Quimicafeltre vol2-140404182745-phpapp02

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

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6 edioSo 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

Ttulo original: QUMICA

Ricardo Feltre, 2004

Coordenao editorial: Jos Luiz Carvalho da CruzEdio de texto: Alexandre da Silva Sanchez, Flvia Schiavo, Regina GimenezColaboradora: Soraya Saadeh (Manual do Professor)Reviso tcnica:Murilo Srgio da Silva Julio, Soraya SaadehReviso editorial: Cludia BortoladoPreparao de texto: Regina GimenezAssistncia editorial: Joel de Jesus Paulo, Rosane Cristina Thahira, Regiane deCssia ThahiraCoordenao de design e projetos visuais: Sandra Botelho de Carvalho HommaProjeto grfico: Marta Cerqueira Leite, Sandra Botelho de Carvalho HommaCapa: Luiz Fernando Rubio

Foto: Navio enferrujado Otto Rogge/Corbis-Stock Photos

Coordenao de produo grfica: Andr Monteiro, Maria de Lourdes RodriguesCoordenao de reviso: Estevam Vieira Ldo Jr.Reviso: Lpis Litteris Denise de Almeida Editorao, Lumi Casa de Edio Ltda.Coordenao de arte: Wilson Gazzoni AgostinhoEdio de arte: Wilson Gazzoni AgostinhoEditorao eletrnica: Setup Bureau Editorao EletrnicaCoordenao de pesquisa iconogrfica: Ana Lucia SoaresPesquisa iconogrfica: Vera Lucia da Silva BarrionuevoAs imagens identificadas com a sigla CID foram fornecidas pelo Centro deInformao e Documentao da Editora Moderna.Coordenao de tratamento de imagens: Amrico JesusTratamento de imagens: Luiz C. CostaSada de filmes: Helio P. de Souza Filho, Marcio H. KamotoCoordenao de produo industrial: Wilson Aparecido TroqueImpresso 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 03303-904Vendas e Atendimento: Tel. (0_ _11) 6090-1500

Fax (0_ _11) 6090-1501www.moderna.com.br

2005Impresso 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 orgnicaBibliografia.

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

APRESENTAO

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Em seus trs volumes, esta obra procura contribuir parao ensino da Qumica entre os alunos do EnsinoMdio. Nelaso apresentados os conhecimentos bsicos da Qumica esuas aplicaes mais importantes. Continuamos nos guian-do para a simplificao da teoria, na articulao desta comos fatos do cotidiano e na diversificao dos exerccios.

Para atingir essa finalidade, cada captulo da obra foidividido em tpicos que visam tornar a exposio tericagradual e didtica. No final de cada tpico, propusemosalgumas perguntas cuja finalidade a reviso das idiasprincipais a desenvolvidas, seguindo-se tambm uma sriede exerccios sobre o que foi discutido.

Em todos os captulos foram colocados, emmuitas opor-tunidades, boxes com curiosidades e aplicaes da Qumica,pequenas biografias de cientistas, sugestes de atividadesprticas e leituras. A inteno dessas sees foi proporcionarmaior articulao dessa cincia com outras, como a Mate-mtica, a Fsica e a Biologia, e tambm com os avanostecnolgicos.

Agradecemos aos professores e aos alunos que presti-giam nossa obra e reiteramos que crticas e sugestes serosempre bem recebidas.

O autor

Sumario-QF2-PNLEM 29/6/05, 11:253

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SUMRIO 2VOLUME

SOLUES

1. Disperses, 21.1. Introduo, 2

1.2. Classificao das disperses, 2

1.3. Principais caractersticas dos sistemas dispersos, 3

2. Solues, 42.1. 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, 163.1. Concentrao comum ou, simplesmente, concentrao (C ), 17

Reviso, 19


3.2. Ttulo ou frao em massa (T), 21Reviso, 22

Exerccios, 23

3.3. Concentrao em mols por litro ou molaridade (M), 24

Reviso, 25



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


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4. Diluio das solues, 33Reviso, 35


5. Misturas de solues, 395.1. Mistura de duas solues de um mesmo soluto, 39

Reviso, 40


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


6. Anlise volumtrica ou volumetria, 46Atividades prticas, 48

Reviso, 48


Leitura, 52 Questes sobre a leitura, 53

Desafios, 54

PROPRIEDADES COLIGATIVAS

1. A evaporao dos lquidos puros, 591.1. 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, 622.1. 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, 663.1. O congelamento da gua pura, 66

3.2. As mudanas de estado das substncias puras, 68

Reviso, 69

Exerccios, 69

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4. Solues de solutos no-volteis e no-inicos, 70Box: O caso do caf requentado, 71

5. A Lei de Raoult, 72Atividades prticas, 73

Reviso, 73


6. Osmometria, 776.1. 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


Reviso, 83


7. As propriedades coligativas nas solues inicas, 85Reviso, 87



Desafios, 92

TERMOQUMICA

1. A energia e as transformaes da matria, 951.1. Conceitos gerais, 95

1.2. Calorimetria, 96

Box: Alimentao e obesidade, 98

Atividades prticas Pesquisa, 99

Reviso, 99


2. Por que as reaes qumicas liberam ou absorvem calor?, 1012.1. Energia interna, 101

2.2. Entalpia, 102

Box: Latas inteligentes, 104

Reviso, 105


3. Fatores que influem nas entalpias (ou calores) das reaes, 1073.1. Influncia das quantidades de reagentes e de produtos, 107

3.2. Influncia do estado fsico dos reagentes e dos produtos da reao, 107

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3.3. Influncia do estado alotrpico, 1093.4. Influncia da dissoluo/diluio, 110

Box: Compressas de emergncia, 1103.5. Influncia da temperatura na qual se efetua a reao qumica, 1113.6. Influncia da presso, 111

4. Equao termoqumica, 111Reviso, 112Exerccios, 112 Exerccios complementares, 114

5. Casos particulares das entalpias (ou calores) das reaes, 1155.1. Estado padro dos elementos e dos compostos qumicos, 1155.2. Entalpia (ou calor) padro de formao de uma substncia (H of ), 1165.3. Entalpia (ou calor) de combusto de uma substncia, 117

Box: Hidrognio Combustvel do futuro?, 1185.4. Entalpia (ou calor) de neutralizao, 1195.5. Energia de ligao, 1205.6. Generalizaes, 121

Atividades prticas, 122Reviso, 122Exerccios, 123 Exerccios complementares, 126

6. Lei de Hess, 1286.1. Conseqncias da lei de Hess, 129

Reviso, 130Exerccios, 131 Exerccios complementares, 135Leitura, 137 Questes sobre a leitura, 139Desafios, 140

CINTICA QUMICA

1. Velocidade das reaes qumicas, 1441.1. Introduo, 1441.2. Conceito de velocidade mdia de uma reao qumica, 1441.3. A velocidade e a estequiometria das reaes, 1461.4. Conceitos de velocidade instantnea e cintica qumica, 147

