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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE ENSINO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARANÁ SOLUÇÕES Uma solução é uma mistura homogênea de duas ou mais substâncias, onde uma substância, chamada de soluto, é dissolvida em outra substância, chamada de solvente. O constituinte em maior quantidade é o solvente e, o em menor quantidade, o soluto. 1. Coeficiente de solubilidade O coeficiente de solubilidade ou solubilidade de uma substância (K, ou C.) é a quantidade máxima da própria substância que se dissolve em uma quantidade fixa de solvente, sob determinadas condições de temperatura e pressão. A solubilidade de uma substância é determinada experimentalmente. Vamos tomar como exemplo o cloreto de sódio (NaCl): ₂36 g NaCl/100 g H O a 20°C Essa expressão indica que, a 20°C, dissolvemos no máximo 36 g de NaCl em 100 g de ₂H O. Dependendo da quantidade de soluto dissolvida no solvente, a solução pode ser classificada como saturada, insaturada ou supersaturada: Solução insaturada – E aquela que ainda consegue dissolver mais soluto, dada uma temperatura fixa, ou seja, ainda não atingiu o coeficiente de solubilidade. Solução saturada – É aquela que não consegue mais dissolver o soluto, dada uma temperatura fixa, ou seja, ela atingiu o coeficiente de solubilidade. Solução supersaturada – É aquela que ultrapassou o coeficiente de solubilidade. Essas soluções são instáveis e necessitam de uma variação de temperatura 2. Formação de solução e reações químicas NaCl(s) + H2O(l) → Na+ (aq) + Cl-(aq) NaCl(s) – Cloreto de sódio no estado físico sólido. H2O(l) – Água no estado físico líquido. Na+ (aq) – íons de sódio em sistema aquoso (dissolvidos em água). Cl-(aq) – íons de cloro em sistema aquoso (dissolvidos em água). Curso: Biomedicina e Farmácia Disciplina: Química Inorgânica Prof.ª Ana Claudia Vaz 1° Semestre 2025 Conteúdo CENTRO UNIVERSITÁRIO DE ENSINO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARANÁ Quando a água é removida da solução, encontra-se NaCl. Consequentemente a dissolução do NaCl é um processo físico. • Dissolva: soluto + solvente → solução. • Cristalização: solução → soluto + solvente. • Saturação: a cristalização e a dissolução estão em equilíbrio. • Solubilidade: é a quantidade de soluto necessária para formar uma solução saturada. • Supersaturada: é uma solução formada quando se dissolve mais soluto do que em uma solução saturada. 3. Fatores que afetam a solubilidade – Interações soluto-solvente – Efeitos da pressão – Efeitos de temperatura Interações soluto-solvente • Os líquidos polares tendem a se dissolver em solventes polares. • Líquidos miscíveis: misturam-se em quaisquer proporções. • Líquidos imiscíveis: não se misturam. • As forças intermoleculares são importantes: água e etanol são miscíveis porque as ligações de hidrogênio quebradas em ambos os líquidos puros são reestabelecidas na mistura. • O número de átomos de carbono em uma cadeia afeta a O número de átomos de carbono em uma cadeia afeta a solubilidade: quanto mais átomos de C, menos solúvel em água. • O número de grupos -OH dentro de uma molécula aumenta a solubilidade em água. • Generalização: “semelhante dissolve semelhante”. • Quanto mais ligações polares na molécula, mais facilmente ela se dissolve em um solvente polar. • Quanto menos polar for a molécula, mais dificilmente e la se dissolve em um solvente polar e melhor ela se dissolve em um solvente apolar. Exemplo: Gasolina (hidrocarboneto, molécula apolar) e água (molécula polar) são imiscíveis. CENTRO UNIVERSITÁRIO DE ENSINO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARANÁ Efeitos da pressão Quanto maior a pressão, mais próximas as moléculas de gás estarão do solvente e maior a chance da molécula de gás atingir a superfície e entrar na solução. Consequentemente, – Quanto maior for a pressão, maior a solubilidade. – Quanto menor a pressão menor a quantidade de moléculas de gás próximas ao solvente e menor a solubilidade. As bebidas carbonadas são engarrafadas com uma pressão parcial de CO2 > 1 atm. Ao abrirmos a garrafa, a pressão parcial de CO2 diminui e a solubilidade de CO2 também diminui. Consequentemente, bolhas de CO2 escapam da solução. Efeitos de temperatura Geralmente, à medida que a temperatura aumenta, a solubilidade de sólidos aumenta. No dia a dia podemos perceber que o açúcar se dissolve melhor em água quente do que em água fria. 4. Concentração de soluções Nos laboratórios, não são usadas