b) 4 L c) 25 mL d) 250 mL e) 333 mL 16 (Unifenas-MG) As curvas de solubilidade so curvas experi- mentais que mostram o coeficiente de solubilidade em diferentes temperaturas. O2, por ser uma substncia apolar, apresenta pouca solubilidade em gua (polar). A baixa quantidade de O2, dissolvido em gua, compromete a vida aqutica. Os grficos ao lado mostram a solubilidade de O2 e N2 em H2O, a diferentes temperaturas e presses. Analisando-se os grficos, conclui-se que: a) Aumentando-se a presso, temperatura ambiente, a quantidade de N2 absorvido diminuir. b) Aumentando-se a temperatura, a 1atm de presso, as quantidades de O2 e N2 solubilizados em gua diminuem; enquan- to que aumentando-se a presso, a 25 C, as quantidades de O2 e N2 aumentam. c) A 20 C e 1atm, a quantidade de O2 dissolvido em 100 g de H2O superior a 5 103 g. d) Em ambos os grficos, a quantidade de N2 solubilizado em gua supera o de O2, devido ao maior teor de N2, no ar atmosfrico. e) O O2 possui maior solubilidade em gua do que o N2, por ser uma molcula polar. Composto Solubilidade (g/100 mL) AgNO3 (nitrato de prata) 260 Al2(SO4)3 (sulfato de alumnio) 160 NaCl (cloreto de sdio) 36 KNO3 (nitrato de potssio) 52 KBr (brometo de potssio) 64 Tubo A Tubo B Tubo C Tubo D Massa de K2Cr2O7 (g) 1,0 3,0 5,0 7,0 Temperatura (C) 0 20 40 60 80 100 K2SO4 (g) 7,1 10,0 13,0 15,5 18,0 19,3 O2 N2 0,025 Solubilidade a 25 C (gramas de gs/100 g de gua) 0,020 0,015 0,010 0,005 1 2 3 4 5 6 O2 N2 Presso (atm) 0,005 0,006 Solubilidade a 1 atm de gs/100 g de gua (gramas) 0,004 0,003 0,002 0,001 10 20 30 40 (C) 100 mL 12,5 g de K2Cr2O7 20 mL x x 2,5 g de K2Cr2O7 Capitulo 01A-QF2-PNLEM 4/6/05, 14:3014

29. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 15Captulo 1 SOLUES 17 (UFRN) Misturando-se 100 mL de etanol com 100 mL de gua observa-se que o volume da soluo resultante menor que 200 mL. Escolha a alternativa correta a) transformao de matria em energia, como previsto pela teoria da relatividade. b) erro experimental, pois tal fato contraria a lei de Proust, das propores definidas. c) erro experimental, pois tal fato contraria a lei de Lavoisier, da conservao da matria. d) variao da massa, permanecendo o estado fsico l- quido. e) aparecimento de foras atrativas entre os componen- tes da soluo. 18 (UFPR) Considere as experincias descritas a seguir, efetuadas na mesma temperatura. I. Um litro de gua adicionado lentamente, sob agita- o, a 500 g de sal de cozinha. Apenas parte do sal dissolvido. II. 500 g de sal de cozinha so adicionados aos poucos, sob agitao, a um litro de gua. Sobre as experincias acima e levando em conta os conhecimentos sobre o processo da solubilidade, correto afirmar: a) Em I e II a massa de sal dissolvida a mesma. b) Apenas em I forma-se uma soluo saturada sobre a fase slida. c) A massa de sal dissolvida nas experincias no depende da temperatura. d) Em II a mistura resultante homognea. e) Em I e II resulta um estado de equilbrio entre uma fase slida e uma fase lquida. f) A massa inicial de sal pode ser recuperada, nas duas experincias, por meio de um processo de destilao. 19 (PUC-SP) Um estudante pretende separar os componen- tes de uma amostra contendo trs sais de chumbo II: Pb(NO3)2, PbSO4 e PbI2. Aps analisar a tabela de solubilidade abaixo, ele props o seguinte procedimento: Adicionar gua destilada em ebulio mistura, agi- tando o sistema vigorosamente. Filtrar a suspenso resultante, ainda quente. Secar o slido obtido no papel de filtro; este ser o sal A. Recolher o filtrado em um bquer, deixando-o esfriar em banho de gua e gelo. Proceder a uma nova filtrao e secar o slido obtido no papel de filtro; este ser o sal B. Aquecer o segundo filtrado at a evaporao completa da gua; o slido resultante ser o sal C. Identifique os sais A, B, e C, respectivamente. a) Pb(NO3)2, PbSO4 e PbI2 b) PbI2, PbSO4 e Pb(NO3)2 c) PbSO4, Pb(NO3)2 e PbI2 d) PbSO4, PbI2 e Pb(NO3)2 e) Pb(NO3)2, PbI2 e PbSO4 Solubilidade em gua Substncias fria quente Iodeto de chumbo II insolvel solvel Nitrato de chumbo II solvel solvel Sulfato de chumbo II insolvel insolvel 20 (UnB-DF) Analise o grfico abaixo. Julgue os itens seguintes, identificando os corretos. a) A substncia mais solvel em gua a 10 C KNO3. b) A substncia que apresenta menor variao da solubilidade entre 30 C e 80 C o cloreto de sdio. c) A solubilidade de qualquer slido aumenta com a ele- vao da temperatura da soluo. d) A mistura de 20 g de NH4Cl com 100 g de gua a 50 C resultar em uma soluo insaturada. e) Uma soluo preparada com 80 g de KNO3 em 100 g de gua, a 40 C, apresentar slido no fundo do recipiente. 