Reviso, 148Exerccios, 148 Exerccios complementares, 150

2. Como as reaes ocorrem?, 1502.1. Condies fundamentais, 1502.2. A teoria das colises, 150

Reviso, 151Exerccios, 152

3. O efeito das vrias formas de energiasobre a velocidade das reaes qumicas, 1533.1. O efeito da temperatura na velocidade das reaes, 1533.2. O efeito da eletricidade na velocidade das reaes, 156

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3.3. O efeito da luz na velocidade das reaes, 156

Box: Fotoqumica, 157

Reviso, 158


4. O efeito da concentrao dos reagentes na velocidade das reaesqumicas, 1604.1. 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


5. O efeito dos catalisadores nas velocidades das reaes qumicas, 1695.1. Introduo, 169

5.2. Conceitos fundamentais, 169

5.3. Mecanismo da catlise, 170

5.4. Ao do catalisador, 171

5.5. Principais catalisadores, 172


Reviso, 174



Desafios, 177

5Captulo EQUILBRIOS QUMICOS HOMOGNEOS

1. Estudo geral dos equilbrios qumicos, 1811.1. 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


1.6. Constante de equilbrios em termos de presses parciais, 197

Box: O controle das reaes qumicas, 198

Reviso, 198


2. Deslocamento do equilbrio, 2012.1. 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


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2.4. Influncia da temperatura, 2062.5. Influncia do catalisador, 2072.6. Resumo, 208

Atividades prticas, 208Reviso, 209Exerccios, 209 Exerccios complementares, 212Leitura, 214 Questes sobre a leitura, 215Desafios, 215

EQUILBRIOS INICOS EM SOLUES AQUOSAS

1. Equilbrios inicos em geral, 2191.1. Conceitos iniciais, 2191.2. Lei da diluio de Ostwald, 2201.3. Efeito do on comum, 2211.4. Efeito de ons no comuns, 222


2. Equilbrio inico na gua/pH e pOH, 2252.1. Introduo, 2252.2. Equilbrio inico na gua/produto inico da gua, 226


2.3. Os conceitos de pH e de pOH, 228Box: Reviso matemtica logaritmos, 229Reviso, 231Exerccios, 232 Exerccios complementares, 236

2.4. A medida do pH na prtica, 237Atividades prticas, 239Reviso, 239Exerccios, 239

2.5. Soluo-tampo, 240Box: Um tampo vital Nosso sangue, 242Atividade prtica, 242Reviso, 243Exerccios, 243

3. Hidrlise de sais3.1. Conceitos fundamentais, 2443.2. Casos fundamentais, 2443.3. Grau e constante de hidrlise, 2463.4. Curvas de titulao, 247


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EQUILBRIOS HETEROGNEOS

1. Introduo, 259

2. Aplicao da lei da ao das massas aos equilbrios heterogneos, 259Reviso, 260Exerccios, 260 Exerccios complementares, 262

3. Deslocamento do equilbrio heterogneo, 2623.1. Influncia da temperatura, 2623.2. Influncia da presso total sobre o sistema, 2633.3. Influncia da adio ou retirada de um participante do equilbrio, 263


4. Produto de solubilidade (KPS), 2674.1. Introduo, 2674.2. O conceito de produto de solubilidade, 268

Box: Um erro em um exame clnico, 2694.3. Previso das reaes de precipitao, 2704.4. Efeito do on comum, 270


ELETROQUMICA OXI-REDUO E PILHAS ELTRICAS

1. Introduo, 282

2. Reaes de oxi-reduo, 2832.1. Conceitos de oxidao, reduo, oxidante e redutor, 2832.2. Conceito de nmero de oxidao (Nox.), 2832.3. Nmeros de oxidao usuais, 2852.4. Clculo dos nmeros de oxidao, 285


3. O acerto dos coeficientes ou balanceamento das equaes de oxi-reduo, 287


4. A pilha de Daniell, 2944.1. Introduo, 2944.2. A montagem e o funcionamento da pilha de Daniell, 2954.3. Outras montagens da pilha de Daniell, 297

Box: O nascimento das pilhas eltricas, 298Atividades prticas, 299Reviso, 300Exerccios, 300 Exerccios complementares, 301

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5. A fora eletromotriz (fem) das pilhas, 3025.1. A natureza dos metais formadores da pilha, 3035.2. As concentraes das solues empregadas, 3035.3. 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, 306Reviso, 308Exerccios, 308 Exerccios complementares, 310

9. Previso da espontaneidade das reaes de oxi-reduo, 311Reviso, 313Exerccios, 313 Exerccios complementares, 314

10. As pilhas em nosso cotidiano, 31510.1. Introduo, 31510.2. Acumulador ou bateria de automvel ou bateria de chumbo, 31610.3. Pilha de Leclanch, 31710.4. Pilhas alcalinas, 31810.5. Pilha de mercrio, 31810.6. Pilha de nquel-cdmio, 31910.7. Pilha de ltio ou pilha de ltio-iodo, 319

Box: O perigoso descarte das pilhas e baterias, 32010.8. Pilha ou clula de combustvel, 321


11.Corroso, 324

12.As reaes de oxi-reduo e os fenmenos biolgicos, 326Atividades prticas, 327Reviso, 327Exerccios, 327Leitura, 328 Questes sobre a leitura, 329Desafios, 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, 346Atividades prticas, 347Reviso, 347Exerccios, 348 Exerccios complementares, 349

7. Aplicaes da eletrlise, 351

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8. A estequiometria das pilhas e da eletrlise, 352Box: Um pouco de fsica, 353Reviso, 354Exerccios, 355 Exerccios complementares, 359Leitura, 360 Questes sobre a leitura, 361Desafios, 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, 3694.1. As emisses , 3694.2. As emisses , 3704.3. As emisses , 3714.4. Concluses, 371


5. Cintica das desintegraes radioativas, 374Reviso, 375Exerccios, 375 Exerccios complementares, 377

6. Famlias radioativas naturais, 378

7. Reaes artificiais de transmutao, 3787.1. Histrico, 3787.2. Tipos de reao de transmutao, 3807.3. Elementos transurnicos, 380


8. Fisso nuclear, 3838.1. Histrico, 3838.2. A produo do urnio, 3858.3. A bomba atmica, 3878.4. Reatores atmicos ou nucleares, 387

9. Fuso nuclear, 390Reviso, 391Exerccios, 391 Exerccios complementares, 392

10.Aplicaes das reaes nucleares, 392

11.Perigos e acidentes nucleares, 39411.1. O acidente de Three-Mile Island, 39411.2. O acidente de Chernobyl, 39411.3. O acidente de Goinia, 395


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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


