Tito Canto 2 Physico-chimie

1.Francisco Miragaia Peruzzo Graduado em Qumica pela Unesp (Instituto de Qumica de Araraquara). Professor de Qumica em escolas de Ensino Mdio e em cursos pr-vestibulares. Eduardo Leite do Canto Graduado em Qumica pela Unicamp. Doutor em Fsico-Qumica Orgnica pela Unicamp. Professor de Qumica em escolas de Ensino Mdio. 3a edio So Paulo, 2003 Ilustraes: Adilson Secco, Nelson Matsuda, Rodrigo Carraro Moutinho Componente curricular: Qumica Livro no-consumvel FSICO-QUMICA Volume 2 front quim TIT 2 LA 06/23/2005, 11:061

2. Ttulo original: Qumica na abordagem do cotidiano Francisco Miragaia Peruzzo, Eduardo Leite do Canto, 2003 Coordenao editorial: Jos Luiz Carvalho da Cruz, Virginia Aoki Edio de texto: Ldia Toshie Tamazato, Morissawa Casa de Edio, Regina Gimenez Reviso tcnica: Jos de Alencar Simoni Reviso editorial: Regina Gimenez Assistncia editorial: Rosane Cristina Thahira, Regiane de Cssia Thahira Coordenao de design e projetos visuais: Sandra Botelho de Carvalho Homma Projeto grfico: Setup Bureau Editorao Eletrnica Capa: Paulo Manzi Foto: Paulo Manzi Coordenao de produo grfica: Andr Monteiro, Maria de Lourdes Rodrigues Coordenao de reviso: Estevam Vieira Ldo Jnior Reviso: Bel Ribeiro, Equipe Moderna, Lpis Litteris, Lucila Barreiros Facchini, Maria Ceclia Kinker Caliendo, Marta Lcia Tasso Edio de arte: Wilson Gazzoni Agostinho, Cristiane Alfano Assistncia de produo: Patricia Costa Editorao eletrnica: Setup Bureau Editorao Eletrnica Coordenao de pesquisa iconogrfica: Ana Lucia Soares Pesquisa iconogrfica: Vera Lucia da Silva Barrionuevo, Maria Magalhes 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: Ideraldo Arajo de Melo, Joacir Braga da Silva 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) Peruzzo, Francisco Miragaia, 1947- Qumica na abordagem do cotidiano / Francisco Miragaia Peruzzo, Eduardo Leite do Canto. 3. ed. So Paulo : Moderna, 2003. Contedo : V. 1. Qumica geral e inorgnica V. 2. Fsico-qumica V. 3. Qumica orgnica. Bibliografia. 1. Qumica (Ensino mdio) I. Canto, Eduardo Leite do, 1966- . II. Ttulo. 03-2262 CDD-540.7 ndices para catlogo sistemtico: 1. Qumica : Ensino mdio 540.7 Quimica V2 - creditos 06/23/2005, 11:032 3. Prefcio Ao escrever esta obra, procuramos fornecer informaes cien- tficas atualizadas, particularmente nos aspectos ligados s con- venes e s aplicaes tecnolgicas. Tambm procuramos comen- tar implicaes da Cincia e da Tecnologia para o ser humano e para a sociedade. Todos os captulos tm em sua abertura um texto organizador, intitulado Comentrio preliminar e uma lista de contedos importantes tratados no captulo. Sempre que possvel, fatos do dia-a-dia so empregados, como ponto de partida motivador de um captulo, o que visa instigar a curiosidade e despertar o desejo de aprender uma cincia extremamente vinculada realidade. Aps as duas pginas de abertura, todos os captulos principiam com a seo Motivao, que pode ser realizada por meio de prticas simples de laboratrio, do relato de fatos experimentais, da observao de situaes, da leitura de textos, da elaborao de classificaes ou da reflexo sobre situaes-problema. A partir disso, passamos a abordar os nveis microscpico e representacional, na seo Desenvolvendo o tema. Preocupamo- nos em manter a linguagem correta e acessvel, respeitando o necessrio rigor conceitual na exposio de fatos, definies, prin- cpios, leis e teorias. Tanto o formato do livro como o seu projeto grfico tm por objetivo tornar a leitura mais agradvel e produtiva. O cuida- do na pesquisa iconogrfica almeja motivar o estudante e enfati- zar a relao entre o estudado e o vivenciado. Os exerccios foram cuidadosamente escolhidos, e dedicamos especial ateno queles extrados de vestibular (elencados ao final dos captulos), incluindo testes e questes dos principais concursos de vrias regies brasileiras. Esperando contribuir, dentro das limitaes de qualquer constructo humano, para o ensino de Qumica, desejamos que esta obra cumpra a meta que motivou sua elaborao: tornar eficiente e prazeroso o aprendizado dessa Cincia. Os autores iniciais vol 2 6/21/05, 20:363 4. Estrutura dos captulos deste livro Foto de abertura A colocao de uma foto na abertura de cada captulo visa contextualizar o seu tema no cotidiano e/ou instigar a curiosidade a respeito de seu tema ou de alguma de suas partes. Desenvolvendo o tema Trata-se do desenvolvimento dos assuntos do captulo, feito aps a motivao inicial. A proposta deste livro , dentro do nmero limita- do de pginas de que dispe, elaborar explicaes e conduzir aos conceitos, em vez de simplesmente apresent-los como se fossem verdades absolutas. Motivao Observar um dos procedimentos fundamentais para a Cincia e tambm para qualquer cidado, pois um importante modo de obter informaes para, posteriormente, process-las, compreend- las e sistematiz-las. Aps as duas pginas de abertura, sempre aparece a seo Motivao, que envolve observar alguma situao-problema e refletir a respeito dela. Isso facili- ta ao estudante aprender o tema a ser tratado no captulo. s vezes, essa seo volta a aparecer ao longo do captulo. Comentrio preliminar um texto organizador que permite ao estudante ter breve noo do que estuda- r no captulo e de como isso se relaciona com outras partes da Qumica e com o que j foi estudado. Alguns contedos importantes No se trata de um ndice do captulo, mas de uma relao de contedos conceituais importantes envolvidos. Essa relao ajuda o estudante a ter uma viso do que essencial num captulo em estudo. iniciais vol 2 6/21/05, 20:364 5. Mapas conceituais So diagramas que inter-relacionam contedos conceituais. Alguns captulos apresentam mapas conceituais prontos. Aps algum contato com eles, voc mesmo poder elabor-los, o que lhe permitir no s exercitar o enten- dimento dos conceitos, como tambm a maneira como se relacionam uns com os outros. H muitas maneiras diferentes (e cor- retas) de elaborar um mapa conceitual que envolva determinado conjunto de conceitos. Em destaque Textos que complementam o tema em estudo, exemplificam com fatos do cotidiano ou apresentam informaes para cultura geral que, de alguma forma, se relacionam ao assunto. Quadros laterais Instigam o estudante a aplicar os conceitos em estudo ou a relacion-los com outros conceitos. H tambm quadros laterais que pro- pem temas para pesquisa e outros que sugerem uma reflexo sobre atitudes que tenham a ver com o que est sendo estudado. Questes As questes para fixao, que aparecem regularmente ao longo dos captulos, so suficientes para assimilar os conceitos apresentados. Os autores optaram por no priorizar testes de mltipla escolha nesse momento, bem como raramente empregaram a questes de vestibulares. J nos exerccios sobre todo o captulo, aparecem aqueles extrados de vestibulares. H testes de mltipla escolha entremeados com questes disser- tativas, provenientes de concursos das diversas regies do pas. Tais exerccios tambm permitem o aprofundamento de alguns temas mais complexos. iniciais vol 2 6/21/05, 20:365 6. Captulo 1 Expressando a concentrao de solues, 3 1. Alguns conceitos introdutrios, 4 1.1. Recordando os conceitos de soluo, solvente e soluto, 4 1.2. Material de vidro para a medida de volume, 5 1.3. O preparo em laboratrio de uma soluo aquosa, 6 2. Concentrao comum, 6 3. Densidade de soluo concentrao comum, 8 Em destaque: O densmetro, 9 4. Concentrao em quantidade de matria, 9 Em destaque: Noes prticas com materiais caseiros, 10 Em destaque: O risco do monxido de carbono, 12 5. Ttulo, porcentagem e partes por milho, 13 5.1. Ttulo em massa, 13 5.2. Porcentagem em massa, 13 5.3. Ttulo em volume, 13 5.4. Porcentagem em volume, 14 Em destaque: INPM versus GL, 14 5.5. Partes por milho (ppm) em massa e em volume, 15 Em destaque: Poluentes atmosfricos, 16 5.6. A concentrao da gua oxigenada (H2O2(aq)), 17 6. Diluio de solues, 18 7. Mistura de solues, 20 7.1. Solues constitudas por mesmo soluto e mesmo solvente, 20 7.2. Solues constitudas por solventes iguais e solutos diferentes sem ocorrncia de reao qumica, 21 7.3. Solues constitudas por solventes iguais e solutos diferentes com ocorrncia de reao qumica, 22 8. Clculos estequiomtricos envolvendo solutos: o exemplo da titulao cido-base, 23 Captulo 2 Propriedades coligativas, 35 1. Diagrama de fases de uma substncia pura, 37 1.1. Diagrama de fases da gua, 37 1.2. Interpretao do diagrama de fases da gua, 38 Em destaque: Do cafezinho patinao no gelo, 40 Em destaque: Onde melhor patinar: no gelo (H2O(s)) ou no gelo-seco (CO2(s))?, 40 1.3. Presso de vapor de um lquido, 41 1.4. O volume das fases no afeta a presso de vapor de um lquido, 42 1.5. A presso de vapor depende do lquido, 43 1.6. Comparando pontos de ebulio de lquidos diferentes, 43 1.7. Comparando a volatilidade de lquidos diferentes, 44 2. O conceito de propriedades coligativas, 45 3. Abaixamento da presso de vapor, 45 3.1. O efeito tonoscpico, 45 3.2. A Lei de Raoult, 45 3.3. Interpretao microscpica da Lei de Raoult, 46 4. Aumento da temperatura de ebulio, 48 5. Abaixamento da temperatura de solidificao, 48 Em destaque: O porqu da adio de sal (NaCl(s)) neve!, 49 6. Presso osmtica, 50 6.1. Membranas semipermeveis, 50 6.2. Osmose, 51 6.3. Interpretao microscpica da osmose, 51 6.4. Presso osmtica, 52 6.5. Osmose reversa, 52 Em destaque: O cloreto de sdio e a osmose, 53 7. Propriedades coligativas para solues de eletrlitos no- volteis, 55 Em destaque: Mais um experimento sobre osmose, 56 Captulo 3 Processos de xido-reduo, 61 1. Transferncia de eltrons, oxidao e reduo, 63 1.1. Analisando a obteno de hidrognio em laboratrio, 63 1.2. O conceito de oxidao e o de reduo, 63 SumrioSumrio 2. O conceito de nmero de oxidao, 64 2.1. Nmero de oxidao em ons monoatmicos, 65 2.2. O conceito de eletronegatividade, 65 Em destaque: A eletronegatividade uma propriedade peridica, 66 2.3. Nmero de oxidao em espcies com ligao covalente, 66 2.4. Regras para a determinao do nmero de oxidao, 68 3. Reaes de xido-reduo, 72 3.1. Oxidao, reduo e nmero de oxidao, 72 3.2. Definio de reao de xido-reduo, 73 3.3. Agente oxidante e agente redutor, 73 Em destaque: O bafmetro de dicromato, 74 4. Sugestes para auxiliar no balanceamento de equaes qumicas de reaes de xido-reduo, 75 4.1. Exemplos do balanceamento de equaes de xido-reduo, 76 4.2. Resumindo as sugestes apresentadas, 79 Em destaque: O processo fotogrfico em preto-e-branco, 81 Captulo 4 Eletroqumica: celas galvnicas, 87 Em destaque: Os 200 anos da pilha eltrica, 88 1. Diferena de potencial e corrente eltrica, 90 1.1. Diferena de potencial nos plos de uma pilha ou bateria, 90 1.2. Diferena de potencial e movimento de eltrons num fio, 91 2. Celas eletroqumicas, 92 3. Estudo das celas galvnicas, 94 3.1. A pilha de Daniell: um bom modelo para comear, 94 3.2. O funcionamento da pilha de Daniell, 95 3.3. O papel da ponte salina, 95 3.4. Nomenclatura dos eletrodos em uma cela galvnica, 96 3.5. Representao esquemtica para uma cela galvnica, 96 4. Potencial-padro de semicela, 99 4.1. A semicela adotada como referencial em Eletroqumica, 99 4.2. O conceito de potencial-padro de semicela, 99 4.3. Interpretao dos potenciais-padro de semicela, 100 5. Aplicaes da tabela de potenciais-padro, 102 5.1. Previso da fora eletromotriz de uma pilha, 102 5.2. Comparao da fora de oxidantes e redutores, 103 5.3. Espontaneidade de reaes de xido-reduo, 103 5.4. A proteo de uma superfcie metlica, 104 Em destaque: Problemas causados por obturaes dentrias, 105 Em destaque: Uso de um agente redutor para a limpeza da prata metlica escurecida, 106 Em destaque: Pilhas e baterias comerciais, 107 Captulo 5 Eletroqumica: celas eletrolticas, 119 1. Celas eletrolticas, 120 1.1. Conceito de eletrlise, 120 1.2. Eletrlise gnea, 120 1.3. Nomenclatura dos eletrodos em uma cela eletroltica, 121 1.4. Pilha e eletrlise envolvem fenmenos inversos, 121 1.5. Eletrlise aquosa, 122 1.6. Equaes da eletrlise aquosa, 123 2. Aplicaes da eletrlise, 125 2.1. Galvanoplastia, 125 Em destaque: Indstrias de galvanoplastia, 125 2.2. Anodizao, 126 2.3. O refino eletroltico do cobre, 126 2.4. Obteno de substncias de interesse, 127 3. Noes de metalurgia, 128 3.1. Metalurgia e potenciais de reduo, 129 3.2. Ouro, platina, prata, mercrio e cobre, 129 3.3. Ferro, estanho, zinco e chumbo, 129 3.4. Crmio e mangans, 130 3.5. Alcalinos, alcalino-terrosos e alumnio, 131 Em destaque: Processo de Hroult & Hall, 131 Em destaque: A importncia de reciclar o alumnio, 132 iniciais vol 2 6/21/05, 20:366 7. 