substâncias em sua forma pura. Na maioria das vezes, elas são diluídas em água ou em outro solvente apropriado, formando uma solução cuja concentração deve ser determinada. Denominamos unidades de concentração as diferentes relações entre a quantidade de soluto e a quantidade de solvente ou a quantidade de solução. Essas quantidades podem ser expressas em gramas, mols, litros etc. Concentração em quantidade de matéria (C): também chamada de molaridade, é a razão da quantidade de matéria, em mol pelo volume da solução, em litros. Concentração comum (C): é a relação entre a massa do soluto (em gramas) e o volume da solução (em litros). Título ou porcentagem em massa ou volume: É a relação entre a massa do soluto e a massa da solução. O símbolo para o título em massa é a letra grega tau (τ). Já a porcentagem em volume é representada por % (v/v). Fração Molar (X): é o quociente entre a quantidade de mols do soluto (n1) e quantidade de mols da solução (n1 + n2). O somatório das frações molares deve ser igual a 1. Podemos calcular o número de mols dividindo a massa do soluto pela massa molar. Diluição de soluções: este processo consiste na adição de solvente a uma solução para deixá-la menos concentrada, ou seja, mais diluída. A quantidade de soluto inicial e final não se alteram, bem como a quantidade de matéria inicial e final permanece a mesma. CENTRO UNIVERSITÁRIO DE ENSINO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARANÁ 5. Propriedades Coligativas das soluções Quando estudados em soluções é importante falar nas propriedades coligativas. As propriedades coligativas são propriedades físicas de uma solução que dependem da concentração do soluto, e não da natureza química do soluto, como o ponto de fusão e ponto de ebulição (temperatura), a osmose* (diferença de concentração), e a pressão. Ebulioscopia: é a elevação do ponto de ebulição do solvente pela adição do soluto não volátil. Exemplo prático: Se uma porção de água está em estágio de fervura (100°C) e é adicionada a ela uma dose de sal, a fervura imediatamente cessa e apenas recomeçará quando a solução chegar a uma maior temperatura. Crioscopia: é a redução no ponto de congelamento do solvente em razão da presença de um soluto não volátil. Exemplo prático: Adição de sal, como o NaCl, sobre o gelo formado em ruas e estradas de regiões onde neva, fazendo-o retornar ao estado líquido pela redução da temperatura de congelamento da água. Em uma solução com 10% de sal, o ponto de congelamento cai para -6°C. Tonoscopia: é a diminuição da pressão de vapor da solução ao ser adicionado um soluto não volátil ao solvente puro. Exemplo: a pressão de vapor de uma solução de água e NaCl é menor do que quando comparada com a pressão de apenas água. Osmose: é o processo de passagem de água através de uma membrana semipermeável, de uma solução menos concentrada para uma mais concentrada. O objetivo é equilibrar a concentração das soluções. Exemplo prático: ao adicionar sal a alface, a água presente na folha passa para o meio externo, de modo a equilibrar a concentração. Como resultado, a alface murcha e fica escura com o passar do tempo. FORMULÁRIO n (mol) = m (g) X1 = n1 n2 X1 + X2 = 1M (g/mol) n1 + n2 n1 + n2 C (g/l) = m (g) τ = m1 τ = V2 P (%) = τ . 100 v (l) m1 + m2 V1 + V2 CENTRO UNIVERSITÁRIO DE ENSINO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARANÁ EXEMPLOS 1. A respeito do gráfico de solubilidade, responda: a) Dentre as substâncias, qual é a mais solúvel a 10°C? Qual a solubilidade? b) Dentre as substâncias, qual é a menos solúvel a 0°C? Qual a solubilidade? c) Entre as substâncias cloreto de sódio (NaCl) e cloreto de amônio (NH4Cl), qual delas é a mais solúvel a 50°C? Qual a solubilidade? Curso: Biomedicina e Farmácia Disciplina: Química Inorgânica Prof.ª Ana Claudia Vaz 1° Semestre 2025 Exemplos CENTRO UNIVERSITÁRIO DE ENSINO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARANÁ 2. Em um laboratório de química, foi realizado o seguinte experimento de solubilidade: Materiais . Bico de bunsen, tripé e placa de amianto para aquecimento (gás encanado e palito de fósforo para acender o bico de busen) 4 Erlenmeyers de 100 ml cada 1 Bequer de 500 ml Água destilada (no laboratório costuma ter o destilador e um barrilete com a água destilada) CENTRO UNIVERSITÁRIO DE ENSINO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARANÁ Foram colocados 200 ml de água destilada em um béquer e, em seguida, transferidos 50 ml de água para cada erlenmeyer. Cada vidraria foi identificada