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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 26,9815Amercio Am 95 (243)Antimnio Sb 51 121,75Argnio Ar 18 39,948Arsnio As 33 74,9216Astato At 85 (210)Brio Ba 56 137,34Berqulio Bk 97 (247)Berlio Be 4 9,0122Bismuto Bi 83 209Bhrio Bh 107 (262,1)Boro B 5 10,811Bromo Br 35 79,909Cdmio Cd 48 112,40Clcio Ca 20 40,08Califrnio Cf 98 (251)Carbono C 6 12,01115Crio Ce 58 140,12Csio Cs 55 132,905Chumbo Pb 82 207,19Cloro Cl 17 35,453Cobalto Co 27 58,93Cobre Cu 29 63,55Criptnio Kr 36 83,80Cromo Cr 24 51,996Crio Cm 96 (247)Darmstcio Ds 110 (269)Disprsio Dy 66 162,50Dbnio Db 105 (262)Einstinio Es 99 (252)Enxofre S 16 32,064rbio Er 68 167,26Escndio Sc 21 44,956Estanho Sn 50 118,69Estrncio Sr 38 87,62Eurpio Eu 63 151,96Frmio Fm 100 (257)Ferro Fe 26 55,847Flor F 9 18,9984Fsforo P 15 30,9738Frncio Fr 87 (223)Gadolnio Gd 64 157,25Glio Ga 31 69,72Germnio Ge 32 72,59Hfnio Hf 72 178,49Hssio Hs 108 (265)Hlio He 2 4,0026Hidrognio H 1 1,00797Hlmio Ho 67 164,930ndio In 49 114,82Iodo I 53 126,9044Irdio Ir 77 192,2Itrbio Yb 70 173,04trio Y 39 88,905Lantnio La 57 138,91

Elemento SmboloNmero MassaAtmico Atmica

Laurncio Lr 103 (260)Ltio Li 3 6,941Lutcio Lu 71 174,97Magnsio Mg 12 24,312Meitnrio Mt 109 (269)Mangans Mn 25 54,9380Mendelvio Md 101 (258)Mercrio Hg 80 200,59Molibdnio Mo 42 95,94Neodmio Nd 60 144,24Nenio Ne 10 20,183Netnio Np 93 (237)Nibio Nb 41 92,906Nquel Ni 28 58,69Nitrognio N 7 14,0067Noblio No 102 (259)smio Os 76 190,2Ouro Au 79 196,967Oxignio O 8 15,9994Paldio Pd 46 106,4Platina Pt 78 195,09Plutnio Pu 94 (244)Polnio Po 84 (209)Potssio K 19 39,098Praseodmio Pr 59 140,907Prata Ag 47 107,870Promcio Pm 61 (145)Protactnio Pa 91 (231)Rdio Ra 88 (226)Radnio Rn 86 (222)Rnio Re 75 186,2Rdio Rh 45 102,905Roentgnio Rg 111 (272)Rubdio Rb 37 85,47Rutnio Ru 44 101,07Rutherfrdio Rf 104 (261)Samrio Sm 62 150,35Seabrgio Sg 106 (263,1)Selnio Se 34 78,96Silcio Si 14 28,086Sdio Na 11 22,9898Tlio Tl 81 204,37Tantlio Ta 73 180,948Tecncio Tc 43 (98)Telrio Te 52 127,60Trbio Tb 65 158,924Titnio Ti 22 47,90Trio Th 90 232,0Tlio Tm 69 168,934Tungstnio W 74 183,85Urnio U 92 238Vandio V 23 50,942Xennio Xe 54 131,38Zinco Zn 30 65,38Zircnio Zr 40 91,22

Elemento SmboloNmero Massaatmico atmica


SOLUES1Captulo

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 poluiodas guas

Por que vamos estudar as solues? Porque so muito comuns e importantes em nossocotidiano. O ar que respiramos uma soluo de vrios gases, em que predominam N2 e O2.

A gua do mar (que cobre 34

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 (vejaque nos aqurios existem borbulhadores, para manter a aerao da gua). Muitos de nossosalimentos so solues o leite, o caf, o ch, etc.; alm disso, freqentemente procuramosmelhorar 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 menossalgado; pode preparar um caf mais forte ou mais fraco (na Qumica, um caf maisforte seria chamado de mais concentrado).

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Capitulo 01A-QF2-PNLEM 4/6/05, 14:281

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1 DISPERSES

1.1. Introduo

Ao se misturarem duas substncias, pode resultar ou em uma mistura homognea ou em umamistura heterognea. Por exemplo:

Dizemos que o sal se dissolveu, enquanto a areia no se dissolveu na gua. No entanto, entre ocaso extremo de dissoluo perfeita (como a do sal na gua) e o de separao total (como a areia dagua), existem casos intermedirios importantes. Imagine que voc recolha um pouco de gua deenxurrada 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 aspartculas maiores e, em seguida, as partculas de tamanhos gradativamente menores; mesmo assim, agua poder ficar turva durante vrios dias indicando, nesse caso, que partculas ainda menorespermanecem em suspenso nessa gua. Desse fato resulta a seguinte definio:

Disperses so sistemas nos quais uma substncia est disseminada, sob a forma depequenas partculas, em uma segunda substncia.

A primeira substncia chama-se disperso ou fase dispersa; e a segunda, dispersante, dispergenteou fase de disperso.

1.2. Classificao das disperses

feita de acordo com o dimetro mdio das partculas dispersas:

guabastanteturva

Tempogua 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 10#9.Assim:

1 nm (nanometro) % 10#9 m (metro)


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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 SuspensesSoluesverdadeiras

1.3. Principais caractersticas dos sistemas dispersos

Exemplos

Natureza das partculas dis-persas

Tamanho mdio das part-culas

Visibilidade das partculas(homogeneidade do siste-ma)

Sedimentaodaspartculas

Separao por filtrao

Comportamento no campoeltrico

Solues coloidais

Gelatina na gua

Aglomerados de tomos, onsoumolculas oumesmomol-culas gigantes ou ons gigantes

De 1 a 1.000 nm

As partculas so visveis aoultramicroscpio (sistema he-terogneo)

As partculas sedimentam-sepor meio de ultracentrfugas

As partculas so separadas pormeio de ultrafiltros

As partculas de um determi-nado colide tm carga eltri-ca de mesmo sinal; por issotodas elasmigram para omes-mo plo eltrico

Solues verdadeiras

Acar na gua

tomos, ons ou molculas

De 0 a 1 nm

As partculas no so visveiscom nenhum aparelho (siste-ma homogneo)

As partculas no se sedi-mentam de modo algum

A separao no possvel pornenhum tipo de filtro

Quando a soluo molecular,ela no permite a passagemdacorrente eltrica.Quando a soluo inica, osctions vo para o plo nega-tivo, e os nions para o plopositivo, resultando uma rea-o qu mica denominadaeletrlise

Suspenses

Terra suspensa em gua

Grandes aglomerados de to-mos, ons ou molculas

Acima de 1.000 nm

As partculas so visveis aomi-croscpio comum (sistemaheterogneo)

H sedimentao espontneaou por meio de centrfugascomuns

As partculas so separadas pormeio de filtros comuns (em la-boratrio, com papel de filtro)

As partculas no semovimen-tam pela ao do campo el-trico

O ar sempre contm umidade (vapor degua), que no vista luz do farol deum carro porque forma, com o ar, umasoluo verdadeira.

A queima incompleta do leo diesel, no motor denibus e caminhes, produz partculas de carvoque ficam em suspenso no ar, formando afumaa negra.

