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Soluções Coeficiente de solubilidade: O coeficiente de solubilidade (CS) é uma medida da capacidade que um material (denominado soluto) possui de se dissolver em uma quantidade padrão de outro material (denominado solvente), em condições determinadas de temperatura e pressão. A dissolução do açúcar comum (sacarose) na água aumenta com o aumento da temperatura. Ou seja, é possível aumentar a quantidade de sacarose dissolvida na água aumentando-se a temperatura do sistema. A tabela a seguir apresenta o coeficiente de solubilidade da sacarose expresso em gramas de sacarose por 100 g de água. 1. Construa um gráfico da curva de solubilidade da sacarose em água em função da temperatura com os dados fornecidos na tabela. a) A curva obtida é ascendente ou descendente? O que isso indica? b). Se você visse que em um gráfico de solubilidade de determinada substância X em função da temperatura a curva se mostrasse descendente, o que você concluiria? 2. A tabela a seguir traz a variação da solubilidade (S) do nitrato de potássio em função da temperatura (sob pressão de 1 atm). a) Como varia a solubilidade do nitrato de potássio em função da temperatura? b) O que ocorre se adicionarmos 50 g de nitrato de potássio em 100 g de água a 30 °C? c) Qual a maior massa de nitrato de potássio que é possível dissolver em 200 g de água a 40 °C? 3. A tabela a seguir traz a variação do coeficiente de solubilidade (CS) do hidróxido de cálcio em função da variação da temperatura (a 1 atm). Os dados encontram-se em miligramas de hidróxido de cálcio por 100 g de água. a) O hidróxido de cálcio pode ser considerado muito solúvel, pouco solúvel ou praticamente insolúvel em água? c) O que ocorre se adicionarmos 200 mg de hidróxido de cálcio em 100 g de água a 20 °C? Relações entre soluto e solução Podemos expressar a concentração de uma solução relacionando a quantidade de soluto existente em uma quantidade-padrão de solução ou, o que é bem menos comum, em uma quantidade-padrão de solvente (neste livro não trabalharemos com a relação soluto/solvente). O que distingue cada expressão de concentração são as diferentes grandezas relacionadas, por exemplo, à massa do soluto em relação ao volume da solução ou à quantidade de matéria do soluto em relação ao volume da solução, e assim por diante. As expressões de concentração que não dependem da massa molar do soluto são ditas físicas e as que dependem são ditas químicas. As principais expressões físicas de concentração de soluções são a concentração em massa (C), a densidade (d), o título (T) e a concentração em partes por milhão (ppm). Vamos conhecê-las e aprender a trabalhar com elas? Concentração em massa Densidade A densidade expressa a relação massa/volume de um sistema: A densidade (d) de uma solução é a relação entre a massa (m) e o volume (V) dessa solução. Simplificadamente, podemos escrever: Assim, a densidade é utilizada tanto na identificação de substâncias, como para expressar a concentração de soluções. 5. (UFRN) A massa, em g, de 100 mL de uma solução de hidróxido de sódio com densidade 1,19 g/mL é: a) 1,19. b) 11,9. c) 84. d) 100. e) 119. 10. Um técnico de laboratório preparou uma solução dissolvendo 276 g de glicerina, C3H8O3 (L), em 1 200 g de água e, ao medir o valor da densidade dessa solução, encontrou um valor igual a 1,044 g/cm3 . Com base nas informações do texto, calcule: a) A concentração em massa (g/L) da solução. b) A quantidade de solução que fornece 368 g de glicerina. Concentração em ppm Quando uma solução é extremamente diluída, a massa do solvente é praticamente igual à massa da solução. Para indicar a concentração de uma so lução desse tipo, a expressão mais utilizada é ppm – partes por milhão. A concentração em ppm indica quantas partes do soluto existem em um milhão de partes da solução (em volume ou em massa). 5.9 (Enem). Determinada estação trata cerca de 30 000 litros de água por segundo. Para evitar riscos de fluorose, a concentração máxima de fluoretos nessa água não deve exceder a cerca de 1,5 miligrama por litro de água. A quantidade máxima dessa espécie química que pode ser utilizada com segurança, no volume de água tratada em uma hora, nessa estação, é: a) 1,5 kg. b) 4,5 kg. c) 96 kg. d) 124 kg. e) 162 kg. 5.10 (Uece) A fluoretação das águas de abastecimento público é a medida mais abrangente, segura, econômica e democrática de se diminuir a incidência de cáries dentárias. Sabendo-se que a dose de flúor que ocasiona prejuízos a saúde é de 5 mg por kg de “peso corporal”, então o número de litros de água fluoretado com 0,7 ppm em flúor, que pode ocasionar problemas ao organismo de um indivíduo com 70 kg, é: a) 250 b) 500 c) 350 d) 245 Concentração em quantidade de matéria A concentração em quantidade de matéria (mol/L) é a expressão de concen tração recomendada pelo Sistema Internacional de Unidades (SI) e pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (Iupac), sendo, portanto, a mais utilizada. A concentração em quantidade de matéria (M) ou concentração em mol/L é a relação entre a quantidade de matéria do soluto (n1 ) e o volume da solução em litros (V). Ex. Qual a massa de ureia, CO(NH2)2 (s), necessária para preparar 2 litros de solução aquosa 1,5 mol/L dessa substância? 6.5 (UFV-MG) Uma amostra de vinagre, contendo 4,2 g de ácido acético, C2H4O2 , por 100 mL, tem concentração deste ácido, em mol/L, igual a: a) 0,8 b) 1,0 c) 1,2 d) 0,5 e) 0,7 6.6 (Fuvest-SP) Tem-se uma solução aquosa de ureia (composto não dissociado), 1,0 ∙ 10−2 mol/L. Dada a massa molar da ureia (60 g/mol), calcule, para 2,0 ∙ 102 mL de solução: a) a massa de ureia dissolvida. b) o número de moléculas de ureia dissolvida. Diluição de soluções Mistura de soluções 1. Qual deve ser o volume de água adicionado a 50 cm3 de solução de hidróxido de sódio (NaOH), cuja concentração é igual a 60 g/L, para que seja obtida uma solução a 5,0 g/L? 2. Qual é o volume de solução aquosa de sulfato de sódio, Na2SO4, a 60 g/L, que deve ser diluído por adição de água para se obter um volume de 750 mL de solução a 40 g/L?