21 (UFRGS-RS) A solubilidade da soda custica (NaOH) em gua, em funo da temperatura, dada na tabela abaixo. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Temperatura (C) Gramasdesolutoparasaturar 100gdeH2O N aN O 3 KNO 3 NH4 Cl NaCl Ce2(SO4)3 Considerando solues de NaOH em 100 g de gua, escolha a alternativa correta. a) a 20 C, uma soluo com 120 g de NaOH concentrada. b) a 20 C, uma soluo com 80 g de NaOH diluda. c) a 30 C, uma soluo com 11,9 g de NaOH concentrada. d) a 30 C, uma soluo com 119 g de NaOH supersaturada. e) a 40 C, uma soluo com 129 g de NaOH saturada. 22 (UFPE) Uma soluo saturada de NH4Cl foi preparada a 80 C utilizando-se 200 g de gua. Posteriormente, essa soluo sofre um resfriamento sob agitao at atingir 40 C. Determine a massa de sal depositada nesse processo. A solubilidade do NH4Cl varia com a temperatura, conforme mostrado no grfico. Temperatura (C) 20 30 40 50 Solubilidade (gramas/100 g de H2O) 109 119 129 145 20 40 60 20 40 60 80 100 Solubilidade (gsoluto/100gdegua) Temperatura (C) Curvas de solubilidade EXERCCIOS COMPLEMENTARES Registre as respostas em seu caderno Capitulo 01A-QF2-PNLEM 4/6/05, 14:3115

30. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 16 23 (Osec-SP) A solubilidade do K2Cr2O7, a 20 C, 12 g/100 g de gua e, a 60 C, 43 g/100 g de gua. Sabendo que uma soluo foi preparada dissolvendo-se 20 g do sal em 100 g de gua a 60 C e que depois ela foi resfriada a 20 C, podemos concluir que: a) todo sal continuou na soluo. b) todo sal passou a formar um corpo de cho. c) 8 g do sal foi depositado no fundo do recipiente. d) 12 g do sal foi depositado no fundo do recipiente. e) 31 g do sal passou a formar um corpo de cho. 24 (Fuvest-SP) Certo refrigerante engarrafado, saturado com dixido de carbono (CO2) a 5 C e 1 atm de CO2 e ento fechado. Um litro desse refrigerante foi mantido algum tempo em ambiente temperatura de 30 C. Em seguida, a garrafa foi aberta ao ar (presso atmosfrica 1 atm) e agitada at praticamente todo o CO2 sair. Nessas condies (30 C e 1 atm), qual o volume aproximado de CO2 libera- do? (Dados: massa molar do CO2 44 g/mol; volume molar dos gases a 1 atm e 30 C 25 L/mol; solubilidade do CO2 no refrigerante a 5 C e sob 1 atm de CO2 3,0 g/L) a) 0,40 litros b) 0,85 litros c) 1,7 litros d) 3,0 litros e) 4,0 litros 25 (ITA-SP) Quando submersos em guas profundas, os mergulhadores necessitam voltar lentamente superfcie para evitar a formao de bolhas de gs no sangue. a) Explique o motivo da no formao de bolhas de gs no sangue quando o mergulhador desloca-se de regies prximas superfcie para as regies de guas profundas. b) Explique o motivo da no formao de bolhas de gs no sangue quando o mergulhador desloca-se muito lentamente de regies de guas profundas para as regies prximas da superfcie. c) Explique o motivo da formao de bolhas de gs no sangue quando o mergulhador desloca-se muito rapidamente de regies de guas profundas para as regies prximas da superfcie. 3 CONCENTRAO DAS SOLUES Voc j sabe, por exemplo, que em uma dada quantidade de gua podemos dissolver quantidades menores ou maiores de sal comum, desde que, evidentemente, no ultrapassemos o ponto de saturao da soluo. Alis, at pelo paladar podemos distinguir quando a gua est menos salgada ou mais salgada (tome muito cuidado, pois no se deve provar qualquer soluo desconhecida). Medir as coisas muito importante em nosso dia-a-dia, no comrcio, na indstria e, principalmente, na cincia. E inicia- mos este captulo dizendo que, em particular, importante conhecer a quantidade de soluto existente em uma certa quantidade de soluo. De fato, diariamente lemos ou ouvimos frases do tipo: o teor alcolico do vinho 12%; no devemos dirigir um automvel quando houver, em nossa corrente sangnea, mais de 0,2 g de lcool por litro de sangue; o teor normal de glicose, em nosso sangue, situa-se entre 75 e 110 mg/dL (valores acima dessa faixa indicam tendn- cia diabete); o teor normal de clcio no sangue situa-se entre 8,5 e 10,5 mg/dL; o ar contm 0,94% de argnio em volume; De modo geral, usamos o termo concentrao de uma soluo para nos referirmos a qualquer relao estabelecida entre a quantidade do soluto e a quantidade do solvente (ou da soluo). Lembrando que essas quantidades podem ser dadas em massa (g, kg, etc.), em volume (m3 , L, mL, etc.) ou em mols, teremos ento vrias maneiras de expressar concentraes. o que vamos estudar a seguir, adotando a seguinte conveno: ndice 1, para as quantidades relativas ao soluto; ndice 2, para as quantidades relativas ao solvente; sem ndice, para as quantidades relativas prpria soluo. O bafmetro mede a concentrao de lcool no sangue por meio do ar expirado. SRGIOCASTRO/AE Capitulo 01A-QF2-PNLEM 29/6/05, 11:3316

31. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 17Captulo 1 SOLUES 3.1. Concentrao comum ou, simplesmente, concentrao (C) A definio mais simples : Concentrao a quantidade, em gramas, de soluto existente em 1 litro de soluo. Perceba o significado fsico dessa definio comparando os dois exemplos seguintes: Havendo 20 g de NaCl em 1 litro de soluo: 20 g de NaCl 1 L de soluo Se h 60 g de NaCl em 3 L de soluo = 20 g60 3 de NaCl em cada litro de soluo. ... ento haver Havendo 60 g de NaCl em 3 litros de soluo: Neste caso, diremos que a concentrao ser: C C 20 1 ou 20 g/L A concentrao, neste caso, ser tambm: C C 60 3 ou 20 g/L Generalizando o clculo feito no segundo exemplo, temos: C C m V Massa do soluto (gramas) Volume do solvente (litros) 1 Assim sendo, tambm podemos definir concentrao da seguinte maneira: Concentrao o quociente entre a massa do soluto e o volume da soluo. Note que essa definio vlida mesmo para os casos em que as unidades forem diferentes das usuais a massa pode ser dada em mg, o volume em mL, etc. Por isso, cuidado com as unidades mencionadas em cada problema. Considerando ainda que VC m1, dizemos que o produto do volume pela concentrao de uma soluo nos d a massa do soluto, desde que as unidades de V e C sejam compatveis; por exemplo: g L L g . Esta concluso importante para a resoluo de certos problemas. Como se prepara uma soluo de concentrao definida? Inicialmente devemos notar que, no preparo das solues, pode haver expanso, contrao ou manuteno de volume. Por exemplo, adicionando-se 20 g de soluto a 1 L de gua, pode ocorrer que o volume final seja maior que 1 L; teramos, en- to, 20 g de soluto em mais de 1 L de soluo. Por esse motivo, se quisermos preparar 1 L de soluo, com concentrao 20 g/L, deveremos proceder como indicado abaixo. O primeiro passo ser pesar o soluto com a maior preci- so possvel. Para esse fim existem balanas especiais nos laboratrios. Normalmente, a seqncia a seguinte: pesamos um cadinho vazio; colocamos um pouco do soluto no cadinho; pesamos o conjunto; e, por diferena, obtemos a massa do soluto. Unidade: gramas por litro (g/L) GARCIA-PELAYO/CID Capitulo 01A-QF2-PNLEM 4/6/05, 14:3117

32. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 18 O passo seguinte ser dissolver o soluto e atingir um volume definido de soluo. A seqncia usual a que mostramos neste esquema: 1) Pegue um balo volumtrico de 1.000 mL. 2) Pese, por exemplo, 20 g do soluto e transfira-o integralmente para o balo. 3) Adicione um pouco de gua e agite at dissolver totalmente o soluto. 4) Adicione gua cuidado- samente at o trao de referncia; agite at uniformizar a soluo. 1.000 mL Trao de referncia 1.000 mL 1.000 mL 1.000 mL Cadinho com o soluto slido gua para transferir o soluto Desse modo, teremos a soluo final com o soluto na concentrao de 20 g/L. evidente que qualquer erro ou impreciso na medida da massa ou do volume ir refletir-se na concentrao obtida. No confunda concentrao (C) com densidade (d ) da soluo Confronte as definies: C C m V Massa do Volume da soluo 1 soluto d d m V Massa da Volume da soluo soluo A densidade da soluo relaciona, portanto, a massa com o volume da prpria soluo. Ela indica a massa da solu- o correspondente a uma unidade de volume (por exemplo: 1 mililitro). A densidade da soluo no uma forma de expressar a concentrao da soluo. No entanto, a densidade aparece com freqncia em problemas que envol- vem a concentrao das solues, pois: a densidade de uma soluo depende de sua concentrao; e, na prtica, facilmente medida por um densmetro. Unidade (em geral): gramas por litro (g/L) Unidade (em geral): gramas por mililitro (g/mL) O densmetro flutua na soluo e afunda mais (ou menos) de acordo com a concentrao da soluo. No detalhe, a medida da densidade aproximadamente 0,75 g/mL. EDUARDOSANTALIESTRA/CID EDUARDOSANTALIESTRA/CID Capitulo 01A-QF2-PNLEM 4/6/05, 14:3218

33. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 19Captulo 1 SOLUES Exerccio resolvido Por esses motivos, so muito comuns tabelas que relacionam densidades com concentraes de solues. Por exemplo, para solues aquosas de cido sulfrico, temos: muito usual a utilizao de densidades em aplicaes prticas, como por exemplo: o leite de vaca de boa qualidade deve ter densidade entre 1,028 e 1,033 g/mL; em exames de urina, o resultado normal se situa entre 1,010 e 1,030 g/mL; a gasolina de boa qualidade deve ter densidade entre 0,700 e 0,750 g/mL. Densidade a 20 C (g/mL) Concentrao (g/L) Porcentagem em massa de H2SO4 na gua 1,0680 106,6 10% 1,1418 228,0 20% 1,2213 365,7 30% 26 Calcule a concentrao, em g/L, de uma soluo de nitrato de potssio, sabendo que ela encerra 60 g do sal em 300 cm3 de soluo. Resoluo Pelo prprio significado de concentrao, temos: ou pela frmula: C m V C 60 0,3 200 g/L1 27 (Mackenzie-SP) Qual a concentrao, em g/L, da soluo obtida ao se dissolverem 4 g de cloreto de sdio em 50 cm3 de gua? a) 200 g/L b) 20 g/L c) 0,08 g/L d) 12,5 g/L e) 80 g/L 28 (Mackenzie-SP) Tm-se cinco recipientes contendo solues aquosas de cloreto de sdio. V = 2 L msal = 0,5 g 1 V = 3 L msal = 0,75 g 2 V = 5 L msal = 1,25 g 3 V = 8 L msal = 2,0 g 4 V = 10 L msal = 2,5 g 5 correto afirmar que: a) o recipiente 5 contm a soluo menos concentrada. b) o recipiente 1 contm a soluo mais concentrada. c) somente os recipientes 3 e 4 contm solues de igual concentrao. d) as cinco solues tm a mesma concentrao. e) o recipiente 5 contm a soluo mais concentrada. 300 cm3 60 g de KNO3 1.000 cm3 (1 L) C C 200 g/L a) Qual a definio mais simples de concentrao de uma soluo? b) De que outra forma se pode definir a concentrao de uma soluo? c) O que densidade de uma soluo? REVISO Responda em seu caderno EXERCCIOS Registre as respostas em seu caderno Capitulo 01A-QF2-PNLEM 4/6/05, 14:3219

34. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 20 29 Calcule a massa de cido ntrico necessria para a preparao de 150 mL de uma soluo de concentrao 50 g/L. 30 (UCB-DF) Um frasco de 1,0 L apresenta o seguinte rtulo: Amostra Massa (g) Lata com refrigerante comum 331,2 g Lata com refrigerante diet 316,2 g Por esses dados, pode-se concluir que a concentrao, em g/L, de acar no refrigerante comum de, aproximadamente: a) 0,020 b) 0,050 c) 1,1 d) 20 e) 50 Exerccio resolvido 33 Qual a massa dos ons Na existentes em 200 mL de soluo de NaOH de concentrao igual a 80 g/L? Resoluo Na soluo dada, temos: E, por clculo estequiomtrico, chegamos a: 34 (Vunesp) A massa de cloreto de crmio (III) hexaidratado, necessria para se preparar 1 L de uma soluo que contm 20 mg de Cr3 por mililitro, igual a: a) 0,02 g b) 20 g c) 52 g d) 102,5 g e) 266,5 g (Massas molares, em g/mol: Cr 52; cloreto de crmio hexaidratado 266,5) 40 g 23 g 16 g y NaOH Na OH y 9,2 g de ons Na Exerccio resolvido 35 (Fuvest-SP) Um analgsico em gotas deve ser ministrado na quantidade de 3 mg por quilograma de massa corporal, no podendo contudo exceder 200 mg por dose. Cada gota contm 5 mg de analgsico. Quantas gotas devero ser ministradas a um paciente de 80 kg? Indique seu raciocnio. Resoluo Se o paciente pesa 80 kg e deve receber 3 mg de analgsico por quilograma de massa corporal, conclumos que sua dose deveria ser 80 kg 3 mg/kg 240 mg de analgsico. No entanto, no enunciado se diz que a dose no deve exceder 200 mg. Conseqentemente, o mximo de analgsico a ser ministrado corresponde a 200 mg 9 5 mg, ou seja, 40 gotas. Se a massa do hidrxido de sdio dissolvida for 8,0 g, o volume dessa soluo ser: a) 8,0 L b) 4,0 L c) 200 mL d) 400 mL e) 800 mL 31 (Mackenzie-SP) A massa dos quatro principais sais que se encontram dissolvidos em 1 litro de gua do mar igual a 30 g. Num aqurio marinho, contendo 2 106 cm3 dessa gua, a quantidade de sais nela dissolvidos : a) 6,0 101 kg c) 1,8 102 kg e) 8,0 106 kg b) 6,0 104 kg d) 2,4 108 kg 32 (Fuvest-SP) Considere duas latas do mesmo refrigerante, uma na verso diet e outra na verso comum. Ambas contm o mesmo volume de lquido (300 mL) e tm a mesma massa quando vazias. A composio do refrigerante a mesma em ambas, exceto por uma diferena: a verso comum contm certa quantidade de acar, enquanto a verso diet no contm acar (apenas massa desprezvel de um adoante artificial). Pesando-se duas latas fechadas do refrigerante, foram obtidos os seguintes resultados: 36 (Fuvest-SP) O limite mximo de ingesto diria aceitvel (IDA) de cido fosfrico, aditivo em alimentos, de 5 mg/kg de massa corporal. Calcule o volume de refrigerante, contendo cido fosfrico na concentrao de 0,6 g/L, que uma pessoa de 60 kg deve ingerir para atingir o limite mximo de IDA. NaOH C 20 g/L M 40 g/mol 1 L 1.000 mL 80 g de NaOH 200 mL x x 16 g de NaOH Capitulo 01A-QF2-PNLEM 14/7/05, 18:4220

35. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 21Captulo 1 SOLUES 37 (PUC-RJ) Aps o preparo de um suco de fruta, verificou- se que 200 mL da soluo obtida continham 58 mg de aspartame. Qual a concentrao de aspartame no suco preparado? a) 0,29 g/L b) 2,9 g/L c) 0,029 g/L d) 290 g/L e) 0,58 g/L 38 (UFRGS-RS) Um aditivo para radiadores de automveis composto de uma soluo aquosa de etilenoglicol. Sa- bendo que em um frasco de 500 mL dessa soluo existem cerca de 5 mols de etilenoglicol (C2H6O2), qual a concentrao comum dessa soluo, em g/L? a) 0,010 c) 3,1 e) 620 b) 0,62 d) 310 39 (U. So Judas-SP) O oxalato de clcio, CaC2O4, encontrado nas folhas de espinafre, nas sementes do tomate, e um dos constituintes das pedras formadas nos rins (clculo renal). Uma amostra (alquota) de 25 cm3 de uma solu- o aquosa de oxalato de clcio contm 0,2625 g desse sal. Qual a concentrao comum de CaC2O4 nessa solu- o? (Massas atmicas: C 12 u; O 16 u; Ca 40 u) a) 0,0105 g/L b) 0,00656 g/mL c) 10,5 g/L d) 21 g/dm3 e) 31,5 g/cm3 40 (UFSM-RS) O derramamento de leo nos cursos dgua forma uma pelcula que dificulta a absoro de oxignio, o que provoca a destruio de algas e plnctons, prejudi- cando a alimentao dos peixes. De acordo com alguns rgos ambientais, o limite mximo de leo na gua 30 mg/L. Com base nesse parmetro, quantos gramas de leo podero estar presentes em 1 m3 de gua, sem comprometer o ecossistema? a) 0,03 c) 3 e) 300 b) 0,3 d) 30 41 (Uneb-BA) O soro caseiro consiste em uma soluo aquosa de cloreto de sdio (3,5 g/L) e de sacarose (11 g/L); respectivamente, quais so a massa de cloreto de sdio e a de sacarose necessrias para preparar 500 mL de soro caseiro? a) 17,5 g e 55 g b) 175 g e 550 g c) 1.750 mg e 5.500 mg d) 17,5 mg e 55 mg e) 175 mg e 550 mg Sugesto: Aqui temos dois solutos na mesma soluo; calcule a massa de cada soluto como se o outro no existisse. 42 (UFG-GO) As instrues da bula de um medicamento usado para reidratao esto resumidas no quadro a seguir. a) Calcule a concentrao de potssio, em mg/L, na soluo preparada segundo as instrues da bula. b) Quais so as substncias do medicamento que expli- cam a conduo eltrica da soluo do medicamen- to? Justifique sua resposta. 43 (Mackenzie-SP) Com a finalidade de tornar os refrigerantes do tipo cola mais agradveis, adicionado cido fosfrico numa concentrao de 0,6 g/litro de refrigerante. Qual o nmero mximo de latinhas de 350 ml desses refrigerantes que um indivduo de 42 kg pode ingerir por dia? a) 1 c) 3 e) 5 b) 2 d) 4 Nota: recomendado que o limite mximo de ingesto diria de cido fosfrico seja de 5 mg/kg de peso corporal. Composio: cada envelope contm cloreto de potssio 75 mg citrato de sdio diidratado 145 mg cloreto de sdio 175 mg glicose 10 g Modo de usar: dissolva o contedo do envelope em 500 mL de gua. 3.2. Ttulo ou frao em massa (T) Imagine uma soluo formada por 10 g de cloreto de sdio e 90 g de gua. A massa total ser: 10 g 90 g 100 g de soluo. Assim, podemos dizer que: 10 100 0,1 a frao da massa total que corresponde ao NaCl; 90 100 0,9 a frao da massa total que corresponde ao H2O. A frao em massa do soluto costuma ser chamada de ttulo em massa da soluo (T). Assim, definimos: Ttulo em massa de uma soluo (T) o quociente entre a massa do soluto e a massa total da soluo (soluto solvente). 10 g de NaCl + 90 g de H2O 100 g no total EXERCCIOS COMPLEMENTARES Registre as respostas em seu caderno Capitulo 01A-QF2-PNLEM 4/6/05, 14:3321

36. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 22 Essa definio representada matematicamente pelas frmulas: Soro fisiolgico empregado em medicina com 0,9% de NaCl. (0 T% 100%) PAXTON&FARROW/SPL-STOCKPHOTOS O ttulo no tem unidade ( um nmero puro) e independe da unidade usada em seu clculo; se no exemplo anterior falssemos em 10 kg de NaCl e 90 kg de H2O, os resultados seriam os mesmos. Note tambm que o ttulo varia entre zero e um (0 T 1). No mesmo exemplo, poderamos ainda dizer que a soluo contm 10%, em massa, de NaCl. o que se chama ttulo percentual em massa da soluo ou porcentagem em massa do soluto (T%). Evidentemente, vale a relao: T% 100 T Essa maneira de expressar a concentrao de uma soluo muito usada na prtica. Assim, por exemplo, o soro fisiolgico empregado em medicina a 0,9% de NaCl (significa que h 0,9 g de NaCl em cada 100 g de soro). Relao entre a concentrao e o ttulo da soluo J vimos que: concentrao: C C m V Massa do soluto Volume da soluo ou 1 ttulo: T T Massa do soluto Massa da soluo ou 1 m m Dividindo C por T, temos: C m V m m C m V C T T T ou Massa da soluo Volume da soluo 1 1 O quociente