A neblina, porm, pode ser vistasob a ao da luz, porque asgotculas de gua, no ar,constituem uma soluo coloidal.

KINO

MAT

TON.B

ILD,S

.L. /CID

EPITCIO

PESSOA/A

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2 SOLUES

2.1. IntroduoDe 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 emmenor 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 34

da superfcie terrestre) uma soluo que contm vrios sais;

muitos produtos, como bebidas, materiais de limpeza, remdios, etc. so solues; muitas reaesqumicas, feitas em laboratrios e em indstrias, so realizadas em soluo; em nosso corpo (que con-tm cerca de 65% em massa de gua), o sangue, o suco gstrico, a urina so lquidos que contm emsoluo um nmero enorme de substncias que participam de nosso metabolismo. As solues, enfim,tm grande importncia cientfica, industrial e biolgica.

2.2. Classificaes das soluesH 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 deacar em gua

Muitas ligas metlicas sosolues slidas. o caso doouro comum, que uma ligade ouro e cobre.

Os gases sempre se misturam perfeitamente entresi, resultando uma soluo (ou mistura) gasosa.O ar uma mistura em que predominam N2 e O2.

As solues lquidas so muitocomuns. O vinagre, por exemplo, uma soluo de cido acticoem gua.

Das solues lquidas, estudaremos neste captulo as que so mais importantes para a Qumica, asaber: solues de slidos em lquidos e solues de gases em lquidos.

2.3. Mecanismo da dissoluoPor 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 agasolina? Isso ocorre devido s foras intermoleculares que unem as partculas formadoras de cadasubstncia. Acompanhe a problemtica da dissoluo nos trs exemplos importantes dados a seguir.

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ISACODINADEPEDRO/ C

ID

JUANDEDIOSLE

BRN/C

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5Captulo 1 SOLUES

1o exemplo Caso da gua (H2O), do lcool comum (C2H5OH) e da gasolina (C8H18)

H H

H O

O

OH

H

H

Na gua pura existem molculas H2O,polares:

No lcool comum h molculasC2H5OH, tambm polares:

Na gasolina h molculas C8H18,apolares:

As molculas de H2O esto ligadas porfortes pontes de hidrognio.

As molculas de C2H5OH esto ligadaspor pontes de hidrognio mais fracas queas da gua.

Entre asmolculas de C8H18 existemligaes deVan derWaals, que so bemmais fracas do que as pontes de hidrognio.

C2H5 H

H O

O

OC2H5

H

C2H5

Juntando-se gua e lcool, forma-se uma soluo; as ligaesentre as molculas de gua e as ligaes entre as molculas delcool se rompem, permitindo, assim, novas ligaes, tambmdo tipo pontes de hidrognio:

As molculas de gua e de lcool ficam ligadas por pontes dehidrognio.

Juntando gua e gasolina, no se forma uma soluo; asmolculas de gua no encontram pontos de polaridade nasmolculas de gasolina, onde possam se unir; conseqentemen-te, as molculas de gua continuam reunidas entre si eseparadas das de gasolina:

A gua e a gasolina formam duas camadas, e a gua, que maisdensa, fica na camada inferior.

H H

H O

O

OC2H5

H

HO

H

C2H5

H H

H O

O

OH

H

H OH

H

gua elcool

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 guatende a atrair os ons Na" do reticulado cristalino do sal; e a extremidade positiva de outrasmolculas

ClNa+ 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, formadapor molculas de H2O, muito polares.

(representao sem escala e comuso de cores-fantasia)


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de gua tende a atrair os ons Cl# do reticulado. Desse modo, a gua vai desfazendo o reticuladocristalino do NaCl, e os ons Na" e Cl# entram em soluo, cada um deles envolvido por vriasmolcu-las de gua. Esse fenmeno denominado solvatao dos ons.

Note na representao (sem escala e com uso de cores-fantasia) que h um confronto entre asforas 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; seas 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, porexemplo, so coloridas as solues com os ctions: Cu2" (azul), Fe3" (amarelo), Ni2" (verde), etc.; etambm as solues com os nions: MnO#4 (violeta), Cr2O

27# (laranja), etc.

3o exemplo Dissoluo do gs clordrico em gua

O gs clordrico uma substncia gasosa formada pormolculas polares (HCl). Ao serem dissolvi-das em gua, as molculas de HCl so atradas pelas molculas de gua e se rompem, de acordo como esquema abaixo:

ClNa+ Na+

Na+ Cl Cl

Na+ Cl Cl

Cl Na+ Na+

OH

H

OH

H

Na+

Cl

OHH

OH H

O

H

H

OH

HO

H

H

HO

H

OH H

OHH

OH

H

O

H

H

HO

H

O

H

H

Isso significa que h uma reao qumica, pois se formam novas partculas: H3O" e Cl#. Essas partcu-

las vo se dispersando pela soluo, rodeadas pormolculas de gua, como foi explicado no exemplo dadissoluo 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 cadamolcula e as foras de atrao entre asmolculas; quanto mais fortes forem estas ltimas, maior nme-ro de molculas do soluto se romper, o que equivale a dizer que o soluto fica mais ionizado outambm 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; essefenmeno 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.

" " ##OH

HHO Cl#"

H

HClH

"


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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 apolartende a se dissolver num solvente apolar.

Assim sendo, entende-se por que muitas substncias inorgnicas (cidos, sais, etc., que so pola-res) 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 exem-plo, 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 chamadade solvente universal. Esse fato muito importante, pois a vida vegetal e animal em nosso planetadepende 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 temperaturaconstante e sob agitao contnua, verifica-seque, emdadomomento, osal no se dissolve mais.No caso particular do NaCl, isso ocorre quandoh aproximadamente 360 g de sal por litro de gua.Da em diante, todaquantidade adicional de sal que for colocada no sistema ir depositar-se(ou precipitar) no fundo do recipiente; dizemos ento que ela se tornouuma soluo saturada ou que atingiu o ponto de saturao.

O ponto de saturao depende do soluto, do solvente e dascondies 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) desolubilidade.

Coeficiente de solubilidade (ou grau de solubilidade) a quantidade necessria deuma 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 setratando 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 coeficientede solubilidade;

saturadas: atingiram o coeficiente de solubilidade; supersaturadas: ultrapassaram o coeficiente de solubilidade.

Soluosaturadade sal emgua

Sal que no se dissolveu (precipitado,corpo de fundo ou corpo de cho)


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Essa classificao pode ser representada esquematicamente do seguinte modo:

Note que o ponto de saturao representa um limite de estabilidade. Conseqentemente, as solu-es 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 desoluto em quantidadefixa de solvente

Ponto de saturao

2.6. Curvas de solubilidade

Curvas de solubilidade so os grficos que apresen-tam a variao dos coeficientes de solubilidade das subs-tncias em funo da temperatura.