4. Estequiometria das reaes eletroqumicas, 134 4.1. Carga eltrica (Q), 134 4.2. Corrente eltrica (i), 134 4.3. A Constante de Faraday (F), 135 4.4. A Lei de Faraday, 135 4.5. Exemplo envolvendo uma eletrlise, 136 4.6. Exemplo envolvendo uma pilha, 137 Captulo 6 Termoqumica: o calor e os processos qumicos, 147 1. Calor e unidades para express-lo, 148 1.1. O conceito de calor, 148 1.2. H processos que liberam e outros que absorvem calor, 148 1.3. Noo sobre como so feitas medidas de quantidade de calor, 149 1.4. O joule e o quilojoule, 150 2. Entalpia e variao de entalpia, 150 2.1. Uma analogia com o saldo de uma conta bancria, 150 2.2. O conceito de entalpia (H) e de variao de entalpia (H), 151 2.3. Variao de entalpia em uma mudana de fase, 151 2.4. Variao de entalpia em reaes qumicas, 152 2.5. Equao termoqumica, 153 Em destaque: Compressas instantneas quentes e frias, 154 Em destaque: Nutrientes, suas funes e seu contedo calrico, 155 Em destaque: Sade, consumo e propaganda, 156 3. A Lei de Hess, 158 3.1. Novamente uma analogia com o saldo bancrio, 158 3.2. A Lei de Hess, 159 Em destaque: A sauna a vapor, 161 4. O estado-padro, 161 5. Entalpia-padro de combusto, 162 5.1. Combusto e entalpia-padro de combusto (Ho c), 162 5.2. Utilidade das entalpias-padro de combusto, 163 Em destaque: O aproveitamento energtico da glicose, 164 6. Entalpia-padro de formao, 164 6.1. Formao e entalpia-padro de formao (Ho f ), 164 6.2. A entalpia-padro de formao de algumas substncias nula!, 165 6.3. Utilidade das entalpias-padro de formao, 165 Em destaque: A reao exotrmica de autodefesa do besouro- bombardeiro, 166 Em destaque: Alta presso e alta temperatura transformam grafite escuro em diamante reluzente, 168 Em destaque: Diamantes sintticos, 168 7. Energia de ligao, 168 7.1. Recordando: uma reao qumica um rearranjo de tomos, 168 7.2. Energia mdia de ligao, 169 7.3. Utilidade das energias mdias de ligao, 169 Em destaque: Explosivos, 170 8. Aspectos estequiomtricos da termoqumica, 171 Captulo 7 Cintica qumica: o transcorrer das reaes qumicas, 181 1. Quantificando a rapidez de uma reao, 182 2. Efeito da concentrao sobre a velocidade, 185 2.1. Por que a velocidade depende da concentrao?, 185 2.2. Nem toda coliso eficaz!, 186 2.3. Por que nem toda coliso eficaz?, 186 2.4. A energia de ativao, 187 Em destaque: A femtoqumica: pesquisa numa escala de tempo difcil de imaginar, 188 2.5. A dependncia numrica da velocidade com a concentrao, 189 2.6. Lei cintica de uma reao, 191 2.7. Mecanismo das reaes, 191 2.8. Lei cintica para reaes elementares, 192 2.9. Lei cintica para reaes no-elementares, 193 3. Efeito da temperatura sobre a velocidade, 195 Em destaque: Temperatura, cintica qumica e seres vivos, 196 4. Efeito da superfcie de contato sobre a velocidade, 196 5. Efeito do catalisador sobre a velocidade, 198 5.1. Como atua o catalisador?, 198 Em destaque: Uma experincia ilustrativa, 199 5.2. Catlise homognea e heterognea, 199 5.3. O mecanismo de uma catlise homognea, 199 5.4. O mecanismo de uma catlise heterognea, 200 Em destaque: Usando catalisador para combater a poluio: uma catlise heterognea, 200 Em destaque: A destruio da camada de oznio: uma catlise homognea, 201 Em destaque: Presso e reaes envolvendo gases, 202 Captulo 8 Equilbrio qumico: a coexistncia de reagentes e produtos, 209 1. Conceito de equilbrio qumico, 210 1.1. O equilbrio qumico dinmico, 210 1.2. Equilbrios homogneos e heterogneos, 211 2. Constante de equilbrio em funo das concentraes, 212 2.1. Equacionando matematicamente o equilbrio, 212 2.2. Generalizando o conceito de Kc, 213 2.3. Espontaneidade de uma reao, 214 2.4. Grau de equilbrio, 215 2.5. Decidindo se um sistema est em equilbrio, 217 3. Constante de equilbrio em funo das presses parciais, 219 4. Deslocamento de equilbrio, 220 4.1. Efeito da concentrao, 220 Em destaque: Desconforto altitude e deslocamento de equilbrio, 221 4.2. Efeito da presso, 222 4.3. Efeito da temperatura, 222 4.4. Efeito do catalisador, 224 4.5. No confunda os efeitos do catalisador com os da temperatura, 224 4.6. O Princpio de Le Chatelier, 225 Em destaque: Bem na frente de seus olhos!, 225 Em destaque: O processo de Haber-Bosch, 227 Captulo 9 Equilbrios inicos em soluo aquosa, 235 Em destaque: Chuva cida atinge regio, diz estudo, 236 1. Equilbrio qumico em solues de eletrlitos, 236 1.1. Constante de ionizao, 236 1.2. A Lei da Diluio de Ostwald, 238 1.3. Efeito do on comum, 240 Em destaque: A indesejvel absoro estomacal do cido acetilsaliclico, 241 2. Equilbrio inico da gua: pH e pOH, 242 2.1. A concentrao do solvente praticamente constante, 242 2.2. Produto inico da gua, 243 2.3. As escalas de pH e pOH, 244 Em destaque: Acidez na chuva, 246 3. Indicadores cido-base, 248 4. Hidrlise salina, 249 4.1. O conceito de hidrlise salina, 249 Em destaque: Corrigindo a acidez do solo, 251 4.2. Constante de hidrlise, 252 5. Solubilidade de gases em lquidos, 253 5.1. Efeito da temperatura, 253 5.2. Efeito da presso, 253 Em destaque: Refrigerantes e mergulhadores, 254 Em destaque: Estalactites e estalagmites, e corais, 254 6. Soluo-tampo, 256 Em destaque: Solues-tampo no nosso organismo, 257 Em destaque: Solues-tampo e farmacologia, 257 Captulo 10 Equilbrios qumicos heterogneos, 269 Em destaque: Le Chatelier e a produo de ferro, 270 1. Equilbrios heterogneos: anlise matemtica, 270 1.1. A concentrao de um slido constante, 270 1.2. Obteno do ferro: exemplo de equilbrio heterogneo, 270 1.3. Kp para equilbrios heterogneos, 271 2. Deslocamento de equilbrios heterogneos, 272 2.1. Efeito da adio ou retirada de um participante, 272 iniciais vol 2 6/21/05, 20:367 8. Em destaque: O galinho do tempo: um deslocamento de equilbrio heterogneo, 272 2.2. Efeito das variaes de presso, 273 2.3. Efeito das variaes de temperatura, 273 3. Solubilidade, 274 3.1. Os tipos de solues, 274 Em destaque: Abriu? Ento supersaturou!, 276 Em destaque: Solues supersaturadas na cozinha, 276 3.2. Solubilidade e equilbrio qumico, 277 3.3. Curvas de solubilidade, 277 3.4. Solubilidade e temperatura, 278 4. Produto de solubilidade, 279 4.1. O que produto de solubilidade?, 279 4.2. No confunda solubilidade com produto de solubilidade, 280 4.3. Decidindo se uma soluo saturada ou no, 282 4.4. Efeito do on comum na solubilidade, 282 4.5. Uma representao grfica para o Ks , 283 Captulo 11 Radioatividade: fenmenos de origem nuclear, 293 Em destaque: Usina de Chernobyl desligada pela ltima vez, 294 Em destaque: Caso csio-137 ter indenizao de R$ 1,3 milho, 294 1. Radioatividade: fenmeno nuclear, 295 1.1. Como a radioatividade foi descoberta, 295 1.2. Radioatividade e estrutura atmica, 296 2. Estudo das emisses alfa, beta e gama, 296 2.1. As radiaes e , 296 Em destaque: Ondas eletromagnticas, 297 2.2. A radiao , 297 2.3. Efeitos biolgicos da radiao ionizante, 298 2.4. Deteco da radiao, 298 3. Cintica das emisses radioativas, 300 3.1. Tempo de meia-vida, 300 3.2. Sries radioativas, 300 4. Transmutao nuclear, 301 Em destaque: Como os elementos artificiais foram sintetizados, 302 5. Algumas aplicaes da radioatividade, 303 5.1. Mtodo da datao com carbono-14, 303 5.2. Aplicaes da radioatividade na Medicina e em outras reas, 304 Em destaque: O acidente do csio-137, 305 6. Fisso nuclear, 306 6.1. O que fisso nuclear?, 306 6.2. A bomba atmica, 306 6.3. O reator nuclear, 307 6.4. O lixo nuclear, 309 Em destaque: Meia-vida a herana letal do lixo nuclear americano, 309 Em destaque: O acidente de Chernobyl, 310 7. Fuso nuclear, 311 Tpico avanado Conceitos cido-base de Brnsted-Lowry e de Lewis, 316 1. Recapitulando o conceito de Arrhenius, 316 2. Definio de Brnsted-Lowry, 316 3. Definio de Lewis, 319 Apndices A. Tabela de ctions e de nions, 320 B. Potncias de dez e notao cientfica, 321 C. Algumas unidades, seus mltiplos e submltiplos, 322 D. Logaritmos decimais, 323 E. Unidades SI para radioatividade, 325 Respostas, 327 Lista de siglas, 338 Bibliografia, 341 iniciais vol 2 6/21/05, 20:368 9. Ao estudante Esta obra fruto de vrios anos de trabalho e de pesquisa. Ela apresenta uma abordagem na qual procura-se estabelecer relaes entre os temas estudados e o dia-a-dia. Mais do que simplesmente fornecer informaes, a obra pretende ajud-lo a compreender conceitos, desenvolver a capacidade para aprender mais por sua prpria conta e ao longo de toda a vida e tambm incorporar atitudes desejveis a qualquer cidado consciente da realidade da sociedade e participante de suas decises. A obra foi elaborada para que tenha versatilidade para ser empregada em diversas regies do pas, podendo, assim, ser adaptada a diferentes realidades. essencial que os estudantes tenham em mente dois pontos importantes: Os captulos no precisam ser estudados na ordem em que aparecem no livro. Vrias seqncias so possveis, e cabe ao professor optar por aquela que mais adequada realidade local. No h necessidade de esgotar completamente este volume durante o ano letivo para que o aprendizado tenha atingido seus objetivos. O que importa a qualidade do trabalho desenvolvido e no a quantidade de matria. Alm disso, muitos captulos oferecem margem para atividades adicionais. Investir tempo na realizao dessas atividades , s vezes, mais importante do que trabalhar algumas outras partes do livro. nosso sincero desejo que esta obra contribua para o desenvolvimento de capacidades, favorea o aprendizado de contedos necessrios vida em sociedade e ajude a tornar mais agradvel e significativa a assimilao das noes introdutrias ao fascinante mundo da Qumica. Os autores iniciais vol 2 6/21/05, 20:369 10. Ao contrrio do que muita gente pensa, a gua potvel (aquela