QUÍMICA GERAL E INORGÂNICA

Prof. Dr. Ary da Silva Maia

Soluções

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Água nos seres humanos

* http://www.4work.pt/cms/index.php?id=98&no_cache=1&tx_ttnews%5Btt_news%5D=118&tx_ttnews%5BbackPid%5D=1&cHash=2c48aa6754

* Distribuição da água no corpo humano.

Solvente, Transporte,Regulação da temperatura corporal,

Participação em reações enzimáticas, Lubrificante das articulações, Etc.

FUNÇÕES DA ÁGUA

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Misturas

Matéria

Substância Pura

Elementos

Compostos

Mistura

Homogênea

(Solução)

ColóideHeterogên

ea(Suspensão

)

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SoluçõesMistura homogênea de duas ou mais

substâncias.Aquela que se encontra em maior quantidade

é o solvente, as demais são solutos.As características de fase são determinadas

pelo solvente.Podem existir em qualquer estado físico:

◦ Sólido – Ex.: Ouro 18K◦ Líquido – Ex.: Água do mar◦ Gás – Ex.: Ar

Serão consideradas, principalmente, as soluções aquosas. (solvente água).

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SoluçõesSolvatação: (NaCl em H2O)

https://www.youtube.com/watch?v=EBfGcTAJF4o

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SoluçõesFatores que influenciam a solubilidade:

◦ Quantidade do solvente◦ Temperatura◦ Efeito do íon comum◦ pH da solução◦ Equilíbrio de complexação◦ Pressão

Coeficiente de solubilidade (Cs) :◦ O Cs é a quantidade máxima dissolvida de

uma substância em uma determinada temperatura, em uma quantidade padrão de solvente.

7

Soluções

8

SoluçõesSaturação:

◦ Quando, a uma determinada temperatura e sob agitação contínua, observa-se que o soluto não se dissolve mais, ou seja o coeficiente de solubilidade foi alcançado.

◦ A solução assim preparada é chamada de solução saturada. Neste momento foi alcançado o ponto de saturação.

◦ Após este ponto todo o soluto colocado ficará depositado no fundo do recipiente.

◦

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SoluçõesSuper saturação:

Perturbar o

equilíbrio

130 g Acetato de sódio / 100 g H2OAquecimento até aproximadamente 85 °C

Resfriamento até aproximadamente 25 °C

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SoluçõesCristalização de solução

supersaturada:

https://www.youtube.com/watch?v=mxO9rtVjoR4

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SoluçõesCristalização de solução

supersaturada:

https://www.youtube.com/watch?v=BLq5NibwV5g

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SoluçõesCristalização de solução

supersaturada:

https://www.youtube.com/watch?v=W2jquo8baDY

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SoluçõesClassificação quanto a natureza das

partículas de soluto dispersas:◦ Solução molecular - As partículas dispersas

do soluto são moléculas. Também é chamada de solução não-eletrolítica, pois não conduzem a corrente elétrica.  Exemplo: água e açúcar

◦ Solução iônica - As partículas dispersas do soluto são íons ou íons e moléculas(dependendo do sal ou do ácido). Também é chamada de solução eletrolítica, pois conduz corrente elétrica. Exemplos: água e sal

Molaridade (M)◦ mol/LSolução

◦ Dependente da temperatura já que dV/dT (expansividade)

Molalidade (m)◦ mol/kgSolvente

◦ Não-dependente da temperatura

Fração molar (X)

Obs. - Não é usada frequentemente em farmácia.

1

ii k

jj

n

n

para k componentes

Unidades de concentração

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Para a água é possível assumir-se que ◦ 1 g = 1 mL i.e., = 1 g/mL

Percentagem Mássica◦ g/100 mL = 10 mg/mLSolução (m/v)◦ g/100 g = 10 mg/g (m/m)

Creme, pomada, gel, etc.

Percentagem Volumétrica◦ mL/100 mLSolução (v/v)

Partes por milhar/milhão/bilhão (ppt, ppm, ppb)◦ ppt = 1 g/1000 mL = 1 g/L◦ ppm = 1 mg/L◦ ppb = 1 µg/L◦ Frequentemente utilizado para expressar contaminação.

Unidades de concentração

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Outras unidades de concentração:◦ H2O2

Concentração é expressa por número de volumes. 1 vol solução produz 10 vol O2 (nas CNTP) quando

completamente decomposto

Solução 3% m/v = 10 vol◦ Unidades Internacionais

Vitaminas A, D Enzimas, proteinas bioativas

Heparina Baseado em definições arbitrarias de actividade

sob condições especificas (temperatura, pH, etc.)