Consideremos, por exemplo, a tabela seguinte, quemostra os coeficientes de solubilidade do nitrato de po-tssio (em gramas de KNO3 por 100 g de gua) em v-rias temperaturas. Desses dados resulta a curva de solu-bilidade do nitrato de potssio em gua, apresentadaao 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 100X

YZ

Regio dassolues no-saturadas (estveis)

Regio das soluessupersaturadas(instveis)

Adio de umapequena poro do soluto

slido (grmen de cristalizao)

Corpo de fundoou

Corpo de cho

Na soluo supersaturada hprecipitao do soluto excedente.

Na soluo saturada osoluto no se dissolve.

Na soluo no-saturada osoluto se dissolve.

0 13,310 20,920 31,630 45,840 63,950 85,560 11070 13880 16990 202

100 246

Solubilidade do KNO3 em gua

Temperatura (C) Gramas de KNO3/100 g de gua


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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 assolues seriam supersaturadas e, portanto, todo o excesso do soluto tenderia a precipitar.

As curvas de solubilidade tm grande importn-cia no estudo das solues de slidos em lquidos,pois nesse caso a temperatura o nico fator fsicoque influi perceptivelmente na solubilidade. Damos aseguir mais alguns exemplos de curvas de solubilida-de de substncias slidas em gua.

Como podemos verificar no grfico ao lado, paraamaior parte das substncias, a solubilidade aumentacom a temperatura; isso em geral ocorre quando osoluto se dissolve com absoro de calor (dissoluoendotrmica). Pelo contrrio, as substncias que sedissolvem com liberao de calor (dissoluoexotrmica) tendem a ser menos solveis a quente.

H certas substncias cujas curvas de solubilidade apresentam pontos de inflexo; um ponto deinflexo 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)

Coeficientede

solubilid

ade

(gramas

desoluto/100

gde

gua)

20

40

60

80

100

120

140

20 40 60 80

CaCl 2

6H 2

O

CaCl 2 4

H 2O C

aCl 2 2

H 2O

Na 2SO 4

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 ape-nas cerca de 19 mL de ar em condies ambientes.

A solubilidade dos gases em lquidos dependeconsideravelmente da presso e da temperatura.

Aumentando-se a temperatura, o lquido ten-de a expulsar o gs; conseqentemente, a solubili-dade do gs diminui, como se v no grfico ao lado.Os peixes, por exemplo, no vivem bem em guasquentes, 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

Temperaturamxima 15 24 32 34

suportada (C)

Influncia datemperaturada gua navida dos peixes


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10

Aumentando-se a presso sobre o gs, estaremos, de certo modo, empurrando o gs para dentrodo lquido, o que equivale a dizer que a solubilidade do gs aumenta. Quando o gs no reage como lquido, a influncia da presso expressa pela lei de Henry, que estabelece:

Em temperatura constante, a solubilidade de um gs em um lquido diretamenteproporcional 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, tam-bm, da prpria temperatura.

O aumento da presso sobre o gs, para fazer comque ele se dissolva em um lquido, a tcnica usada pelosfabricantes de refrigerantes o gs carbnico (CO2) dissolvido sob presso no refrigerante, e a garrafa fecha-da. Abrindo-se a garrafa, principalmente se ela for agitadae o contedo no estiver gelado, o lquido vazar commuita espuma. Isso ocorre porque a presso dentro dagarrafa diminui, e o excesso de CO2, antes dissolvido norefrigerante, 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, assolubilidades so, em geral, bastante elevadas. Por exemplo, possvel dissolver cerca de 450 L de gsclordrico (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 emcondies ambientes, pela reao:

NH3 " H2O NH"4 " OH

#

A espuma que sai da garrafa com guagaseificada formada pelo gs carbnico, que,ao escapar, arrasta consigo parte do lquido.

EDUARDOSANTA

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11Captulo 1 SOLUES

MERGULHO SUBMARINO

Imaginemos ummergulhador iniciando sua des-cida no mar, carregando, nas costas, cilindros deao cheios de ar. Ao nvel do mar, a presso 1 atm.E, como o ar contm aproximadamente 20% deO2 e 80% de N2, podemos dizer que a presso par-cial do oxignio aproximadamente 0,2 atm e ado nitrognio 0,8 atm.A cada 10mde descida, a presso aumenta apro-

ximadamente 1 atm. Desse modo, a 40 m de pro-fundidade, a presso ser 1 atm (da superfcie)mais4 atm (da descida), totalizando 5 atm conse-qentemente, teremos 1 atm de presso para o O2e 4 atm para o N2. A essa profundidade, o mergulhador estar respirando o ar dos cilindros a 5 atm depresso; 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 sermuito alta (recomenda-se abaixo de 1,6 atm), porque o oxignioem excesso acelera o metabolismo; como defesa do organismo, o ritmo respiratrio diminui; com isso,diminui tambma eliminao doCO2, o que provoca o envenenamento domergulhador.A presso parcialelevada no nitrognio, por sua vez, causa a chamada embriaguez do nitrognio, que faz omergulhadorperder a noo da realidade. Por essas razes, mergulhos mais profundos so feitos com misturas deoxignio e hlio. Se a subida do mergulhador for muito rpida, a descompresso faz com que os gasesdissolvidos 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 substn-cia alguma utilizada nestas atividades.

Os experimentos 1 e 3 devem ser realizados com asupervisodeumadulto,poisoetanol (lcool comum)no deve sermanipulado perto de chamas ou fascas.Ele pode se inflamar e causar queimaduras, incndiose exploses.

1a

Materiais 1 copo gua leo vinagre lcool

Procedimento Junte em um copo, dois a dois, pequenas quantidadesde gua, leo, vinagre e lcool. Anote no caderno asobservaes feitas a cada mistura.

Pergunta1) 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 salde cozinha e 1 colher (de ch) de acar. Misture bem.

Perguntas1) 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 100mL basto devidro gua acar lcool

Procedimento Coloque 50 mL de gua no cilindro graduado. Adicione 3 colheres (de sopa) de acar e misturebem at a completa dissoluo. Observe o volumeda soluo resultante e anote no caderno. Lave bemo material. Coloque 40 mL de gua no cilindro gra-duado. Mea 40 mL de lcool em outra proveta eadicione-os aos 40 mL de gua do primeiro cilindro. Observe o volume da soluo resultante e anote nocaderno.

Perguntas1) Ao adicionar o acar, o volume da soluo resultante

maior, menor ou igual ao volume de gua inicial?2) Ao adicionar os 40mL de lcool nos 40mL de gua, o

que ocorreu com o volume final da soluo?3) Tente explicar as diferenas observadas nos dois expe-

rimentos.


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1 (Fuvest-SP) Entre as figuras abaixo, identifique a que me-lhor representa a distribuio das partculas de soluto e desolvente 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 adicionadauma quantidade muito pequena de NaCl slido?

5 (U. Anhembi Morumbi-SP) Se dissolvermos totalmenteuma certa quantidade de sal em solvente e por qualquerperturbao 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 repre-senta a solubilidade, emg por 100 g de H2O, de3 sais inorgnicos emdeterminada faixa detemperatura.