entre a massa da soluo e o seu volume a densidade da soluo (d). Logo: C d C d T Tou O ttulo um nmero puro, portanto a frmula acima nos dar a concentrao nas mesmas unidades da densidade. Assim, devemos prestar ateno, pois densidade, em geral, dada em g/mL; conseqentemente a concentrao tambm ser expressa em g/mL. fcil perceber que para transform-la para g/L, basta multiplicar o valor por 1.000. Ttulo em volume (TV) s vezes aparece nos exerccios o ttulo em volume ou a correspondente porcentagem volumtrica de uma soluo. As definies so idnticas s anteriores, apenas trocando-se as palavras massa por volume. Isso acontece, por exemplo, em solues lquido-lquido (dizemos, por exemplo, lcool a 96% quando nos referimos a uma mistura com 96% de lcool e 4% de gua em volume) e em solues gs-gs (dizemos, por exemplo, no ar h 21% de oxignio, 78% de nitrognio e 1% de argnio em volume). T o ttulo em massa m1 a massa do soluto m2 a massa do solvente m a massa total da soluo em que:T Tou1 1 1 2 m m m m m a) O que ttulo em massa de uma soluo? b) O que ttulo em volume de uma soluo? c) O que resulta do quociente entre concentrao e ttulo em massa de uma soluo? REVISO Responda em seu caderno Capitulo 01A-QF2-PNLEM 4/6/05, 14:3322

37. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 23Captulo 1 SOLUES Exerccio resolvido Exerccio resolvido 44 Uma soluo contm 8 g de cloreto de sdio e 42 g de gua. Qual o ttulo em massa da soluo? E seu ttulo percentual? 1a resoluo (com a frmula) T T 8 8 42 0,161 1 2 m m m E o ttulo percentual: T% 100 T T% 16% 2 resoluo (sem a frmula) Se em 8 g 42 g 50 g de soluo h 8 g de NaCl, ento em 100 g de soluo haver T%. Logo: 45 (Fafeod-MG) Quantos gramas de H2O so necessrios, a fim de se preparar uma soluo, a 20% em peso, usando 80 g do soluto? a) 400 b) 500 c) 180 d) 320 e) 480 46 (PUC-Campinas-SP) Tem-se um frasco de soro glicosado, a 5,0% (soluo aquosa de 5,0% em massa de glicose). Para preparar 1,0 kg desse soro, quantos gramas de glicose devem ser dissolvidos em gua? a) 5,0 102 b) 0,50 c) 5,0 d) 50 e) 5,0 102 50 g 8 g de NaCl 100 g T% T% 16% Exerccio resolvido 47 Uma soluo encerra 15 g de carbonato de sdio em 135 g de gua e tem densidade igual a 1,1 g/mL. Calcule: a) o ttulo em massa da soluo; b) a concentrao da soluo em g/L. Resoluo a) T T T 15 15 135 0,1 10%1 1 2 % m m m Outro caminho possvel de resoluo seria: b) Calcular a concentrao da soluo calcular quantos gramas de soluto existem em 1 litro de soluo. Imagine- mos ento ter 1 litro de soluo. Uma vez que sua densidade 1,1 g/mL, conclumos que 1 litro de soluo pesa 1.100 g (1,1 1.000). Dessa massa, 10% (T% 10%) correspondero ao soluto. Logo, temos: (15 135) g 100% 15 g x x 10% Podemos tambm resolver este exerccio utilizando a frmula: C dT C 1.100 0,1 C 110 g/L 48 (UFBA) Uma soluo de densidade igual a 1,2 g/mL formada pela dissoluo de 10 g de um sal em 290 g de H2O. Calcule, em g/L, a concentrao desse sal. 49 Em 200 mL de soluo existem 10 g de soluto. Qual o ttulo da soluo, sabendo-se que sua densidade 1,02 g/mL? 50 (PUC-SP) O soro fisiolgico uma soluo de cloreto de sdio a 0,9%. A quantidade, aproximada, em mol(s) de cloreto de sdio consumido por um paciente que recebeu 1.500 mL de soro fisiolgico : a) 0,12 b) 0,23 c) 0,46 d) 1,35 e) 13,5 51 A anlise de um vinho revelou que ele contm 18 mL de lcool em cada copo de 120 mL. Qual o ttulo em volume desse vinho? Resoluo T T TV V V Volume do soluto Volume da soluo 18 120 0,15 O que corresponde a 15% de lcool, em volume. 100% soluo 1.100 g 10% soluo C C 110 g/L 52 (UFMG) O rtulo de um produto usado como desinfetante apresenta, entre outras, a seguinte informao: cada 100 mL de desinfetante contm 10 mL de soluo de formaldedo 37% V/V (volume de formaldedo por volume de soluo). Qual a concentrao de formaldedo no desinfetante, em porcentagem volume por volume? a) 1,0% b) 3,7% c) 10% d) 37% EXERCCIOS Registre as respostas em seu caderno Capitulo 01A-QF2-PNLEM 4/6/05, 14:3323

38. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 24 3.3. Concentrao em mols por litro ou molaridade (M) At aqui vimos a concentrao comum e o ttulo. Nelas aparecem massas (em mg, g, kg, etc.) ou volumes (em mL, L, m3 , etc.). Essas concentraes so muito usadas na prtica no comrcio, na indstria, etc. Vamos agora estudar outras formas de concentrao, nas quais a quantidade do soluto expressa em mols. Tais formas so mais importantes para a Qumica, pois o mol a unidade bsica de quantidade de matria, que facilita extraordinariamente os clculos qumicos. Citaremos, ento, as concentraes em mols do soluto por litro de soluo, a frao em mols do soluto e a molalidade. A primeira corresponde seguinte definio: Concentrao em mols por litro ou molaridade (M) da soluo a quantidade, em mols, do soluto existente em 1 litro de soluo. Perceba o significado fsico dessa definio comparando os dois exemplos seguintes. Generalizando o clculo feito no segundo exemplo, temos: M M Quantidade de soluto (mols) Volume da soluo (litros) 1 n V Como o nmero de mols do soluto (n1) o quociente entre sua massa (m1) e sua massa molar (M1), temos: n m M 1 1 1 . Substituindo essa ltima expresso na frmula acima, temos: M 1 m M V1 A concentrao em mols por litro muito importante para as solues lquidas, pois: expressar a quantidade de soluto em mols simplifica bastante os clculos qumicos relativos s futuras reaes do soluto; expressar a quantidade de soluo em volume (litros) simplifica bastante o trabalho de laboratrio, pois muito mais fcil medir o volume dessas solues do que pes-las. Unidade: mol por litro (mol/L) m1 a massa do soluto (g) em que: M1 a massa molar do soluto (g/mol) V o volume da soluo (L) Havendo 1,5 mol de acar em 3 litros de soluo: Havendo 0,5 mol de acar em 1 litro de soluo: 1 L de soluo0,5 mol de acar Neste caso, a molaridade ser: M 0,5 1 ou M 0,5 mol/L A molaridade, neste caso, ser tambm: M 1,5 3 ou M 0,5 mol/L Se h 1,5 mol em 3 L 1,5 3 = 0,5 mol ento haver em cada litro de soluo. Capitulo 01A-QF2-PNLEM 4/6/05, 14:3424

39. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 25Captulo 1 SOLUES Relao entre a concentrao comum e a molaridade J vimos que: concentrao: C C m V Massa do soluto Volume da soluo ou 1 molaridade: M M M Quantidade de soluto (mols) Volume da soluo (litros) ou 1 1 1 n V m M V Dividindo C por M, temos: C m m M V C M C M M M MV ou 1 1 1 1 1 Ou seja: A concentrao de uma soluo igual sua molaridade multiplicada pela massa molar do soluto. 1a Quando uma soluo tem, por exemplo, molaridade igual a 5 mol/L, freqentemente encontramos a expresso soluo 5 molar; e quando M 1 mol/L, comum o uso da expresso soluo molar. Modernamente, a IUPAC (Unio Internacional de Qumica Pura e Aplicada) reserva a palavra molar exclu- sivamente para indicar grandezas (massa, volume, etc.) relativas a 1 mol de uma dada substncia pura. , portanto, desaconselhvel usar a expresso molar para indicar concentrao de uma soluo. No entanto, dado o uso ainda generalizado dessas expresses, resolvemos mant-las em nossos exerccios. 2a Da definio de molaridade, M 1 n V , conclumos que n1 MV, o que significa que a quantidade de mols do soluto igual molaridade multiplicada pelo volume da soluo. Devemos, porm, prestar ateno s unidades usadas: como a molaridade expressa em mols por litro, devemos evidentemente usar o volume tambm em litros. Esta observao importante para a resoluo de certos problemas. OBSERVAES Exerccio resolvido 53 Qual a molaridade de uma soluo de iodeto de sdio que encerra 45 g do sal em 400 mL de soluo? (Massas atmicas: Na 23; I 127) Resoluo Clculo da quantidade em mols do iodeto de sdio (NaI): Pelo prprio significado da molaridade, temos: Ou pela frmula: M 45 150 0,4 1 1 m MV M 0,75 mol/L ou 0,75 molar ou 0,75 M 400 mL 0,3 mol de Nal 1.000 mL M M 0,75 mol/L 150 g de Nal 1 mol 45 g de Nal n1 n n1 1 0,3 mol de Nal 45 150 a) O que concentrao em mols por litro ou molaridade de uma soluo? b) Como pode ser expressa a molaridade de uma soluo? REVISO Responda em seu caderno EXERCCIOS Registre as respostas em seu caderno Capitulo 01A-QF2-PNLEM 14/7/05, 17:0425

40. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 26 54 (UFSCar-SP) Soro fisiolgico contm 0,900 grama de NaCl (massa molar 58,5 g/mol), em 100 mL de soluo aquosa. Qual a concentrao do soro fisiolgico, expressa em mol/L? a) 0,009 c) 0,100 e) 0,900 b) 0,015 d) 0,154 55 (UCS-RS) Uma pessoa usou 34,2 g de sacarose (C12H22O11) para adoar seu cafezinho. O volume de cafezinho adoado na xcara foi de 50 mL. Qual foi a concentrao da sacarose nesse cafezinho? a) 0,5 mol/L c) 1,5 mol/L e) 2,5 mol/L b) 1,0 mol/L d) 2,0 mol/L Exerccio resolvido 56 Calcule a massa de hidrxido de sdio necessria para preparar meio litro de soluo 0,2 molar (massas atmicas: H 1; O 16; Na 23). Resoluo Este problema apresenta o clculo inverso dos anteriores. A molaridade j dada, sendo pedida a massa do soluto. Clculo da quantidade, em mols, de NaOH na soluo dada: Clculo da massa de NaOH: O problema poderia tambm ser resolvido diretamente pela frmula da