que pode ser ingerida sem risco sade) no gua pura, mas sim uma soluo aquosa de vrios solutos diferentes. Isso fcil de constatar observando as indicaes presentes no rtulo de uma embalagem de gua mineral. A observao dessas indicaes tambm ilustra que h uma linguagem apropriada para expressar a composio de uma soluo. EDUARDO SANTALIESTRA / CID Capitulo_01 6/21/05, 20:372 11. Expressando a concentrao de solues Alguns contedos importantes Conceitos de soluo, solvente e soluto Mtodo para o preparo laboratorial de uma soluo aquosa de concentrao conhecida Concentrao comum Distino entre concentrao comum de uma soluo e densidade de uma soluo Concentrao em quantidade de matria Ttulo, porcentagem e ppm (em massa e em volume) Diluio de solues Clculo estequiomtrico envolvendo reagentes em soluo, com destaque para a titulao cido-base Comentrio preliminar Os muitos materiais com que tomamos contato em nosso dia-a-dia raramente so substncias puras. Geralmente, so misturas de duas ou mais substncias. As misturas podem ser fundamen- talmente divididas em dois tipos: as heterogneas (que apresentam duas ou mais fases, ou seja, pores com propriedades distintas) e as homogneas (que apresentam uma nica fase, ou seja, tm as mesmas propriedades em todos os seus pontos). As misturas homogneas so tambm denominadas solues. As propriedades de uma soluo no dependem apenas dos seus componentes, mas tambm da proporo entre as quantidades desses componentes. Por exemplo, se voc misturar uma co- lherada de acar em um copo de gua e mexer bem, obter uma soluo aquosa de acar. Uma das propriedades dessa soluo o seu sabor doce. Se, em outro experimento, voc misturar trs colheradas de acar em um copo de gua e mexer bem, tambm obter uma soluo aquosa de acar. Esta ltima apresenta, contudo, um sabor mais doce que a primeira. Em linguagem qumica, dizemos que essa segunda soluo mais concentrada, ou seja, apresenta uma maior concentrao de acar. E a primeira delas menos concentrada, ou mais diluda. Este captulo destina-se a abordar alguns modos para expressar matematicamente a concentrao de solues. Destina-se, tambm, a discutir a diluio de solues, tcnica que permite obter solues menos concentradas a partir de outras, mais concentradas. Finalizando o captulo, veremos exemplos de clculos estequiomtricos em reaes com reagente(s) em soluo e mostraremos como o conhecimento da concentrao das solues possibilita tais clculos. Capitulo_01 6/21/05, 20:373 12. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 4 Desenvolvendo o tema Um paciente chegou ao hospital com uma crise de hipertenso (isto , presso alta). Aps ter o seu quadro controlado pelos mdicos, esse paciente permanecer internado para que seu estado seja acompanhado. O mdico responsvel deseja aplicar regularmente nesse paciente, por via endovenosa (ou intravenosa, isto , dentro da veia), o medicamento cloridrato de metildopa. Consultando uma publicao especializa- da, o mdico obteve as seguintes informaes: Cloridrato de metildopa Frmula molecular: C10H14ClNO4 Massa molar: 247,5 g/mol Apresentao: soluo aquosa a 50 g/L Mtodo de administrao: endovenoso Dose recomendada: de 250 mg a 1.000 mg a cada 6 horas De acordo com a rotina hospitalar, esse mdico deve registrar na documentao do paciente, que encaminhada equipe de profissionais de Enfermagem, as instrues referentes medicao a ser administrada. Sabe-se que o cloridrato de metildopa slido nas condies ambien- tes. Como vemos pelos dados acima, o que se administra na veia do paciente uma soluo dessa substncia em gua. Digamos que a inteno seja administrar, a cada 6 horas, a dose mni- ma de 250 mg do medicamento. Qual o volume de soluo que deve ser injetado a cada vez? E se a inteno for administrar a dose mxima de 1.000 mg, qual o volume de soluo necessrio? 1. ALGUNS CONCEITOS INTRODUTRIOS 1.1. Recordando os conceitos de soluo, solvente e soluto Quando voc coloca um pouco de acar na gua e mexe at obter uma s fase, est fazendo uma soluo. O mesmo acontece se voc adicionar um pouquinho de sal gua e misturar bem. Soluo o nome dado a qualquer mistura homognea. Podemos usar o verbo dissolver para nos referirmos ao ato pratica- do por uma pessoa ao fazer uma soluo. Uma frase como eu dissolvi o acar em gua exemplifica esse uso. Outro modo de usar o verbo dissolver aplic-lo a uma substncia, a fim de expressar a propriedade que a substncia tem de misturar-se a outra, originando uma soluo. Numa frase como a gua dissolve o acar, temos um exemplo desse tipo de uso. Quando uma substncia capaz de dissolver outra, costumamos cham-la de solvente. Assim, por exemplo, a gua um solvente para o acar, para o sal, para o lcool e para vrias outras substncias. A substncia que dissolvida num solvente, a fim de fazer uma soluo, denominada soluto. Em hospitais, faz parte da rotina os mdicos relatarem por escrito aos profissionais da rea de Enfermagem a medicao que deve ser dada a cada paciente internado. Embora a maior parte das solues esteja no estado lquido, existem tambm solues gasosas e solues slidas. O ar atmosfrico, convenientemente filtrado para eliminar partculas nele dispersas, um exemplo de soluo gasosa, na qual predominam o gs nitrognio (cerca de 78%) e o gs oxignio (cerca de 21%). Entre as solues slidas est o ouro usado pelos joalheiros (mistura de ouro e cobre em proporo adequada). Acompanhe esta situao Motivao S.L.MATTONBILD/CID CIDJOSESCUDERORAMOS/CID ATENO O consumo de medicamentos sem orientao mdica, a automedicao, uma atitude perigosssima sade. JAMAIS SE AUTOMEDIQUE. Capitulo_01 6/21/05, 20:374 13. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 5 Se uma soluo preparada com o solvente gua, dizemos que uma soluo aquosa. Ao dissolver acar em gua, por exemplo, obtemos uma soluo aquosa de acar, na qual a gua o solvente e o acar o soluto. So inmeras as solues presentes em nosso cotidiano, principal- mente as solues aquosas. Entre os exemplos destas ltimas, temos os sucos de frutas, os refrigerantes (desconsiderando as bolhas de gs even- tualmente presentes), a saliva, o plasma sangneo, a urina, a gua da chuva e at mesmo a gua potvel. Observe atentamente os rtulos de garrafas de gua mineral e de outros produtos. Voc perceber que eles costumam informar quais os componentes da soluo aquosa e quais as concentraes de cada um. 1.2. Material de vidro para a medida de volume Existem no comrcio alguns produtos em p que, dissolvidos em gua, constituem o refresco. Na embalagem desses produtos h uma orientao sobre a quantidade de gua que deve ser usada para dissolver todo o contedo da embalagem, a fim de obter um refresco de sabor agradvel. Ao preparar um refresco estamos fazendo uma soluo. Usando muita gua, o refresco fica fraco, ou aguado. Usando pouca gua, o refresco fica forte. Percebemos que, para uma mesma quantidade do p (que o soluto), h uma quantidade adequada de gua que permite obter o resultado desejado. No refresco com o sabor desejado, h uma determinada concentrao do soluto. No refresco aguado, essa concentrao menor, e no refresco forte ela maior. No caso do refresco, interessante que a concentrao da soluo seja igual ou prxima da sugerida pelo fabricante. Nos laboratrios, ao trabalhar com solues, existe freqentemente a necessidade de conhecer a concentrao do soluto numa certa soluo. Por esse motivo, alm de determinar a massa de solutos, h tambm a necessidade de medir com preciso o volume de lquidos. Nos laboratrios, h vrios equipamentos de vidro com indicaes de volume, mas nem todos com a mesma preciso. O bquer, figura , e o erlenmeyer, figura , so pouco precisos; apenas fornecem medidas aproximadas de volume. A proveta, figura , um pouco menos imprecisa que o bquer e o erlenmeyer, fornecendo medidas razoveis para procedimentos que no exijam preciso muito grande. A bureta, figura , um instrumento de maior preciso que a proveta e til para medir o volume de soluo adicionado a um frasco. Ela usada num procedimento denominado titulao, comentado mais frente neste captulo. A pipeta volumtrica, figura , e o balo volumtrico, figura , es- to entre os equipamentos usuais de maior preciso para medir o volume de lquidos. A pipeta volumtrica apresenta um trao de calibrao (ou aferio) feito numa dada temperatura que vem escrita no instrumento. O trao permite medir, na temperatura em questo, aquele volume fixo de lquido com boa preciso. A pipeta volumtrica muito til no procedimento denominado diluio, que tambm ser comentado mais frente neste captulo. O balo volumtrico tambm possui um trao de calibrao, feito numa certa temperatura. Assim como a pipeta volumtrica, esse balo permite medir com boa preciso, nessa temperatura, um dado volume de lquido. Num laboratrio costuma haver bales volumtricos de vrias capacidades. Alguns dos mais comuns so de 50 mL, 100 mL, 250 mL, 500 mL, 1.000 mL e 2.000 mL. Proveta mL 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Bureta 0 1 2 3 4 mL 45 46 47 48 49 50 Torneira para controlar a vazo do lquido Pipeta volumtrica Trao de calibrao 25 mL Balo volumtrico Trao de calibrao 250 mL Erlenmeyer mL 100 75 50 mL Bquer 50 mL 100 150 200 Capitulo_01 6/21/05, 20:375 14. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 6 2. CONCENTRAO COMUM A soluo cujo preparo est esquematizado acima apresenta o volume total de 1 L. E a massa de soluto nela presente de 50 g. Uma soluo uma mistura homognea, ou seja, apresenta uma nica fase. Assim, o soluto est homogeneamente distribudo por todo o volume da soluo. Em 0,5 L dessa soluo h 25 g de soluto, em 0,25 L dessa soluo h 12,5 g de soluto, e assim por diante: 50 g 1 L 25 g 0,5 L 12,5 g 0,25 L 10 g 0,2 L 5 g 0,1 L ... No incio do captulo foram feitas duas perguntas. Estamos praticamente em condies de respond-las. Vamos partir da seguinte igualdade: 50 g 1 L 0,050 g 0,001 L 50 mg 1 mL Ela nos informa que, se numa soluo h 50 g de soluto dissolvidos em um litro de soluo, ento haver 50 mg dissolvidos em cada mililitro de soluo. Portanto,empregandoumasoluoaquosa50 g/Ldomedicamento,pode- se administrar a dose de 250 mg do medicamento injetando no paciente o volume de 5 mL. E pode-se administrar a dose de 1.000 mg injetando 20 mL. Ambos esses volumes podem ser determinados por regra de trs: 1.3. O preparo em laboratrio de uma soluo aquosa O preparo laboratorial de uma soluo aquosa de concentrao conhecida envolve o uso de um balo volumtrico. Voltemos ao caso do medicamento mencionado na abertura do captulo. Se desejarmos fazer um litro de soluo contendo 50 g desse medicamento, devemos proceder como esquematizam as figuras de a abaixo. Inicialmente, figura , so pesados 50 g da substncia. A seguir, essa massa transferida para um balo volumtrico de 1.000 mL (isto , 1 L). Adiciona-se um pouco de gua destilada, figura , e agita-se at que todo o slido se dissolva, como ilustrado em . Finalmente, acrescenta-se gua at atingir a marca de 1.000 mL, como aparece em . Trao de calibrao (1.000 mL) 1.000 mLg 50 g gua destilada Homognea Heterognea Soluo Solues aquosas gua Soluto(s) Solvente Mistura Massa de soluto Volume de soluo 50 mg 250 mg 1 mL x x 5 mL Massa de soluto Volume de soluo 50 mg 1.000 mg 1 mL y y 20 mL 103 103 equivale a equivale a Capitulo_01 6/21/05, 20:376 15. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 7 Podemos dizer que h 50 g de soluto em cada litro de soluo de modo abreviado dizendo simplesmente que a soluo tem concentrao 50 g/L. Como mostramos, a presena de 50 g de soluto por litro de solu- o equivale presena de 50 mg de soluto em cada mililitro de soluo. Assim, tambm podemos dizer que a concentrao da solu- o 50 mg/mL. Generalizando, uma das maneiras usadas pelos qumicos para expressar a concentrao de uma soluo por meio da massa de soluto dissolvida em certo volume dessa soluo, grandeza que no ensino mdio brasileiro freqentemente denominada concentrao comum. Em palavras: A concentrao comum de uma soluo expressa a massa de soluto presente num certo volume de soluo. Em equao: C m V soluto soluo Dois comentrios so importantes sobre esse conceito. Primeiro, a unidade da concentrao comum ser composta por uma unidade de massa qualquer (mg, g, kg, t etc.) dividida por uma unidade de volume qualquer (cm3 , mL, dm3 , L, m3 etc.). Segundo, o volume que se leva em conta nessa definio no o volume de solvente usado para fazer a soluo, mas sim o volume da soluo. Um ponto importante referente ao tema deste captulo a correta interpretao de informaes contidas em rtulos que expressem concentrao de solues. Se, no rtulo de um frasco que contm uma solu- o aquosa, existe a informao de que ela 50 g/L, isso deve ser inter- pretado como: existem 50 g de soluto em cada litro de soluo. Ao lado voc encontra um exemplo de rtulo para interpretar. Outros exemplos aparecero ao longo do captulo. Interprete o rtulo do frasco abaixo. D especial importncia aos seguintes pontos: Qual o solvente? Qual o soluto? Quanto h de soluto em cada litro de soluo? Quantos mg de soluto h em cada mL de soluo? Como pode ter sido preparada essa soluo? Apliqueo que aprendeu Lembrete: 1 dm3 1 L 103 cm3 103 mL; 1 m3 103 L 1. Qualquer mistura de duas ou mais substncias considerada uma soluo? Explique. 2. Todas as solues so lquidas? D exemplos que susten- tem sua resposta. 3. Numa soluo aquosa de cido sulfrico, o soluto e o solvente . Como voc completaria as lacunas dessa frase, de modo a deix-la corretamente redigida? 4. O brometo de potssio (KBr) um slido cristalino branco bastante solvel em gua. Como voc prepararia uma solu- o contendo 11,9 g desse sal em 1 L de soluo? 5. Qual a quantidade em mols de KBr na soluo da questo 4? Lembre-se: a tabela peridica para ser consultada! 6. Que volume da soluo da questo 4 contm 9,52 g de soluto? 7. No rtulo de um frasco de laboratrio l-se: NaOH (aq) C 60 g/dm3 a) Qual o solvente e qual o soluto? b) Qual a massa de soluto em 500 cm3 dessa soluo? c) Que volume de soluo, em mL, contm 15 g de soluto? 8. Por evaporao e purificao, um litro de gua do mar for- nece 27 g de cloreto de sdio, comercializado como sal de cozinha. Que volume de gua do mar, em m3 , precisa ser empregado para que uma salina produza 1 t de cloreto de sdio? 9. Qual a massa de acar ingerida por uma pessoa ao beber um copo de 250 mL de limonada na qual o acar est presente na concentrao de 80 g/L? NaCl(aq) C = 9,0 g/L Questes para fixao Resolva em seu caderno Capitulo_01 6/21/05, 20:387 16. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 8 3. DENSIDADE DE SOLUO X CONCENTRAO COMUM O conceito de densidade pode ser aplicado a uma substncia pura ou a uma mistura. Pode, portanto, ser aplicado a uma mistura homognea (soluo). Em palavras: A densidade de uma soluo o resultado da diviso da sua massa pelo seu volume. Em equao: d m V soluo soluo Esteja atento para no confundir a concentrao comum com a densidade da soluo. A concentrao comum expressa a massa de soluto presente num certo volume de soluo. J a densidade de uma soluo expressa a massa total (isto , a de soluto mais a de solvente) de um certo volume de soluo. A densidade no propriamente, portanto, uma maneira de expressar a concentrao de uma soluo, mas est relacionada a ela, pois, quando variamos a concentrao de soluto, varia tambm a densidade. Para ilus- trar o conceito de densidade aplicado a solues e tambm o fato de ela variar quando a concentrao varia, consideremos o exemplo das seguintes solues aquosas, preparadas em frascos rigorosamente iguais: A soluo contm 100 g de NaCl dissolvidos em gua suficiente para 1,0 L de soluo. Verifica-se que a massa da soluo resultante de 1.103 g. A soluo contm 30 g de NaCl dissolvidos em gua suficiente para 1,0 L de soluo. Verifica-se que a massa da soluo resultante de 1.029 g. Considerando que os frascos tenham rigorosamente a mesma massa, colocando-os um em cada prato de uma balana, observaremos o seguinte: O prato contendo a soluo abaixou porque a massa total da solu- o maior que a da soluo . Como o volume das solues o mesmo, decorre que a massa por unidade de volume da soluo maior que a massa por unidade de volume da soluo , ou seja, a soluo mais densa que a soluo . A unidade empregada para a grandeza densidade sempre composta por uma unidade de massa dividida por uma unidade de volume. Assim, podemos express-la em g/cm3 , g/mL, kg/L, t/m3 etc. No exemplo acima, a soluo apresenta densidade de 1,103 kg/L (ou 1,103 kg/dm3 ), o que equivale a 1,103 g/mL (ou 1,103 g/cm3 ), conforme demonstrado a seguir: 1,103 kg 1 dm 1,103 kg 1 L 0,001103 kg 0,001 L 1,103 g 1 mL 1,103 g 1 cm3 3 Analogamente, podemos afirmar que a soluo tem densidade de 1,029 kg/L (ou 1,029 kg/dm3 ), o que equivale a 1,029 g/mL (ou 1,029 g/cm3 ). As massas dos frascos que contm as solues (apenas dos frascos) so iguais Soluo Soluo 1,0 L 1,0 LInterprete o rtulo do frasco abaixo. Qual o solvente? Qual o soluto? Qual a massa de cada cm3 de soluo? Qual a massa de cada dm3 de soluo? Qual a massa de soluto em cada dm3 de soluo? Apliqueo que aprendeu HCl(aq) C = 220 g/L d = 1,10 g/cm3 equivale a 103 103 equivale a equivale a equivale a ATENO O cido clordrico (soluo aquosa do gs HCl) extremamente corrosivo e desprende vapores txicos, que irritam a pele, os olhos, as mucosas e o sistema respiratrio. Sua manipulao perigosa e NUNCA deve ser feita sem autorizao e superviso do(a) professor(a). culos de segurana, luvas e aventais protetores so recomendados. Capitulo_01 6/21/05, 20:388 17. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 9 10. A concentrao comum, em g/L, expressa a massa presente em um litro de . J a densidade de uma soluo, em g/mL, expressa a massa, em gramas, de . Reescreva essas frases, completando corretamente as lacunas. 11. O lquido bastante corrosivo encon- trado no interior de baterias de auto- mveis na realidade uma soluo aquosa de H2SO4 de densidade igual a 1,26 g/cm3 . Uma fbrica de baterias, aps receber um lote da referida soluo, usou um densmetro para verificar se a densidade dessa solu- o atendia s especificaes. O resultado aparece ilustrado ao lado. Sabendo-se que a soluo da bateria contm somente H2SO4 e gua destilada, e que a densidade do cido puro maior que a da gua pura, como o dono da fbrica de baterias pode- r contornar o problema, fazendo com que a soluo tenha a densidade desejada? Em destaque O DENSMETRO Existe mais de um modo de determinar a densidade de uma poro de matria. Podemos, por exemplo, determinar massa e volume e dividir uma grandeza pela outra. No caso de amostras lquidas, como o caso das solues aquosas, um mtodo bastante conveniente usar o densmetro. Trata-se de um tubo que flutua nos lquidos em geral. Quanto maior a densidade do lquido, maior a parte do densmetro que fica acima da superfcie. A densidade do lquido lida na escala graduada que existe no densmetro. A urina uma soluo aquosa de vrios solutos, entre os quais os mais abundantes so a uria, o cido rico, a creatinina (esses trs so produzidos quando o corpo pro- cessa substncias que contm nitrognio, como o caso das protenas) e o cloreto de sdio. Densmetros 1,03 g/cm3 Urina normal Urina com densidade fora do normal 1,06 g/cm3 A densidade da urina normal pode variar de 1,01 a 1,03 g/cm3 . Algumas doenas podem provocar alteraes nessa densidade. Pacientes diabticos, por exemplo, pro- duzem urina contendo concentrao aprecivel de a- car, o que faz com que a densidade dessa soluo seja maior que a normal. 12. Duas bolinhas, de cores e densidades diferentes, foram colocadas em trs recipientes, totalmente preenchidos com lcool (d 0,8 g/mL), gua (d 1 g/mL) e uma mistura de guaelcool.Astrsfigurasrepresentamaposiodasbolinhas em cada caso, mas no necessariamente nessa ordem. Deduza, e justifique, qual o lquido presente em cada caso. H2SO4(aq) Marca que indica d = 1,26 g/cm3 13. Um frasco contm o seguinte rtulo: H2SO4 (aq) C 165 g/L d 1,10 g/cm3 a) Qual a massa de 1,0 L dessa soluo? b) Qual a massa de cido presente em 1,0 L dessa soluo? c) Qual a massa de gua em 1,0 L dessa soluo? 4. CONCENTRAO EM QUANTIDADE DE MATRIA No Sistema Internacional de Unidades (SI), a quantidade de matria expressa por meio da unidade mol. Em Qumica, conhecer a quantidade em mols de uma substncia extremamente vantajoso, pois ela est diretamente relacionada quantidade de partculas em nvel microscpico (tomos, molculas, ons etc.). Alm disso, as quantidades em mols de reagentes e produtos envolvidos em uma reao qumica obedecem proporo explicitada pelos coeficientes estequiomtricos. Assim, uma maneira extremamente conveniente de expressar a concentrao de uma soluo por meio da quantidade em mols de soluto presente em um certo volume de soluo. Questes para fixao Resolva em seu caderno ATENO O lquido das baterias de automvel contm H2 SO4 , que extremamente corrosivo. O contato com pele, olhos e mucosas causa graves leses. Sua manipulao perigosa e s deve ser feita por profissional treinado. Capitulo_01 6/21/05, 20:389 18. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 10 Voltemos, como exemplo, situao proposta no incio do captulo. A soluo aquosa do princpio ativo do medicamento tem concentrao 50 g/dm3 , ou 50 g/L. Isso revela que, em cada decmetro cbico (dm3 ) de soluo, h 50 g do soluto. Uma vez que a massa molar desse princpio ativo 247,5 g/mol, podemos calcular a quantidade em mols correspondente a 50 g do princpio ativo: n m M 50 g 247,5 g/mol 0,20 mol Assim, dizer que h 50 g do princpio ativo em cada dm3 de solu- o equivale a dizer que h 0,20 mol do princpio ativo em cada dm3 de soluo. Expressar a concentrao em quantidade de matria de uma solu- o nada mais do que dizer quantos mols de soluto h em cada litro de soluo. Anteriormente, a concentrao em quantidade de matria recebia outros nomes: molaridade ou concentrao molar. Essas terminologias ainda so usadas por muitos qumicos e conveniente acostumar-se tambm com elas. Neste livro, vamos usar o smbolo M para representar a grandeza concentrao em quantidade de matria. Em palavras: A concentrao em quantidade de matria de uma soluo expressa a quantidade em mols de soluto presente em cada decmetro cbico de soluo. Em equao: M n V soluto soluo Nessa expresso, o volume da soluo deve ser expresso em decmetro cbico, ou litro. Assim, a unidade para expressar a concentrao em quantidade de matria mol/dm3 , ou mol/L. A soluo de medicamento sobre a qual se falou no incio do captulo tem concentrao 0,20 mol/dm3 , ou 0,20 mol/L. No passado foi comum chamar a unidade mol/L de molar e represent-la por M. Assim, a concentrao 0,20 mol/L era representada por 0,20 M (l-se: zero vrgula vinte molar). Embora no se recomende mais usar a expresso molar e o smbolo M (mas sim mol/dm3 ), ainda costume de muitos qumicos faz-lo, razo pela qual til conhecer tambm essa representao. Interprete o rtulo do frasco abaixo. Qual o solvente? E o soluto? Quantos mols de soluto h por litro de soluo? Quantos gramas de soluto h por litro de soluo? Quantos miligramas de soluto h em cada mililitro de soluo? Como pode ter sido preparada essa soluo? Apliqueo que aprendeu NaOH(aq) M = 2,0 mol/L Em destaque NOES PRTICAS COM MATERIAIS CASEIROS H2O gua suficiente para completar 1,0 L 3 colheres (de caf) de NaCl correspondem aproximadamente a 0,1 mol (5,85 g) desse sal Soluo de sal de cozinha (NaCl) 0,1 mol/L gua suficiente para completar 1,0 L 21 colheres (de caf) de acar (C12H22O11) correspondem aproximadamente a 0,1 mol (34,2 g) dessa substncia Soluo de acar (C12H22O11) 0,1 mol/L . . . . . . H2O ATENO NaOH no deve ser manipulado sem orientao e superviso adequada. um slido branco que provoca queimaduras na pele e nos olhos. Se ingerido, causa srias leses internas. Sua soluo aquosa tambm oferece esses riscos e NO deve ter contato com a pele, as mucosas e os olhos. culos de segurana, luvas e aventais protetores so recomendados. Capitulo_01 6/21/05, 20:3810 19. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 11 A tabela peridica um instrumento de consulta! 14. Quando a concentrao de uma soluo expressa em mol/dm3 , ela nos informa a quantidade de , em mols, presente em cada de . Reescreva essa frase, completando as lacunas de modo que fique corretamente redigida. 15. No rtulo de um frasco de laboratrio, contendo um lquido incolor, l-se o seguinte: HNO3 (aq) M 0,1 mol/L Acerca do contedo desse frasco: a) Qual o soluto e qual o solvente? b) Quantos mols de soluto h em um litro de soluo? c) Qual a massa da quantidade respondida no item anterior? d) Quantos mols de soluto h em 500 mL de soluo? e) Qual a massa da quantidade respondida no item anterior? f) Expresse a concentrao dessa soluo em g/L. 16. Explique como voc procederia, em um laboratrio adequadamente equipado, para preparar uma soluo aquosa 0,10 mol/L de sacarose (acar de cana, C12H22O11). A massa molar da sacarose 342 g/mol. 17. A concentrao em quantidade de matria era denominada molaridade ou concentrao molar. Nesse contexto, considere uma soluo aquosa 1 M de HCl. a) Como se l a indicao 1 M? b) O que significa a indicao 1 M? c) Que maneira usada atualmente para expressar o mesmo que a indicao 1 M? 18. Determinado produto comercializado em supermercados e destinado remoo de crostas de gordura de fornos consiste em uma soluo aquosa 2,0 mol/L de soda custica (hidrxido de sdio). O rtulo da embalagem informa que contm 800 mL do produto. Determine a massa de soda custica presente nesse produto. 19. Para preparar uma soluo aquosa destinada administra- o endovenosa (dentro da veia), um tcnico pesou 30 g de um medicamento slido, transferiu essa amostra para um balo volumtrico de 200 mL, acrescentou um pouco de gua destilada e agitou at que o slido se dissolvesse totalmente. A seguir, completou com gua destilada at a marca do balo. Tudo isso foi feito em condies laboratoriais adequa- das de assepsia (ausncia de microrganismos e impurezas). a) Expresse a concentrao da soluo em g/L. b) Qual o volume dessa soluo que deve ser administrado em um paciente a fim de que ele receba a dose de 750 mg do medicamento? c) A massa molar desse medicamento 120 g/mol. Expres- se a concentrao da soluo preparada, em mol/L. 20. Testes revelaram que determinada marca de refrigerante tipo cola contm 2,0 103 mol/L de cido fosfrico, H3PO4. Quando uma pessoa bebe um copo de 250 mL desse refrigerante est ingerindo: a) que quantidade em mols de cido fosfrico? b) que massa de cido fosfrico? 21. Ainda sobre o refrigerante da questo anterior. Na indstria que o produz so preparados, de uma s vez, 10 m3 de refrigerante. Para esse preparo so necessrios: a) quantos mols de cido fosfrico? b) quantos quilogramas de cido fosfrico? 22. Dissolveu-se carbonato de sdio em gua, obtendo-se uma soluo 0,3 mol/L. Qual a concentrao, em mol/L, de ons sdio e de ons carbonato nessa soluo? Resoluo Primeiramente, vamos deduzir a frmula do carbonato de sdio: Conhecida a sua frmula, podemos equacionar o processo de dissociao inica desse sal ao ser dissolvido em gua. Por meio da equao, estabelecemos a proporo este- quiomtrica entre as quantidades, em mols, do sal dissolvido e dos ons que passam a estar em soluo. Na2CO3 (s) 2 Na (aq) CO3 2 (aq) Proporo: 1 mol 2 mol 1 mol Grandezas: Quantidade Quantidade Quantidade de matria de matria de matria 1 mol 2 mol 1 mol 0,3 mol 0,6 mol 0,3 mol Assim, quando 0,3 mol de Na2CO3 se dissolve em gua suficiente para um litro de soluo, passaro a estar dissolvidos, nesse volume, 0,6 mol de ons Na e 0,3 mol de ons CO3 2 . Aproveitamosessaresoluoparaintroduzirumasimbologia que ser muito til em captulos futuros. Escrever a frmula de uma espcie qumica (molcula, on etc.) entre colchetes um modo alternativo de representar a concentrao em mol/L dessa espcie. Assim, podemos apresentar o resultado final dessa resoluo da seguinte maneira: [Na ] 0,6 mol/L [CO3 2 ] 0,3 mol/L 23. Alguns xaropes expectorantes consistem essencialmente de uma soluo aquosa de iodeto de potssio (KI), um sal bastante solvel em gua. Determine qual a concentrao, em mol/L, de ons K e I em um xarope que uma soluo 0,01 mol/L em iodeto de potssio. 24. Na gua da chuva de uma grande metrpole foi constatado, num dia de grande poluio, que havia 0,003 mol/L de cido sulfrico. Qual a concentrao, em mol/L, de ons sulfato na gua dessa chuva? Explique. 25. No rtulo de um frasco aparece a ins- crio ao lado. Determine a concentrao, em mol/dm3 , dos ons presentes nessa soluo. CO3 Na 2 2 1 H2 CO3 nion carbonato cido carbnico Na2CO3 Fe2(SO4)3 (aq) M 0,1 mol/dm3 MALCOLMFIELDING,JOHNSON MATTHEYPLC/SPL-STOCKPHOTOS Questes para fixao Resolva em seu caderno H2O Capitulo_01 6/21/05, 20:3811 20. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 12 Em destaque Leia este texto Motivao H outros poluentes atmosfricos, mas vamos, neste momento, focar nossa ateno no monxido de carbono, cujo risco aparece descrito no texto acima. A unidade ppm designa partes por milho, uma das maneiras de se expressar a concentrao de uma soluo. Segundo resoluo do Conama (Conselho Nacional do Meio Ambien- te), quando a concentrao de monxido de carbono no ar atmosfrico, monitorado por um perodo mnimo de 8 horas, atingir o valor de 15 ppm em volume, isso deve desencadear por parte das autoridades um estado de ateno. Se atingir 30 ppm em volume, entra-se em estado de alerta e, se chegar a 40 ppm em volume, a resoluo do Conama exige que se de- clare estado de emergncia. Admitindo que um indivduo inale 9 mil litros de ar por dia, quantos litros de monxido de carbono estar inalando, nesse perodo, se a concentrao desse gs no ar for aquela correspondente ao estado de alerta (30 ppm em volume)? Vamos, na seqncia, estudar mais algumas formas de expressar a concentrao de uma soluo: o ttulo e a porcentagem em massa, e tambm o ttulo e a porcentagem em volume. A partir deles, vamos compreender o que ppm e poder responder a essa pergunta. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. O monxido de carbono se combina com a hemoglobina nos glbulos verme- lhos do sangue e a inutiliza para sua funo essencial, que a de transportar oxignio pelo corpo. Sem oxignio, morremos rapidamente. E nosso crebro o primeiro a morrer. O monxido de carbono (frmula qumica: CO) um gs incolor, inodoro e altamente txico. Todos estamos expostos a ele porque est presente em quantidades trao na atmosfera. Os maiores nveis so encontrados no ar das cidades, provenientes [da combusto nos motores] dos veculos. A maior parte dos tomos de carbono existentes em um combustvel transformam-se em dixido de carbono (CO2) com dois oxignios na molcula, porm um pouco do combustvel quei- mado em um motor ou aquecedor pode encontrar pouco oxignio para sua combusto completa, e o carbono acaba se combinando com apenas um oxignio por molcula. O monxido de carbono no ar que respiramos pode se combinar com at 5% da hemoglobina de nosso sangue e, se fumarmos, esse valor pode subir para valores da ordem de 10%. [...] Se chegar a 30% perceberemos os sintomas do envenenamento por monxido de carbono: nuseas, dores de cabea, indolncia e dores no peito. Apenas 1% de CO no ar converte mais de 50% da hemoglobina sangnea em uma forma que no funcional e causa morte em uma hora. [...] A principal fonte humana de monxido de carbono so os escapamentos de carros, que podem produzir nveis to altos como 50 ppm (0,005%) em locais de trfego intenso. [...] Fonte: John Emsley, Molecules at an exhibition. Portraits of intriguing materials in everyday life. Oxford, Oxford University Press, 1998. p. 108. (Traduo nossa.) O RISCO DO MONXIDO DE CARBONO Capitulo_01 6/28/05, 13:5612 21. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 13 5. TTULO, PORCENTAGEM E PARTES POR MILHO 5.1. Ttulo em massa Imagine que voc tenha adicionado 10 g de acar a 90 g de gua e tenha mexido bem at total dissoluo do acar. A massa total dessa soluo ser 100 g, dos quais 10 g a parte correspondente ao soluto, o aar. Podemos, ento, dizer que um dcimo da massa da soluo corresponde ao soluto: massa de soluto massa de soluo 10 g 100 g 1 10 0,10 Em 50 g dessa soluo h 5 g de acar. Em 20 g de soluo h 2 g de acar e assim por diante. massa de soluto massa de soluo 10 g 100 g 5 g 50 g 2 g 20 g ... 0,10 Quandoconsideramosumaalquota(amostra)dessasoluocujamassa total no seja 100 g, a massa de acar nela presente no ser 10 g. Contudo, a relao entre a massa de soluto presente numa amostra dessa soluo e a massa dessa amostra sempre 0,10. A essa relao, os qumicos do o nome de ttulo em massa, grandeza que vamos representar por $m. Em palavras: O ttulo em massa de uma soluo expressa a relao entre a massa de soluto presente numa amostra dessa soluo e a massa total dessa amostra de soluo. Em equao: $m soluto soluo m m 5.2. Porcentagem em massa Ainda considerando o exemplo da soluo de acar com $m 0,10, podemos dizer que, qualquer que seja a alquota de soluo que consideremos, a massa do soluto corresponde a 10% da massa total. As- sim, podemos afirmar que a porcentagem em massa do soluto nessa soluo de 10%. massa de soluto massa de soluo 10 g 100 g 5 g 50 g 2 g 20 g ... 0,10 10 100 10% Quando o ttulo em massa ($m) que um nmero adimensional (sem unidade), maior que zero e menor que um expresso em porcentagem, tem-se a porcentagem em massa do soluto na soluo. 