Identifique a afirmativacorreta.

e)

d)

b)

a)

c)

+

+

Legenda

Na+

Cl

H2O

+

+

+ + +

+

2 (UFMG) Escolha a substncia prefervel para limpar umtecido sujo de graxa.a) gasolina.b) vinagre.c) etanol.d) gua.

3 (Fuvest-SP) Um qumico leu a seguinte instruo numprocedimento descrito no seu guia de laboratrio:Dissolva 5,0 g do cloreto em 100mL de gua, tempe-ratura ambiente...Dentre as substncias abaixo, qual pode ser a menciona-da no texto?a) Cl2b) CCl4c) NaClOd) NH4Cle) AgCl

4 (UFG-GO) Os sistemas, a seguir, contm solues aquo-sas de NaCl em trs diferentes situaes, mantidas a tem-peratura constante:

Solubilidadeg/100 g de H2O

Temperatura (C)

KI

NaCl

Li2SO4

Corpo decho de NaCl

Soluosaturadade NaCl

I II III

Soluodiludade 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 emseu caderno

EXERCCIOS Registre as respostasem seu caderno


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13Captulo 1 SOLUES

7 (PUC-Campinas-SP) Considerando o grfico abaixo, adi-cionam-se, separadamente, 40,0 g de cada um dos saisem 100 g de H2O.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

Solubilid

ade(gramas

desoluto/100

gde

H2O

)

Temperatura (C)

NaNO

3

KNO

3

KCl

NaCl

Ce2(SO4)3

temperatura de 40 C, que sais esto totalmente dis-solvidos na gua?a) KNO3 e NaNO3 d) Ce2(SO4)3 e KClb) NaCl e NaNO3 e) NaCl e Ce2(SO4)3c) KCl e KNO3

8 (UFMG) Seis solues aquosas de nitrato de sdio(NaNO3), numeradas de I a VI, foram preparadas, emdiferentes temperaturas, dissolvendo-se diferentes mas-sas de NaNO3 em 100 g de gua. Em alguns casos, oNaNO3 no se dissolveu completamente.O grfico abaixo representa a curva de solubilidade deNaNO3, em funo da temperatura, e seis pontos, quecorrespondem aos sistemas preparados.

A partir da anlise desse grfico, identifique os dois siste-mas 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

Massa

deNaN

O3

(em

g/10

0gde

H2O

)

Temperatura (C)

0

III

IIIIV

VI

V

Exerccio resolvido

9 (Unicamp-SP) Uma soluo saturada de nitrato depotssio (KNO3) constituda, alm do sal, por 100 gde gua, est temperatura de 70 C. Essa soluo resfriada a 40 C, ocorrendo precipitao de partedo 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 po-tssio em funo da temperatura.

Resoluo

20Temperatura (C)

Solubilid

adedo

KNO

3em

gua

(gramas

deKNO

3/100

gde

H2O

)

30 40 50 60 70 80

20

180

160

140

120

100

80

60

40

Do grfico dado, tiramos as solubilidades do KNO3em 100 g de gua: a 70 C 140 g de KNO3 a 40 C 60 g de KNO3Reduzindo a temperatura de 70 C para 40 C, pre-cipitaro 140 g# 60 g% 80 g de KNO3 , permane-cendo 60 g em soluo.

40 C 70 C

140 g

60 g

10 (FMTM-MG) O grfico apresenta a curva de solubilidadede um sal AX2.

Quando uma soluo aquosa saturada de AX2 a 70 Ccontendo 50 g de gua resfriada para 10 C, quais so,em gramas, a massa de sal cristalizada e a massa quepermanece em soluo?a) 25 e 20b) 30 e 15c) 35 e 10d) 35 e 15e) 40 e 10

140

120

100

80

60

40

20

00 20

CS(gde

AX 2

/100

gde

H2O

)

40

Temperatura (C)60 80 100


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11 (UFRN) A dissoluo de uma quantidade fixa de um compostoinorgnico depende de fatores tais como temperatura e tipode solvente. Analisando a tabela de solubilidade do sulfato depotssio (K2SO4) em 100 g de gua (H2O) ao lado, indique amassa 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 cadauma 20 C.Coloca-se nesses tubos dicromato de pots-sio (K2Cr2O7)nas quantidades indicadasna tabela ao lado.A solubilidade do sal, a 20 C, igual a 12,5 g por100 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 oK2Cr2O7 excedente precipitado (fase slida).Alternativa d.

13 (PUC-RJ) A tabela ao lado mostra a solubilidade devrios sais, temperatura ambiente, em g/100mL.Se 25mL de uma soluo saturada de umdesses saisforam completamente evaporados, e o resduo sli-do pesou 13 g, identifique o sal.a) AgNO3b) Al2(SO4)3c) NaCld) KNO3e) 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 atmos-frica. Sabendo-se disso, qual seria o volume de 1 litro de ar (comportando-se como um gs ideal) inspirado pelo mergulha-dor 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 so-lubilidade so curvas experi-mentais que mostram o coefi-ciente de solubilidade em dife-rentes temperaturas.O2, por ser uma substncia apo-lar, apresenta pouca solubilidadeem gua (polar). A baixa quanti-dade de O2, dissolvido em gua,compromete a vida aqutica.Os grficos ao lado mostram asolubilidade deO2 e N2 emH2O,a diferentes temperaturas epresses.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 $ 10

#3 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 atmde 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 xx % 2,5 g de K2Cr2O7


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15Captulo 1 SOLUES

17 (UFRN)Misturando-se 100mL de etanol com 100mL degua observa-se que o volume da soluo resultante menor que 200 mL. Escolha a alternativa corretaa) 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 co-nhecimentos sobre o processo da solubilidade, corretoafirmar: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, pormeio 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 solubi-lidade abaixo,

ele props o seguinte procedimento:Adicionar gua destilada em ebulio mistura, agi-tando o sistema vigorosamente. Filtrar a suspenso re-sultante, ainda quente. Secar o slido obtido no papelde filtro; este ser o sal A. Recolher o filtrado em umbquer, deixando-o esfriar em banho de gua e gelo.Proceder a uma nova filtrao e secar o slido obtidono papel de filtro; este ser o sal B. Aquecer o segundofiltrado at a evaporao completa da gua; o slidoresultante ser o sal C.Identifique os sais A, B, e C, respectivamente.a) Pb(NO3)2, PbSO4 e PbI2b) PbI2, PbSO4 e Pb(NO3)2c) PbSO4, Pb(NO3)2 e PbI2d) PbSO4, PbI2 e Pb(NO3)2e) 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 seguin-tes, identificando os corretos.

a) A substncia mais solvel em gua a 10 C KNO3.b) A substncia que apresenta menor variao da solubi-

lidade 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) Amistura de 20 g deNH4Cl 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 dorecipiente.