com numeração de 1 a 4. Utilizando a balança analítica, os vidros de relógio e as espátulas, foram pesadas as seguintes quantidades de reagente NaCl: 12 g, 18 g, 20 g, e 20 g. Em seguida, cada quantidade de NaCl foi adicionada em um erlenmeyer, respectivamente. Erlenmeryer com 100 ml de água 1 2 3 4 NaCl (g) 12 18 20 20 Dados: Densidade da água: 1,0 g/mL, Coeficiente de solubilidade NaCl: ₂36 g NaCl/100 g H O a 20°C As soluções 1, 2 e 3 foram preparados a temperatura ambiente. A solução 4 foi aquecido até 30°C e deixado resfriar naturalmente até a temperatura ambiente (20°C), utilizando o bico de busen, o tripé, a placa de amianto e o termômetro. Foram realizadas as seguintes observações: Solução 1 2 3 4 Observação Solução sem corpo de fundo Solução sem corpo de fundo Solução com corpo de fundo Solução sem corpo de fundo Com base em seus conhecimentos de solubilidade de soluções, explique os resultados. 3. Foi preparada uma solução de 1000 mL com 148g de carbonato de lítio. Qual a A molaridade (mol/L) e a concentração (g/l) dessa solução? Dados: Li = 7 g/mol; C = 12 g/mol; O = 16 4. Calcule o título e a porcentagem massa de uma solução feita a partir da dissolução de 360 g de glicose (C6H12O6) em 1600 g de água. 5. Uma solução contem 23 g de álcool comum (C2H5OH) e 36 g de água. Calcule as frações molares do álcool e da água nessa solução. Dados: H = 1 g/mol; C = 12 g/mol; O = 16 g/mol. 6. Qual volume de água devemos adicionar a 350 ml de uma solução de 2 mol.L-1 de NaCl, a fim de obtermos uma solução final de concentração molar igual a 0,8 mol.L-1? CENTRO UNIVERSITÁRIO DE ENSINO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARANÁ Curso: Biomedicina e Farmácia Disciplina: Química Inorgânica Prof.ª Ana Claudia Vaz 1° Semestre 2025 EXERCÍCIOS DE TREINO 1. A respeito do gráfico de solubilidade, responda: a) Dentre as substâncias, qual é a mais solúvel a 30°C? Qual a solubilidade? b) Dentre as substâncias, qual é a menos solúvel a 50°C? Qual a solubilidade? c) Entre as substâncias cloreto de amônio (NH4Cl) e sulfato de cério(III) (Ce2(SO4)3), qual delas é a menos solúvel a 10°C? Qual a solubilidade? 2. Quatro tubos contem 20 ml de água cada. Colocamos nesses tubos dicromato de potássio (K2Cr2O7) nas seguintes quantidades: Tubo A Tubo B Tubo C Tubo D Massa K2Cr2O7 1 g 3 g 5 g 7 g Após agitação, existe tubo que coexistem, nessa temperatura, solução saturada e fase sólida? Se sim, qual/quais? Dado: Solubilidade do K2Cr2O7: 12,5 g/100 g H2O 3. Calcule a concentração de uma solução de 500 ml que contém 4 g de NaOH. Dados: MNa = 23 g/mol; MO = 16 g/mol; MH = 1 g/mol Exercícios de Treino CENTRO UNIVERSITÁRIO DE ENSINO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARANÁ 4. Calcule quantos gramas de hidróxido de sódio (NaOH) são necessários para preparar 500 ml de uma solução com concentração de 0,8 mol/l. Dados: MNa = 23 g/mol; MO = 16 g/mol; MH = 1 g/mol 5. Qual o título e a porcentagem de uma solução feita a partir da dissolução de 160 g de NaOH em 500 g de água? Dados: MNa = 23 g/mol; MO = 16 g/mol; MH = 1 g/mol 6. Uma solução contém 14 g de KOH e 72g de água. Calcule as frações molares do hidróxido de potássio e da água nessa solução. Dados MK = 39 g/mol; MO = 16 g/mol; MH = 1 g/mol. CENTRO UNIVERSITÁRIO DE ENSINO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARANÁ Curso: Biomedicina e Farmácia Disciplina: Química Inorgânica Prof.ª Ana Claudia Vaz 1° Semestre 2025 ATIVIDADE AVALIATIVA 5 1. De acordo com o gráfico, responda a) Qual a solubilidade do clorato de potássio ((KClO3) a 50°? (aproximadamente) b) Quais são as duas substâncias menos solúveis a 0°C? 2. Quatro tubos contem 25 ml de água cada. Colocamos nesses tubos Nitrato de potássio (KNO3) nas seguintes quantidades: Tubo A Tubo B Tubo C Tubo D Massa KNO3 1 g 3 g 5 g 10 g Após agitação, existe tubo que coexistem, nessa temperatura, solução saturada e fase sólida? Se sim, qual/quais e quantas g de corpo de fundo? Justifique. Dado: Solubilidade 20g KNO3/100g H2O a 20°C Atividade Avaliativa CENTRO UNIVERSITÁRIO DE ENSINO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARANÁ 3. Calcule quantos gramas de hidróxido de potássio (KOH) são necessários para preparar 0,8 l de uma solução com concentração de 0,3 mol/l. Dados MK = 39 g/mol; MO = 16 g/mol; MH = 1 g/mol. 4. A concentração do ácido acético no vinagre é aproximadamente 6g de ácido acético (CH3COOH) em 100 mL de solução, calcule a concentração, em mol / L. Dados: H = 1g / mol; C = 12 g / mol; O = 16 g / mol.