5.3. Ttulo em volume Da mesma maneira que o ttulo em massa corresponde frao da massa de uma amostra de soluo que corresponde ao soluto, o ttulo em volume (que simbolizaremos por $V) uma grandeza que nos informa a frao do volume de uma soluo que corresponde ao soluto. As- sim, temos a seguinte definio. Desenvolvendo o tema Interprete o rtulo do frasco abaixo. Quais as massas de solvente, de soluto e de soluo presentes no frasco? Apliqueo que aprendeu NaOH(aq) $m = 20% Massa total da soluo = 1 kg ATENO NaOH no deve ser manipulado sem orientao e superviso adequada. um slido branco que provoca queimaduras na pele e nos olhos. Se ingerido, causa srias leses internas. Sua soluo aquosa tambm oferece esses riscos e NO deve ter contato com a pele, as mucosas e os olhos. culos de segurana, luvas e aventais protetores so recomendados. Capitulo_01 6/21/05, 20:3813 22. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 14 Em palavras: O ttulo em volume de uma soluo expressa a relao entre o volume de soluto presente numa amostra dessa soluo e o volume total dessa amostra de soluo. Em equao: $V soluto soluo V V Imagine uma soluo aquosa de lcool na qual o ttulo em volume do lcool seja 0,25. Isso quer dizer que o volume de lcool corresponde a 0,25 do volume total da soluo. volume de soluto volume de soluo 25 L 100 L 12,5 L 50 L 25 mL 100 mL 2,5 mL 10 mL ... 0,25 5.4. Porcentagem em volume Na soluo aquosa de lcool de $V 0,25 podemos (de modo anlo- go ao que fizemos com o ttulo em massa) dizer que a porcentagem em volume do lcool nessa soluo 25%. Quando o ttulo em volume ($V) expresso em porcentagem, tem-se a porcentagem em volume do soluto na soluo. Interprete o rtulo do frasco abaixo. Admita que a gua o solvente (apesar de presente em menor quantidade que o lcool) e que no haja contrao de volume na mistura de gua e lcool. Quais os volumes de gua e de lcool presentes no frasco? Apliqueo que aprendeu Em destaque INPM VERSUS GL O lcool hidratado apresenta duas especificaes distintas, conforme mos- tradas na ilustrao ao lado. Para que possamos entend-las, necessrio saber que INPM corresponde a uma porcentagem em massa e GL corresponde a uma porcentagem em volume. Apesar de apresentarem valores numricos diferentes, ambos se referem mesma soluo. Os clculos a seguir mostram como possvel transformar INPM em GL. O significado de 92,8 INPM gua lcool Soluo 72 g 928 g 1.000 g esta uma soluo a 92,8 INPM Sendo a densidade do lcool puro igual a 0,8 g/cm3 e a da gua pura igual a 1,0 g/cm3 , podemos transformar as massas da gua e do lcool presentes na solu- o nos seus respectivos volumes. Assim: gua lcool Soluo 72 g 928 g 1.000 g 72 mL 1.160 mL Somados esses volumes, deveramos obter uma soluo de volume correspondente a 1.232 mL. Porm o que se observa experimentalmente que, aps serem misturados, o volume obtido menor que o valor esperado e o valor en- contrado de 1.208 mL. Essa contrao no volume atribuda s fortes ligaes de hidrognio esta- belecidas entre as molculas da gua e do lcool. O significado de 96 GL Para se calcular a porcentagem em volume, ou seja, GL, podemos efetuar o seguinte clculo: 1.208 mL de soluo 100% (volume) 1.160 mL de lcool x x = 96% em volume (ou 96 GL) lcool hidratado 92,8 INPM 96 GL lcool hidratado 96% vol. Contm 1 L Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. ATENO O etanol (lcool comum) no deve ser manipulado perto de chamas ou fascas. Ele pode se inflamar e causar QUEIMADURAS, INCNDIO e EXPLOSO. Capitulo_01 6/21/05, 20:3814 23. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 15 5.5. Partes por milho (ppm) em massa e em volume Uma porcentagem de 1% significa uma parte em cem. Por exemplo, uma pessoa em meio a um grupo de cem pessoas corresponde a 1% desse grupo. A porcentagem de 0,1% equivale a 0,1 parte em cem, o que o mesmo que uma parte em mil. A porcentagem de 0,01% equivale a uma parte em dez mil. E assim por diante. Para um soluto em concentrao muito pequena, o ttulo ou a porcentagem so nmeros muito pequenos. comum, nessas situaes, o uso da unidade partes por milho, representada por ppm, que pode se referir ao ttulo em massa ou ao ttulo em volume. Vejamos um exemplo de cada. No controle de qualidade da gua, h vrios critrios para consider- la prpria ao consumo humano. Entre esses critrios est a concentra- o de ons chumbo (Pb2 ), que no pode ser superior a 0,05 ppm em massa. Isso significa que, se houver mais de 0,05 g de ons chumbo em 106 g (um milho de gramas) de lquido, essa gua considerada imprpria para consumo. A concentrao de 0,05 ppm em massa equivale a 0,000005% em massa, como demonstrado a seguir: massa de soluto massa de soluo 0,05 g 1.000.000 g 0,000005 g 100 g 0,000005 100 0,000005% Voltemos ao caso do poluente CO no ar das cidades. Conforme foi mencionado na pgina 12, quando a concentrao de CO atinge 30 ppm em volume, tem-se o estado de alerta. Essa concentrao equivale a 30 L de CO em cada 106 L (milho de litros) de ar, ou seja, a 0,003% em volume: volume de soluto volume de soluo 30 L 1.000.000 L 0,0030 L 100 L 0,0030 100 0,003% Assim, estamos em condies de resolver o problema proposto: quantos litros de CO uma pessoa inala em 9 mil litros de ar contendo 30 ppm de CO? O clculo pode ser feito por meio da seguinte regra de trs: A concentrao de poluentes do ar e da gua , por convenincia, freqentemente expressa em ppm, j que se trata de um valor que, se expresso em ttulo ou porcentagem, muito pequeno. Apesar da concentrao relativamente baixa, poluentes so suficientemente txicos para, com a exposio prolongada, pro- duzirem srios problemas de sade. Como voc percebe, a unidade ppm til para expressar a concentra- o de solues com baixa concentrao. Para concentraes ainda menores, os qumicos empregam as unidades ppb (partes por bilho) e ppt (partes por trilho). til lembrar que um milho 106 , um bilho 109 e um trilho 1012 . Volume de ar Volume de CO 1 106 L 9 103 L 30 L x x 0,27 L 270 mL 104 104 104 104 POMPEU/CID 30 ppm em volume 0,05 ppm em massa Capitulo_01 6/21/05, 20:3815 24. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 16 Em destaque POLUENTES ATMOSFRICOS Como a poluio prejudica a sade Principais poluentes e seus efeitos Fonte: O Estado de S. Paulo, 22 jun. 1997. Fonte: Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (Cetesb). Como medida a qualidade do ar na cidade de So Paulo Qualidade SO2 (g/m3 ) PI (g/m3 ) CO (partes por milho) O3 (g/m3 ) NO2 (g/m3 ) Boa 80 50 4,5 80 100 Regular 365 150 9,0 160 320 Inadequada 800 250 15,0 200 1.130 M 1.600 420 30,0 800 2.260 Pssima 2.100 500 40,0 1.000 3.000 Crtica 2.620 600 50,0 1.200 3.750 Poluente(s) CO (monxido de carbono) PI (partculas inalveis) O3 (oznio) HC (hidrocarbonetos) NO2 (dixido de nitrognio) SO2 (dixido de enxofre) Principais fontes de emisso Carros a gasolina (49%), carros a lcool (17%), veculos a diesel (28%) Veculos a diesel (30%), carros a gasolina (10%), indstrias (10%) formado pela reao dos hidrocarbonetos e xidos de nitrognio na presena de luz solar. Carros a gasolina (53%), veculos a diesel (21%), carros a lcool (19%) Veculos a diesel (81%), carros a gasolina (10%), carros a lcool (5%) Veculos a diesel (77%), indstrias (15%), carros a gasolina (8%) Danos sade O CO se liga hemoglobina no sangue no lugar do oxignio. Em altas concentraes, prejudica a oxigenao do organismo, causando diminuio dos reflexos e da acuidade visual. Pessoas com problemas cardacos e circulatrios so as mais prejudicadas. Instalam-se nos pulmes, diminuindo a capacidade respiratria. O material parti- culado pode aumentar os efeitos fisiol- gicos de outros gases presentes no ar. Irritao dos olhos e vias respiratrias, diminuio da capacidade pulmonar, envelhecimento precoce e corroso dos tecidos. Pessoas com asma so mais sus- cetveis aos efeitos do oznio. Diminuem a capacidade sangnea de transportar oxignio e afetam os sistemas cardiovascular e nervoso e o pulmo. Os hidrocarbonetos aromticos (benzeno, tolueno e xileno) so cancergenos. Pode penetrar profundamente no sistema respiratrio, podendo dar origem a substncias mutagnicas e carcinog- nicas. tambm um irritante, podendo conduzir a sintomas que lembram os do enfisema. Altas concentraes provocam irritao no sistema respiratrio e problemas car- diovasculares. A concentrao desse poluente tem se mantido abaixo dos n- veis aceitveis nos ltimos dez anos. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. Capitulo_01 6/21/05, 20:3816 25. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 17 5.6. A concentrao da gua oxigenada (H2O2(aq)) O perxido de hidrognio, H2O2, um lquido mais denso que a gua (d 1,44 g mL1 a 25C). Apresenta ponto de fuso igual a 0,4C e ponto de ebulio igual a 150C. miscvel em gua em todas propor- es, e isso ocorre devido sua capacidade de formar ligaes de hidrognio com ela. Ele vendido para uso industrial na forma de uma soluo aquosa (denominada gua oxigenada) com concentrao cerca de 30% em massa. As solues diludas, H2O2(aq) a 3% em massa, tambm vendidas nas dro- garias e farmcias com o nome de gua oxigenada, so usadas como anti- sptico moderadamente leve: o contato com o sangue provoca sua decomposio em H2O(l) e O2(g), este responsvel pela limpeza do ferimento, impe- dindo a proliferao de bactrias anaerbias, como o caso da causadora do ttano. Solues mais concentradas (H2O2(aq) a 6% em massa) so empre- gadas como agentes branqueadores para tecidos, peles e cabelos. comum, nos frascos de gua oxigenada, sua concentrao ser expressa em volumes. Por exemplo, gua oxigenada a 10 volumes, a 20 volumes etc. O significado dessa forma de expressar a concentrao corresponde ao nmero de litros de oxignio, nas condies normais de temperatura e presso, que se obtm pela decomposio do H2O2, contido em 1,0 litro de soluo. Assim: 1 H2O2 1 H2O 1 2 O2 1 mol 1 2 mol 34 g 11,2 L (CNTP) Interpretao Assim, uma soluo de gua oxigenada a 11,2 volumes corresponde a uma soluo aquosa contendo 1,0 mol de perxido de hidrognio dissolvido em 1,0 L de soluo. A decomposio de 1,0 mol do perxido de hidrognio nas CNTP libera 11,2 L de O2(g) , da a expresso 11,2 volumes. A massa molar de H2O2 34 g/mol O volume de 0,5 mol de gs nas CNTP 11,2 L Utilize os conhecimentos adquiridos sobre concentrao de solues. Tente demonstrar que uma gua oxigenada a 20 volumes o mesmo que uma soluo em torno de 6% em massa. Tente demonstrar, ainda, qual a concentrao em mol/L de uma gua oxigenada a 22,4 volumes. Apliqueo que aprendeu 26. O ttulo em massa uma relao (diviso, quociente, razo) entre a e a . Reescreva essa frase, completando as lacunas, de modo que fique corretamente redigida. 27. Explique como voc procederia, em um laboratrio adequadamente equipado, para preparar um quilograma de solu- o aquosa de sacarose (acar de cana), na qual a porcentagem em massa desse soluto seja 10%. 28. Um frasco (aquele da questo 13) tem o rtulo mostrado abaixo. Determine a porcentagem em massa do soluto na soluo. H2SO4 (aq) C 165 g/L d 1,10 g/cm3 29. Um soluo de cido clordrico a 10% em massa tem densidade 1,05 g/mL. Qual a concentrao dessa soluo em g/L? 30. Em 50 L de ar seco e isento de poluentes h 39 L de gs nitrognio. Qual o ttulo em volume do nitrognio no ar? 31. Em uma amostra de 100 L do ar de uma cidade h 2 108 L do poluente SO2. A quantas ppm, em volume, isso corresponde? 