21 (UFRGS-RS) A solubilidade da soda custica (NaOH) emgua, em funo da temperatura, dada na tabela abaixo.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Temperatura (C)

Gramas

desoluto

para

saturar

100gde

H2O

NaNO

3

KNO

3

NH 4Cl

NaClCe2(SO

4)3

Considerando solues de NaOH em 100 g de gua, es-colha a alternativa correta.a) a 20 C, uma soluo com 120 g de NaOH concen-

trada.b) a 20 C, uma soluo com 80 g de NaOH diluda.c) a 30 C, uma soluo com 11,9 g de NaOH concen-

trada.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 a80 C utilizando-se 200 g de gua. Posteriormente, essasoluo sofre um resfriamento sob agitao at atingir40 C. Determine a massa de sal depositada nesse pro-cesso. 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

Solubilid

ade

(gsoluto/100

gde

gua)

Temperatura (C)

Curvas de solubilidade

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23 (Osec-SP) A solubilidade do K2Cr2O7, a 20 C, 12 g/100 gde gua e, a 60 C, 43 g/100 g de gua. Sabendo queuma soluo foi preparada dissolvendo-se 20 g do sal em100 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 comdixido de carbono (CO2) a 5 C e 1 atm de CO2 e entofechado.Um litrodesse refrigerante foimantido algum tem-po em ambiente temperatura de 30 C. Em seguida, agarrafa foi aberta ao ar (presso atmosfrica % 1 atm) eagitada at praticamente todo oCO2 sair.Nessas condies(30 C e 1 atm), qual o volume aproximado de CO2 libera-do? (Dados:massamolardoCO2%44g/mol; volumemolardos gases a 1 atme 30 C% 25 L/mol; solubilidade do CO2no refrigerante a 5 C e sob 1 atm de CO2 % 3,0 g/L)

a) 0,40 litrosb) 0,85 litrosc) 1,7 litrosd) 3,0 litrose) 4,0 litros

25 (ITA-SP) Quando submersos em guas profundas, osmergulhadores necessitam voltar lentamente superf-cie 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 re-gies prximas superfcie para as regies de guasprofundas.

b) Explique o motivo da no formao de bolhas de gsno sangue quando o mergulhador desloca-se muitolentamente de regies de guas profundas para asregies prximas da superfcie.

c) Explique o motivo da formao de bolhas de gs nosangue quando omergulhador desloca-se muito rapi-damente de regies de guas profundas para as re-gies prximas da superfcie.

3 CONCENTRAO DAS SOLUES

Voc j sabe, por exemplo, que em uma dada quantidade degua podemos dissolver quantidadesmenores oumaiores de sal co-mum, desde que, evidentemente, no ultrapassemos o ponto de sa-turao da soluo. Alis, at pelo paladar podemos distinguir quan-do a gua est menos salgada ou mais salgada (tomemuito cui-dado, 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 co-nhecer a quantidade de soluto existente em uma certa quantidadede soluo. De fato, diariamente lemos ou ouvimos frases do tipo:

o teor alcolico do vinho 12%; no devemos dirigir um automvel quando houver, emnossa corrente sangnea, mais de 0,2 g de lcool porlitro de sangue;

o teor normal de glicose, em nosso sangue, situa-se entre75 e 110mg/dL (valores acima dessa faixa indicam tendn-cia diabete);

o teor normal de clcio no sangue situa-se entre 8,5 e10,5 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 aseguir, 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 delcool no sangue por meio do ar expirado.

SRGIO

CASTR

O/ A

E


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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 Lde soluo

Se h 60 g deNaCl em 3 Lde soluo

= 20 g603de NaCl emcada litro desoluo.

... ento haver

Havendo 60 g de NaCl em 3 litros de soluo:

Neste caso, diremos que a concentrao ser:

C C201

ou 20 g/L% %

A concentrao, neste caso, ser tambm:

C C603

ou 20 g/L% %

Generalizando o clculo feito no segundo exemplo, temos:

C C mV

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 dasusuais a massa pode ser dada em mg, o volume em mL, etc. Por isso, cuidado com as unidadesmencionadas em cada problema.

Considerando ainda que VC%m1, dizemos que o produto do volume pela concentrao de umasoluo nos d a massa do soluto, desde que as unidades de V e C sejam compatveis; por exemplo:gL

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 oumanuteno de volume. Porexemplo, adicionando-se 20 g de soluto a 1 L de gua, podeocorrer que o volume final seja maior que 1 L; teramos, en-to, 20 g de soluto emmais 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 la-boratrios. Normalmente, a seqncia a seguinte: pesamosum cadinho vazio; colocamos um pouco do soluto no cadinho;pesamos o conjunto; e, por diferena, obtemos a massa dosoluto.

Unidade: gramas por litro (g/L)

GARCIA-PELA

YO/C

ID


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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 balovolumtrico de 1.000 mL.

2) Pese, por exemplo,20 g do soluto etransfira-o integralmentepara o balo.

3) Adicione um poucode gua e agite at dis-solver totalmente o soluto.

4) Adicione gua cuidado-samente at o trao dereferncia; agite atuniformizar a soluo.

1.000 mL

Trao dereferncia

1.000 mL 1.000 mL 1.000 mL

Cadinho com osoluto slido

gua paratransferir o soluto

Desse modo, teremos a soluo final com o soluto na concentrao de 20 g/L. evidente quequalquer 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 CmV

Massa doVolume da soluo

1% %soluto

d d mV

Massa daVolume da soluo

% %soluo

A densidade da soluo relaciona,portanto, a massa com o volume da pr-pria soluo. Ela indica a massa da solu-o correspondente a uma unidade devolume (por exemplo: 1 mililitro).

A densidade da soluo no umaforma de expressar a concentrao da so-luo. No entanto, a densidade aparececom freqncia em problemas que envol-vem a concentrao das solues, pois:

a densidade de uma soluo de-pende de sua concentrao;

e, na prtica, facilmente medi-da por um densmetro.

Unidade (em geral): gramas por litro (g/L)

Unidade (em geral): gramas pormililitro (g/mL)

O densmetro flutua na soluo e afunda mais(ou menos) de acordo com a concentrao dasoluo. No detalhe, a medida da densidade aproximadamente 0,75 g/mL.

EDUARDOSANTA

LIESTR

A/C

ID

EDUARDOSANTA

LIESTRA/CID


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19Captulo 1 SOLUES

Exerccio resolvido

Por esses motivos, so muito comuns tabelas que relacionam densidades com concentraes desolues. 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 em300 cm3 de soluo.

Resoluo

Pelo prprio significado de concentrao, temos:

ou pela frmula:

C mV

C600,3

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 Lmsal = 0,5 g

1

V = 3 Lmsal = 0,75 g

2

V = 5 Lmsal = 1,25 g

3

V = 8 Lmsal = 2,0 g

4

V = 10 Lmsal = 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) CC % 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?




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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 contm20 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 serministradas a um paciente de 80 kg? Indique seu raciocnio.