Unidades de concentração

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2 2 2 2H O ½O + H O

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Propriedades ColigativasPropriedades que dependem

somente do número de partículas de soluto e não de sua identidade.◦ Origem do termo “coligativa” coligar◦ As propriedades coligativas tem uma

origem comum◦ Partículas de soluto exercem o seu efeito

meramente por ser em vez de fazer.◦ O efeito é o mesmo para todos os solutos.

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Propriedades ColigativasEm uma solução de um soluto

não-volátil:◦Pressão de vapor é sempre menor;◦Ponto de Ebulição é sempre maior;◦Ponto de Congelamento é sempre

menor;◦Pressão Osmótica direciona o

solvente da concentração mais baixa para a mais alta.

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Propriedades ColigativasSolutos não-voláteis e a Lei de

Raoult:◦ No equilíbrio, taxa de evaporação = taxa de

condensação◦ Partículas de soluto ocupam volume reduzindo

a taxa de evaporação◦ Com a diminuição da taxa de evaporação, a

pressão de vapor sobre a solução também diminui, para recuperar o equilíbrio.

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Propriedades ColigativasNuma solução a pressão de vapor é reduzida

se comparada ao solvente puro.Um líquido entra em ebulição quando a

pressão de vapor é igual à pressão atmosférica.

Necessita-se aumentar T para fazer com que a pressão de vapor de uma solução se iguale à pressão atmosférica.

Soluto Não- volátil

Pressão de VaporPonto de Ebulição

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Propriedades ColigativasSolutos e o processo de

congelamento◦ No equilíbrio a taxa de congelamento = taxa de

liquefação◦ Partículas de soluto ocupam volume reduzindo a

taxa de congelamento◦ Com a diminuição da taxa de congelamento,

necessita-se diminuir T para se alcançar o equilíbrio

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Propriedades ColigativasLei de Raoult:

◦A pressão de vapor de uma solução é igual a pressão de vapor do solvente vezes a fração molar do solvente na solução.

◦A diminuição da pressão de vapor é dada por:

solventesolventesolução XPP *

solutosolventesolução XPP *

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Propriedades ColigativasVariações das temperaturas de

congelamento e ebulição:

◦Onde: m = molalidade de partículas (independe

de T) Kc = Constante de diminuição do ponto

de congelamento molal ( = -1,86 °C/m para H2O)

Ke = Constante de aumento do ponto de ebulição molal ( = 0,51°C/m para H2O)

mKT ee mKT cc

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Propriedades ColigativasDesvios da Idealidade:

◦Concentrações podem aumentar◦Interações soluto-solvente podem

ser diferentes Interações solvente-solvente > Interações soluto-

solvente Pvap é mais alta

Interações soluto-solvente > Interações solvente-solvente Pvap é mais baixa

◦Substâncias iônicas podem não se dissociar totalmente (Fator de Van’t Hoff – i)

dissolvido soluto de molssolução em partículas de molsi

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Propriedades ColigativasOsmose – discriminação

molecular:◦Uma membrana semi-permeável

atua com base no tipo de partícula Moléculas de solvente – passam através Moléculas largas ou íons são retidos

◦As moléculas do solvente passam da região de menor concentração de soluto para a região de maior concentração, de forma a alcançar o equilíbrio.

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Propriedades Coligativas◦Solvente passa para a região de

maior concentração aumentando seu volume

◦A passagem do solvente pode ser evitada aplicando-se uma pressão

◦A pressão para prevenir este transporte é conhecida como pressão osmótica

http://www.manualdaquimica.com/fisico-quimica/pressao-osmotica.htm

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Propriedades ColigativasPressão Osmótica

◦Onde: M = concentração molar de partículas de soluto = pressão osmótica

A Massa Molar de um soluto pode ser determinada, com excelente precisão a partir dos dados de pressão osmótica.

MRT

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Propriedades ColigativasExemplo: Uma solução contendo 20,0

mg de insulina em 5,00 ml desenvolve uma pressão osmótica de 12.5 mm Hg a 300 K. Determina a Massa Molar da Insulina.

RTM

MK

KmolatmL

mmHgmmHgM 41068,6

3000821,0

76015,12

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Propriedades ColigativasN° de mols de Insulina:

Massa Molar da Insulina:

mols

VMmolsN64 1034,3005,0*1068,6

*

molgmolsg

molsNmMM

/59901034,302,0 6