32. Em uma amostra de 1 kg de um lote de salsicha em lata os tcnicos detectaram a presena de 300 mg de estanho. Le- vando em conta que proibido comercializar alimentos contendo mais de 250 ppm de estanho, em massa, conclua se esse produto pode ser comercializado. Justifique. THENEXT Questes para fixao Resolva em seu caderno A concentrao de H2O2 em soluo aquosa pode ser expressa em volumes, como comentado no texto ao lado. Capitulo_01 6/21/05, 20:3817 26. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 18 6. DILUIO DE SOLUES Voc no deve confundir as expresses dissolver e diluir. Na situao que acabamos de descrever, ao misturar o p para refresco com a gua e mexer bem, a pessoa est dissolvendo esse p no solvente gua. O p o soluto (na verdade, uma mistura de vrios solutos: aromatizante, corante, acidulante, acar etc.). Uma vez que a soluo est preparada e sua concentrao no a desejada (estava muito forte), a pessoa acrescentou mais solvente gua. Esse procedimento a diluio. Diluio o processo de acrescentar mais solvente a uma soluo. Ao diluir o refresco (soluo), a quantidade de soluto (p para refresco) dissolvida no se altera, porm o volume total da soluo aumenta e a massa total da soluo tambm aumenta. Ento, como decorrncia desse aumento, a concentrao da soluo diminui. Isso pode ser entendido do ponto de vista das equaes que definem a concentrao de uma soluo. Nos esquemas a seguir, o smbolo indica aumento e o smbolo indica diminuio: C m V soluto soluo M n V soluto soluo $m soluto soluo m m $V soluto soluo V V Num laboratrio de Qumica no existem solues de todas as concentraes possveis e imaginveis. Geralmente, so preparadas e arma- zenadas apenas solues com alguns valores de concentrao e, a partir delas, podem-se obter outras, mais diludas (isto , menos concentradas) por meio da diluio. Um exemplo do processo de diluio em laboratrio aparece no esquema ao lado. De uma soluo aquosa de NaCl 2,0 mol/L, , retirada uma alquota de 5,0 mL com auxlio de uma pipeta volumtrica, . Essa alquota transferida para um balo volumtrico de 50 mL, . A seguir, completa- se com gua destilada at atingir a marca de 50 mL no gargalo do balo, . Como determinar a concentrao da soluo final? Acompanhe esta situao Motivao Uma pessoa abriu um envelope de p para refresco e acrescentou seu contedo em uma certa quantidade de gua. Mexeu bem at obter uma mistura com uma nica fase, ou seja, uma mistura homognea. Experi- mentou o refresco e concluiu que ele estava muito forte. A pessoa resolveu acrescentar mais gua e mexer bem. Com isso, ela conseguiu que o refresco tivesse o sabor desejado. Se a pessoa acrescentar ainda mais gua, o sabor pode ficar muito fraco ou, como tambm se diz popularmente, aguado. Desenvolvendo o tema P PARA REFRESCO O p dissolvido em gua Muito concentrado Menos concentrado, ou mais diludo Acrescenta-se mais gua: diluio NaCl(aq) 2,0 mol/L Retira-se, com o auxlio de uma pipeta, um certo volume de soluo Esse volume transferido para um balo volumtrico com capacidade de 50 mL Adiciona-se gua at atingir a marca do balo (50 mL) 5,0 mL 50 mL Solues de estoque, guardadas nos laboratrios (foto acima), normalmente apresentam concentraes elevadas. a partir delas que, por diluio, so preparadas solues para uso dirio. Tente justificar, aps a leitura do texto, por que as solues de estoque so concentradas. Apliqueo que aprendeu EDUARDOSANTALIESTRA/CID ATENO NO se deve, em hiptese alguma, aspirar com a boca o lquido a ser transferido para a pipeta. Capitulo_01 6/21/05, 20:3918 27. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 19 A partir da definio de concentrao em quantidade de matria, podemos afirmar que a quantidade em mols de soluto dada por nsoluto M V, em que M a concentrao da soluo em mol/L e V o volume da soluo. Uma vez que, na diluio, a quantidade do soluto no se altera, podemos afirmar que o mesmo nsoluto presente na alquota de 5,0 mL est presente na nova soluo obtida pela diluio da alquota. Usando o ndice i para a alquota (situao inicial) e f para a nova soluo (situao final), temos: ni soluto nf soluto Mi V i Mf Vf 2,0 mol/L 0,005 L Mf 0,050 L Mf 0,2 mol/L a) Como denominada a tcnica empregada? b) Compare a concentrao de soluto antes e depois. 34. Este exerccio envolve a interpretao de modelos. A ilustrao representa 100 mL de uma soluo aquosa de acar de cana (sacarose). A ilustrao representa o sistema aps a adio de 100 mL de gua pura. 38. Imagine que, a uma certa massa conhecida de soluo aquosa de sacarose (m i), seja acrescentada uma certa massa de gua at que a soluo atinja uma nova massa (m f). Sendo $i o ttulo, em massa, da soluo inicial e $ f o ttulo, em massa, da soluo final, deduza a seguinte expresso: $ i m i $ f mf Sugestes: 1) Expresse a massa de soluto na soluo inicial em funo de $ e da massa total da soluo. 2) Faa o mesmo para a massa de soluto na soluo final. 3) Iguale as massas inicial e final de soluto. 39. Quando, na diluio de uma soluo aquosa, o acrscimo de gua provoca uma triplicao da massa da soluo, o que acontece com o ttulo em massa ? 40. Voc tem trs copos de uma limonada muito azeda. Em uma jarra de tamanho apropriado, quantos copos de gua voc adicionaria a esses 3 copos de limonada a fim de que a concentrao, em mol/L, dos solutos presentes na limonada se reduza a 60% da inicial? Observao: Considere que todos os copos mencionados tenham o mesmo volume. 41. Acrescentam-se 300 mL de gua a 200 mL de uma soluo 10 g/L de cloreto de sdio. Qual a concentrao final dessa soluo? 42. Um tcnico tem 500 mL de uma soluo de um medicamen- to e precisa reduzir a concentrao, em mol/L, a 1/4 do valor inicial. Como ele deve proceder? 33. Uma pessoa que no gosta de caf forte resolveu transformar um caf forte num caf fraco por acrscimo de gua. Acrescentou-se gua Acrescentam-se 100 mL de gua 100 mL de soluo a) Nos modelos, as bolinhas representam, de modo mais cor- reto, as molculas do soluto ou do solvente? Justifique. b) As expresses diludo e concentrado s fazem sentido quando usadas para estabelecer comparao entre solues. Aplique esses termos s solues das ilustraes. 35. Estabelea uma comparao entre os sistemas representa- dos pelas figuras e da questo anterior, quanto: a) massa de soluto; b) quantidade em mols de soluto; c) ao volume da soluo; d) concentrao, em g/L; e) concentrao, em mol/L. 36. Inspirado na resoluo das duas questes anteriores, deduza a seguinte frmula, que relaciona as concentraes das solues antes e depois de uma diluio: C i Vi C f Vf Sugestes: 1) Expresse a massa de soluto na soluo inicial em funo de C (concentrao em g/L) e do volume da soluo (V). 2) Faa o mesmo para a massa de soluto na soluo final. 3) Iguale as massas inicial e final de soluto. 37. Quando, na diluio de uma soluo aquosa, o acrscimo de gua provoca uma triplicao do volume da soluo, o que acontece com a concentrao da soluo, expressa em: a) mol/L? b) g/L? A diluio de solues procedimento comum em laboratrios qumicos. Pipeta e balo volumtricos so indispensveis. MAXIMILIANSTOCKLTD./SPL-STOCKPHOTOS Questes para fixao Resolva em seu caderno Capitulo_01 6/21/05, 20:3919 28. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 20 7. MISTURA DE SOLUES 7.1. Solues constitudas por mesmo soluto e mesmo solvente Duas solues aquosas de cido sulfrico, e , de concentrao em gramas por litro e concentrao em quantidade de matria conheci- das, sero misturadas conforme o esquema a seguir: 43. Em um laboratrio de Bioqumica, um tcnico misturou 200 mL de soluo aquosa 0,50 mol/L de glicose com 300 mL de soluo aquosa 0,20 mol/L de glicose. Qual a concentrao, em mol/L, da soluo final? Sugesto: Trata-se de um problema de mistura de duas solues aquosas de mesmo soluto. A sugesto voc calcular a quantidade em mols de soluto que h em cada soluo e levar em conta que, aps a mistura, essa quantidade total estar presente num volume de 500 mL (200 mL 300 mL). 44. Por meio da mistura de uma soluo de glicose 1,0 mol/L com outra 2,0 mol/L, como voc procederia para obter uma soluo que fosse 1,2 mol/L? Justifique. 45. Exclusivamente por meio da mistura de duas solues aquosas de sacarose, de concentraes 0,5 mol/L e 1,0 mol/L, res- ponda e justifique se possvel obter uma soluo: a) 0,6 mol/L? c) 1,2 mol/L? b) 0,9 mol/L? Estamos diante de uma situao em que solues de mesmo soluto e mesmo solvente esto sendo misturadas, e necessitamos calcular a concentrao da soluo resultante. Para isso, fundamental que tenhamos um ponto de partida para nossos clculos. Nesse caso, podemos sugerir como ponto de partida o seguinte raciocnio: Quando misturamos solues aquosas de mesmo soluto, a quantidade de soluto na soluo final igual soma das quantidades dos solutos nas solues iniciais. msoluto final msoluto em A msoluto em B ou Cf Vf CA VA CB VB nsoluto final nsoluto em A nsoluto em B ou Mf Vf MA VA MB VB Resolvendo o problema proposto: msoluto final msoluto em A msoluto em B Cf Vf CA VA CB VB Cf 3,0 L 196 g/L 1,0 L 98 g/L 2,0 L Cf 130,67 g/L nsoluto final nsoluto em A nsoluto em B Mf Vf MA VA MB VB Mf 3,0 L 2,0 mol/L 1,0 L 1,0 mol/L 2,0 L Mf 1,33 mol/L Misturam-se e Soluo final H2SO4(aq) CA 196 g/L MA 2,0 mol/L VA 1,0 L H2SO4(aq) CB 98 g/L MB 1,0 mol/L VB 2,0 L H2SO4(aq) Cf ? Mf ? Vf 3,0 L Questes para fixao Resolva em seu caderno Capitulo_01 6/21/05, 20:3920 29. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 21 7.2. Solues constitudas por solventes iguais e solutos diferentes sem ocorrncia de reao qumica Duas solues aquosas: uma de volume 150 mL, tendo como soluto cloreto de potssio, KCl, com concentrao em quantidade de matria igual a 0,4 mol/L, , e outra de volume 50 mL, tendo como soluto sulfato de potssio, K2SO4, com concentrao em quantidade de matria igual a 0,8 mol/L, , so misturadas em um mesmo recipiente. A partir desses dados, desejamos calcular: a) a concentrao em mol/L da soluo resultante em relao a cada um dos solutos; b) a concentrao em mol/L da soluo resultante em relao aos ons presentes na soluo. Como se pode observar, estamos diante de uma nova situao. Solu- es de mesmo solvente, porm contendo solutos diferentes e que, ao serem misturados, no reagem entre si. Qual ser, nesse caso, o ponto de partida para efetuarmos os clculos sugeridos? Quando se misturam solues contendo solutos diferentes sem que ocorra reao qumica entre eles, a quantidade em mols de cada soluto (ou a massa), antes e aps a mistura, permanece inalterada. Tudo se passa como se cada soluo individualmente sofresse uma diluio. Resolvendo o problema proposto: a) Clculo da concentrao em quantidade de matria (mol/L) em rela- o ao KCl e ao K2 SO4 na soluo final: n do KClantes n do KClaps n do K2SO4 antes n do K2SO4 aps MKCl VKCl MKCl VKCl MK2SO4 VK2SO4 MK2SO4 VK2SO4 Antes Aps Antes Aps 0,4 mol/L 0,15 L MKCl aps 0,2 L 0,8 mol/L 0,05 L MK2SO4 aps 0,2 L MKCl aps 0,3 mol/L MK2SO4 aps 0,2 mol/L b) Clculo da concentrao em quantidade de matria (mol/L) da solu- o resultante em relao aos ons presentes: Soluo final KCl(aq) 0,3 mol/L K2SO4(aq) 0,2 mol/L Vf 200 mL 1 KCl(aq) 1 K (aq) 1 Cl (aq) 0,3 mol/L 0,3 mol/L 0,3 mol/L 1 K2SO4(aq) 2 K (aq) 1 SO4 2 (aq) 0,2 mol/L 0,4 mol/L 0,2 mol/L MK (aq) 0,7 mol/L; MCl (aq) 0,3 mol/L; MSO4 2 (aq) 0,2 mol/L Mantendo a proporo KCl(aq) M 0,4 mol/L V 150 mL Misturam-se e Soluo final K2SO4(aq) M 0,8 mol/L V 50 mL KCl(aq) K2SO4(aq) M ? V 200 mL Mantendo a proporo Capitulo_01 6/21/05, 20:3921 30. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 22 7.3. Solues constitudas por solventes iguais e solutos diferentes com ocorrncia de reao qumica Duas solues aquosas: uma de volume 250 mL, tendo como soluto cido clordrico, HCl, e concentrao em quantidade de matria igual a 0,8 mol/L, , e outra de volume 350 mL, tendo como soluto hidrxido de potssio, KOH, e concentrao em quantidade de matria igual a 0,4 mol/L, , so misturadas em um mesmo recipiente. A partir desses dados, desejamos responder: a) a soluo resultante cida, bsica ou neutra? b) caso a soluo no seja neutra, qual a concentrao em quantidade de matria (mol/L) em relao ao soluto que se encontra em excesso? c) qual a concentrao em quantidade de matria (mol/L) do sal presente ao final da reao? Estamos agora diante de uma nova situao. Solues constitudas pelo mesmo solvente, porm contendo solutos diferentes e que, ao serem misturados, reagem entre si, transformando-se em novos solutos. Qual ser, nesse caso, o ponto de partida para efetuarmos os clculos sugeridos? Quando se misturam solues contendo solutos diferentes que reagem entre si, estamos diante de um problema de clculo estequiomtrico. Resolvendo o problema proposto: Para termos a quantidade em mols de cada reagente utiliza-se a equao: nsoluto M V (V em litro) Assim: nKOH 0,14 mol nHCl 0,20 mol KOH(aq) MB 0,4 mol/L VB 350 mL Misturam-se e Soluo final HCl(aq) MA 0,8 mol/L VA 250 mL V 600 mL Equao envolvida: 1 KOH(aq) 1 HCl(aq) 1 KCl(aq) 1 H2O 1 mol 1 mol 1 mol 1 mol 0,14 mol 0,20 mol - - - - - - - - 0,14 mol 0,14 mol 0,14 mol 0,14 mol Ao final da reao teremos no recipiente 0,06 mol de HCl que no participou da reao (excesso), 0,14 mol de KCl e tambm gua, j que a reao ocorre em meio aquoso. Respondendo pergunta (a): como o cido se encontra em excesso, a soluo resultante ser cida. Proporo da reao Dados do problema Reagem e formam-se est em excessoReagente limitante Capitulo_01 6/21/05, 20:3922 31. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 23 Respondendo pergunta (b): temos um excesso de 0,06 mol de HCl presente num volume de 0,6 L de soluo. Assim a concentrao em quantidade de matria do reagente que ficou em excesso pode ser calculada usando a expresso: M n V 0,06 mol 0,6 L 0,1 mol LHCl 1 Respondendo pergunta (c): temos, na soluo resultante, alm do excesso do reagente HCl, um outro soluto que o produto da reao, KCl, presente numa quantidade de 0,14 mol num volume de 0,6 L de solu- o. Assim a concentrao em quantidade de matria do KCl pode ser calculada usando a expresso: M n V 0,14 mol 0,6 L 0,23 mol LKCl 1 O volume da soluo resultante de 600 mL. Ela constituda pelo solvente gua e pelos seguintes solutos: HCl(aq), que corresponde ao reagente em excesso, e KCl(aq), que corresponde ao produto da reao. 46. Sejam as seguintes solues: 100 mL de H2SO3(aq) de concentrao 0,30 mol/L; 200 mL de H2SO3(aq) de concentrao 0,15 mol/L. Ao misturarmos e , obteremos uma soluo cuja concentrao em quantidade de matria : a) 0,05 mol/L d) 2 mol/L b) 1 mol/L e) 4 mol/L c) 0,2 mol/L 47. A 100 mL de uma soluo 2 mol/L de HCl so misturados 300 mL de outra soluo tambm 2 mol/L desse cido. Meta- de da soluo obtida diluda ao dobro pela adio da gua. Calcule a concentrao em quantidade de matria da solu- o resultante. 48. Que volumes de solues 8,0 mol/L (soluo ) e 3,0 mol/L (soluo ) de HCl devem ser misturados para fornecer 1,0 L de soluo 6,0 mol/L de HCl? 49. Misturaram-se 100 mL de cido sulfrico, de densidade 1.235 g/L, que contm 31,7% de H2SO4 em massa, com 500 mL de soluo 1,0 mol/L do mesmo cido. Calcule a concentra- o em quantidade de matria da soluo resultante. 50. (UCS-RS) Nas campanhas de desidratao infantil, a po- pulao orientada para fazer uso do soro caseiro. Esse soro constitudo de uma soluo aquosa contendo 3,5 g/L de cloreto de sdio e de 11,0 g/L de acar (C12H22O11). Os solutos dissolvidos no soro caseiro formam uma soluo cuja quantidade de matria aproximadamente igual a: a) 0,03 mol/L c) 0,06 mol/L e) 0,09 mol/L b) 0,05 mol/L d) 0,07 mol/L 51. (Mackenzie-SP) Dada a equao balanceada: 2 KOH(aq) H2SO4(aq) K2SO4(aq) 2 H2O(aq) 300 mL de KOH(aq) 2 mol/L so adicionados a 200 mL de H2SO4(aq) 1 mol/L. Aps a reao, verifica-se que: a) a concentrao em quantidade de matria da soluo final em relao ao cido diferente de zero. b) h excesso de 0,4 mol da base. c) todo o cido e toda a base foram consumidos. d) a concentrao em quantidade de matria da soluo final em relao ao K2SO4(aq) igual 0,4 mol/L. e) reagiu 1 mol do cido. 52. (UFF-RJ) Se 40,00 mL de HCl 1,600 mol/L e 60,00 mL de NaOH 2,000 mol/L so misturados, quais as concentraes (em mol L1 ) de Na , Cl e OH , respectivamente, na soluo resultante? a) 0,400 mol L1 , 0,600 mol L1 , 1,200 mol L1 b) 0,560 mol L1 , 0,640 mol L1 , 1,200 mol L1 c) 120,0 mol L1 , 0,640 mol L1 , 64,0 mol L1 d) 1,200 mol L1 , 0,560 mol L1 , 0,560 mol L1 e) 1,200 mol L1 , 0,640 mol L1 , 0,560 mol L1 8. CLCULOS ESTEQUIOMTRICOS ENVOLVENDO SOLUTOS: O EXEMPLO DA TITULAO CIDO-BASE Os coeficientes estequiomtricos de uma equao qumica corretamente balanceada permitem inferir a proporo entre as quantidades em mols dos participantes da reao qumica representada por essa equao. bastante comum que reaes qumicas envolvam substncias dissolvi- das, ou seja, solutos. Nesse caso, conhecer a concentrao expressa em mol/L muito til, pois, conhecido tambm o volume de soluo, podemos calcularquantosmolshdosolutopormeiodaexpressonsoluto M Vsoluo. Questes para fixao Resolva em seu caderno Capitulo_01 6/21/05, 20:3923 32. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 24 Assim, conhecer M permite fazer clculos estequiomtricos. Um dos casos mais interessantes e comuns em laboratrio o da titulao cido-base, processo que permite determinar experimentalmente a concentrao de uma soluo de cido ou de base. Trata-se de uma tcnica cor- riqueira em alguns laboratrios de anlise, que usaremos para exemplificar a realizao de um clculo estequiomtrico envolvendo substncias em soluo. Digamos que um laboratrio escolar possua grande estoque de uma soluo aquosa de NaOH, mas, circunstancialmente, o rtulo est rasga- do e a parte que indicava a concentrao foi perdida. possvel determinar essa concentrao? A resposta afirmativa e o esquema ao lado ilustra as etapas necessrias. Inicialmente, , uma alquota de volume conhecido (por exemplo, 20 mL) retirada com auxlio de uma pipeta volumtrica. Essa alquota colocada em um erlenmeyer e so acrescentadas algumas gotas de fenolftalena, , indicador cido-base que adquire cor avermelhada em meio bsico. Note que sabemos o volume da alquota, mas no o valor de Mbase. Uma bureta preenchida com soluo de HCl que foi preparada no laboratrio e que apresenta um valor previamente conhecido de Mcido. Digamos que esse valor seja 0,50 mol/L, conforme ilustrado em . A tcnica da titulao cido-base consiste em adicionar lentamente a soluo do cido da base, , fazendo uso da torneira da bureta, at que a reao se complete. Quando ela se completar, poderemos determinar, por leitura na escala da bureta, o volume de soluo cida gasto. De posse desse resultado, possvel calcular, por estequiometria, o valor de Mbase. Mas como saber que a reao chegou ao final e parar de adicionar cido? Bem, no ponto de equivalncia, ou seja, no ponto em que a reao acabou de se completar, toda a base foi neutralizada pelo cido adicionado e todo o cido adicionado foi neutralizado pela base presente no erlenmeyer. Nesse momento, o meio deixou de ser bsico. E, como a fenolftalena rseo-avermelhada apenas em meio bsico (em meio neu- tro ou cido ela incolor), possvel perceber que se atingiu o ponto final da titulao porque o indicador mudou de cor, . Ocorreu a viragem do indicador. Numa titulao cido-base, a viragem do indicador (adequadamente escolhido) permite avaliar o instante em que se atinge o ponto final da titulao e em que se deve parar de adicionar a soluo titulante (no caso, a soluo de HCl). Imaginemos que, na titulao de soluo de NaOH usando a soluo titulante de HCl, o volume de cido consumido tenha sido de 30 mL. Quantidade em mols de cido que reagiu: ncido Mcido Vcido Quantidade em mols de base que reagiu: nbase Mbase Vbase HCl NaOH NaCl H2O Proporo: 1 mol 1 mol Grandezas: Quantidade Quantidade de matria de matria 1 mol 1 mol Mcido Vcido Mbase Vbase Mcido Vcido Mbase Vbase Substituindo os valores numricos, temos: 0,50 mol/L 0,030 L Mbase 0,020 L Mbase 0,75 mol/L Retiram-se 20 mL com o auxlio da pipeta Soluo bsica + fenolftalena Mbase = ? Vbase = 20 mL L-se Vcido HCl(aq) Mcido = 0,50 mol /L Indicador acabou de sofrer viragem NaOH(aq) 20 mL M = ATENO NO se deve, em hiptese alguma, aspirar com a boca o lquido a ser transferido para a pipeta. A eventual realizao de um experimento de titulao requer a autorizao e a superviso do(a) professor(a). culos de segurana, luvas e aventais protetores so recomendados. Capitulo_01 6/21/05, 20:3924 33. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 25 53. Uma amostra de 25 mL de uma soluo aquosa de Ca(OH)2 foi titulada com HCl 0,10 mol/L. Determinou-se que o volume de soluo cida necessria para atingir a viragem do indicador foi 40 mL. Determine a concentrao de Ca(OH)2, expressa em mol/L. Resoluo Quantidade de cido que reagiu: ncido M cido Vcido Quantidade de base que reagiu: nbase Mbase Vbase A equao balanceada da reao entre o cido e a base : 2 HCl Ca(OH)2 CaCl2 2 H2O Por meio dessa equao, sabemos que a proporo entre as quantidades em mols de HCl e de Ca(OH)2 de 2 : 1. Assim, podemos montar uma regra de trs: 2 HCl Ca(OH)2 ... Proporo: 2 mol 1 mol Grandezas: Quantidade Quantidade de matria de matria 2 mol 1 mol Mcido Vcido Mbase Vbase Mcido Vcido 2 Mbase Vbase A rigor, os volumes devem estar em L (ou dm3 ), pois essa expresso foi deduzida a partir da definio de M. Contu- do, podemos empregar outra unidade de volume, desde que seja a mesma em ambos os membros da equao (pois nesse caso mantm-se, entre os volumes, a mesma proporcionalidade que existe quando ambos esto expres- sos em litros). 0,10 mol/L 40 mL 2 Mbase 25 mL M base 0,08 mol/L Compare essa resoluo (que envolve uma proporo em mols de 2 : 1) com o exemplo apresentado no texto (que envolve uma proporo em mols de 1 : 1) e perceba que no vale a pena memorizar uma equao que se aplique titulao. muito mais vantajoso deduzir a relao entre as grandezas envolvidas, no momento em que se faz necessria, a partir da proporo expressa pelos coeficientes estequiomtricos da equao qumica. Afinal, trata-se apenas de um clculo estequiomtrico

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