Resoluo

Se o paciente pesa 80 kg e deve receber 3mg de analgsico por quilograma demassa corporal, conclumos que sua dosedeveria ser 80 kg " 3 mg/kg % 240 mg de analgsico. No entanto, no enunciado se diz que a dose no deve exceder200mg. Conseqentemente, o mximo de analgsico a serministrado corresponde a 200mg 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 kgb) 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 omesmo volume de lquido (300 mL) e tm a mesma massa quando vazias. A composio do refrigerante a mesma emambas, exceto por uma diferena: a verso comum contm certa quantidade de acar, enquanto a verso diet nocontm acar (apenasmassa desprezvel de um adoante artificial). Pesando-se duas latas fechadas do refrigerante, foramobtidos os seguintes resultados:

36 (Fuvest-SP) O limite mximo de ingesto diria aceitvel (IDA) de cido fosfrico, aditivo em alimentos, de 5 mg/kg demassa corporal. Calcule o volume de refrigerante, contendo cido fosfrico na concentrao de 0,6 g/L, que uma pessoade 60 kg deve ingerir para atingir o limite mximo de IDA.

NaOHC % 20 g/L

M % 40 g/mol

1 L % 1.000 mL 80 g de NaOH

200 mL xx % 16 g de NaOH


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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 deaspartame.Qual a concentrao de aspartame no sucopreparado?a) 0,29 g/Lb) 2,9 g/Lc) 0,029 g/Ld) 290 g/Le) 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 exis-tem cerca de 5 mols de etilenoglicol (C2H6O2), qual aconcentrao comum dessa soluo, em g/L?a) 0,010 c) 3,1 e) 620b) 0,62 d) 310

39 (U. So Judas-SP) O oxalato de clcio, CaC2O4, encon-trado nas folhas de espinafre, nas sementes do tomate, e um dos constituintes das pedras formadas nos rins (clcu-lo renal). Uma amostra (alquota) de 25 cm3 de uma solu-o aquosa de oxalato de clcio contm 0,2625 g dessesal. Qual a concentrao comum de CaC2O4 nessa solu-o? (Massas atmicas: C % 12 u; O % 16 u; Ca % 40 u)a) 0,0105 g/Lb) 0,00656 g/mLc) 10,5 g/Ld) 21 g/dm3

e) 31,5 g/cm3

40 (UFSM-RS) O derramamento de leo nos cursos dguaforma 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 algunsrgos ambientais, o limite mximo de leo na gua 30 mg/L. Com base nesse parmetro, quantos gramasde leo podero estar presentes em 1 m3 de gua, semcomprometer o ecossistema?a) 0,03 c) 3 e) 300b) 0,3 d) 30

41 (Uneb-BA) O soro caseiro consiste em uma soluoaquosa de cloreto de sdio (3,5 g/L) e de sacarose(11 g/L); respectivamente, quais so a massa de cloretode sdio e a de sacarose necessrias para preparar 500mLde soro caseiro?a) 17,5 g e 55 gb) 175 g e 550 gc) 1.750 mg e 5.500 mgd) 17,5 mg e 55 mge) 175 mg e 550 mgSugesto: Aqui temos dois solutos namesma soluo; cal-cule a massa de cada soluto como se o outro no existisse.

42 (UFG-GO) As instrues da bula de ummedicamento usa-do para reidratao esto resumidas no quadro a seguir.

a) Calcule a concentrao de potssio, em mg/L, na so-luo 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 refrigeran-tes do tipo cola mais agradveis, adicionado cidofosfrico numa concentrao de 0,6 g/litro de refrige-rante. Qual o nmero mximo de latinhas de 350 mldesses refrigerantes que um indivduo de 42 kg pode in-gerir por dia?a) 1 c) 3 e) 5b) 2 d) 4Nota: recomendado que o limite mximo de ingestodiria de cido fosfrico seja de 5mg/kg de peso corporal.

Composio: cada envelope contm

cloreto de potssio 75 mgcitrato de sdio diidratado 145 mgcloreto de sdio 175 mgglicose 10 g

Modo de usar: dissolva o contedo do envelope em500 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, podemosdizer que:

10100

0,1% a frao da massa total que corresponde ao NaCl;

90100

0,9% a frao da massa total que corresponde ao H2O.

A frao em massa do soluto costuma ser chamada de ttulo em massa dasoluo (T). Assim, definimos:

Ttulo em massa de uma soluo (T) o quociente entre a massa do soluto e a massatotal da soluo (soluto " solvente).

10 g de NaCl+

90 g de H2O100 g no total

EXERCCIOS COMPLEMENTARES Registre as respostasem seu caderno


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Essa definio representada matematicamente pelas frmulas:

Soro fisiolgico empregado emmedicina com 0,9% de NaCl.

(0 ' T% ' 100%)

PAXTO

N&FA

RROW

/SPL-STO

CKPHOTO

SO ttulo no tem unidade ( um nmero puro) e independe da unida-de usada em seu clculo; se no exemplo anterior falssemos em 10 kg deNaCl e 90 kg de H2O, os resultados seriam osmesmos.Note tambm que ottulo varia entre zero e um (0 ' T ' 1).

Nomesmo exemplo, poderamos ainda dizer que a soluo contm 10%,emmassa, de NaCl. o que se chama ttulo percentual emmassa da soluoou porcentagem emmassa do soluto (T%). Evidentemente, vale a relao:

T% % 100 T

Essamaneira de expressar a concentrao de uma soluo muito usadana 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 CmV

Massa do solutoVolume da soluo

ou 1% %

ttulo: T TMassa do solutoMassa da soluo

ou 1% % mm

Dividindo C por T, temos:

CmVmm

C mV

CT T T

ou Massa da soluoVolume da soluo

1

1

% % %

O quociente entre a massa da soluo e o seu volume a densidade da soluo (d). Logo:

C d C dT

Tou% %

O ttulo um nmero puro, portanto a frmula acima nos dar a concentrao nasmesmas unida-des da densidade. Assim, devemos prestar ateno, pois densidade, em geral, dada em g/mL; conse-qentemente a concentrao tambm ser expressa em g/mL. fcil perceber que para transform-lapara 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 porvolume. Isso acontece, por exemplo, em solues lquido-lquido (dizemos, por exemplo, lcool a 96%quando nos referimos a umamistura 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 massam1 a massa do solutom2 a massa do solventem a massa total da soluo

em que:T Tou1 11 2

% %"

mm

mm 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?



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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 emmassa da soluo? E seu ttulo percentual?

1a resoluo (com a frmula)

T T88 42

0,1611 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). Parapreparar 1,0 kg desse soro, quantos gramas de glicose devem ser dissolvidos em gua?a) 5,0 " 10#2 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 T1515 135

0,1 10%11 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 pesa1.100 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 desdio 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 volumedesse vinho?

Resoluo

T T TV V VVolume do solutoVolume da soluo

18120

0,15% % %

O que corresponde a 15% de lcool, em volume.

100% soluo 1.100 g

10% soluo CC % 110 g/L

52 (UFMG) O rtulo de um produto usado como desinfetante apresenta, entre outras, a seguinte informao: cada 100 mLde desinfetante contm 10mL 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%



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3.3. Concentrao em mols por litro ou molaridade (M)At aqui vimos a concentrao comum e o ttulo. Nelas aparecemmassas (em mg, g, kg, etc.) ou

volumes (em mL, L, m3, etc.). Essas concentra

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