molaridade: M 0,2 40 0,5 1 1 1 m MV m m1 4 g de NaOH 57 (UFRRJ) O carbonato de clcio usado na fabricao de vidros, adubos, cimentos e dentifrcios. Encontrado na natureza na forma de argonita, calcita, calcrio, etc. A massa de carbonato de clcio (CaCO3) que deve ser dissolvida em gua (admitindo-se a solubilizao total do sal) para obter 500 mL de soluo 0,2 M : a) 1 g c) 10 g e) 27 g b) 5 g d) 25 g 58 (UFU-MG) O soro caseiro, recomendado para evitar a desidratao infantil, consiste em uma soluo aquosa de cloreto de sdio (NaCl) 0,06 mol L1 e sacarose (C12H22O11) 0,032 mol L1 . As quantidades (em gramas) de cloreto de sdio e de sacarose necessrias para preparar um copo (200 mL) de soro caseiro so, respectivamente: a) 0,012 g e 0,0064 g c) 3,51 g e 10,94 g b) 0,70 g e 2,19 g d) 0,024 g e 0,128 g Exerccio resolvido 59 Qual a molaridade de uma soluo de cido clordrico que apresenta concentrao igual a 146 g/L? (Massas atmicas: H 1; Cl 35,5) Resoluo Esta questo relaciona concentrao e molaridade da soluo. Pela definio de molaridade: ou pela frmula: C MM1 146 M 36,5 M 4 mol/L 60 (PUC-MG) Uma soluo de brometo de clcio a 10 g/L apresenta uma concentrao, em mol/L, igual a: a) 0,08 c) 0,05 e) 0,5 b) 0,02 d) 0,2 1 L 0,2 mol de NaOH 0,5 L n1 n1 0,1 mol de NaOH 1 mol de NaOH 40 g 0,1 mol de NaOH m1 m1 4 g de NaOH 36,5 g de HCl 1 mol 146 g de HCl (por litro) M M 4 mol/L Capitulo 01A-QF2-PNLEM 4/6/05, 14:3526

41. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 27Captulo 1 SOLUES Exerccio resolvido 61 Uma soluo de cloreto de sdio 0,2 molar. Qual sua concentrao em gramas por litro? (Massas atmicas: Na 23; Cl 35,5) Resoluo Este exerccio segue o caminho inverso dos anteriores, pois nos fornece a molaridade e pede a concentrao comum. Pela definio de molaridade: ou pela frmula: C MM1 C 0,2 58,5 C 11,7 g/L 1 mol de NaCl 58,5 g 0,2 mol de NaCl (por litro) C C 11,7 g/L 62 (Cesgranrio-RJ) Num exame laboratorial, foi recolhida uma amostra de sangue, sendo o plasma separado dos eritrcitos, ou seja, deles isolado antes que qualquer modificao fosse feita na concentrao de gs carbnico. Sabendo-se que a concentrao de CO2, neste plasma, foi de 0,025 mol/L, essa mesma concentrao, em g/L, de: a) 1.760 b) 6 104 c) 2,2 d) 1,1 e) 0,70 Exerccio resolvido 63 No rtulo de um frasco de cido clordrico encontram-se as seguintes informaes: ttulo percentual em massa 36,5%; densidade 1,18 g/mL. Pergunta-se: qual a molaridade desse cido? Resoluo Esta questo relaciona ttulo e molaridade da soluo. Vamos supor que temos 1 litro de cido clordrico. Se sua densidade 1,18 g/mL, temos: 1,18 g/mL 1.000 mL 1.180 g de cido. Considerando que apenas 36,5% dessa soluo o soluto (HCl), temos: 1.180 g 0,365 430,7 g de HCl. Considerando ainda que a massa molar do HCl 36,5 g/mol, temos: 430,7 g 9 36,5 g/mol 11,8 mol de HCl. Este ltimo valor j representa a molaridade pedida, pois j havamos partido da suposio de termos 1 litro da soluo. Assim, a resposta : 11,8 mol/L Esta questo pode tambm ser resolvida por meio de frmulas j vistas (ateno para as unidades usadas): C dT C 1,18 0,365 C 0,4307 g/mL C 430,7 g/L C MM1 430,7 M 36,5 M 11,8 mol/L 64 (PUC-PR) A soluo aquosa de NaOH (soda custica) um produto qumico muito utilizado. Uma determinada indstria necessitou usar uma soluo com 20% em massa de hidrxido de sdio, que apresenta uma densidade de 1,2 kg/L (dados: M(Na) 23,0 g/mol; M(O) 16,0 g/mol; M(H) 1,0 g/mol). Qual a molaridade dessa soluo? a) 12 M b) 6 M c) 3 M d) 2 M e) 1 M 65 (Vunesp) Os frascos utilizados no acondicionamento de solues de cido clordrico comercial, tambm conhecido como cido muritico, apresentam as seguintes informaes em seus rtulos: soluo 20% m/m (massa percentual); densidade 1,10 g/mL; massa molar 36,50 g/mol. Com base nessas informaes, a concentrao da soluo comercial desse cido ser: a) 7 mol/L b) 6 mol/L c) 5 mol/L d) 4 mol/L e) 3 mol/L 1.000 66 (UEL-PR) Dissolvendo-se 1,47 g de CaCl2 2 H2O em gua at completar 200 mL, obtm-se uma soluo aquosa cuja concentrao, em mol/L, : a) 5,0 102 c) 3,0 102 e) 1,0 102 b) 4,0 103 d) 2,0 103 Ateno: Use a massa molar do CaCl2 2 H2O. 67 (UFRRJ) Quais so as massas dos solutos necessrios para preparar 150 mL de soluo 0,2 M (molar) de cloreto de clcio e 200 mL de soluo 0,1 M (molar) de hidrxido de magnsio, respectivamente? a) 6,66 g e 1,16 g b) 3,33 g e 1,16 g c) 2,22 g e 2,32 g d) 4,44 g e 2,32 g e) 3,33 g e 2,32 g 68 (UFMG) Uma soluo 0,1 mol/L de um hidrxido alcalino MOH prepara

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