Professor: Abel Coelho APOSTILA BÁSICA (nível médio) SOBRE ESTUDO DAS SOLUÇÕES  Soluções são misturas homogêneas.

II) Quanto à Condutividade Elétrica

 O componente em maior quantidade é denominado solvente.

a) Soluções que conduzem corrente elétrica

 O componente em menor quantidade é denominado soluto.

 São soluções que apresentam íons, sendo também chamadas soluções iônicas ou eletrolíticas.

Obs.: A água é sempre considerada como solvente, mesmo que não esteja em maior quantidade.

b) Soluções que não conduzem corrente elétrica

CLASSIFICAÇÃO DAS SOLUÇÕES: I) Quanto ao Estado Físico

 São soluções que apresentam como solutos compostos moleculares não ionizáveis, sendo também chamadas de soluções moleculares ou nãoeletrolíticas.

Uma solução pode ser:

III) Quanto à saturação

a) SÓLIDA, quando seus componentes, na temperatura ambiente, encontram-se no estado sólido. Essas soluções são denominadas ligas.

Uma solução saturada é aquela que contém a máxima quantidade de soluto para uma certa quantidade de solvente, a uma dada temperatura. Essa quantidade máxima é denominada coeficiente de solubilidade (CS) ou solubilidade (S).

Exemplos: Liga bronze Amálgama dental Ouro 18 quilates ou 750 (75%)

Soluto Sn Hg

Solvente Cu Ag, Sn

Exemplo: em 100 g de água a 20 °C a quantidade máxima de NaCl que pode ser dissolvida é 36 g. Então, neste caso temos:

Ag ou Cu

Au

CS = 36g de NaCl/100 g de H2O a 20 °C Exemplo 2: em 1 litro de água

b) GASOSA, quando seus componentes encontramse no estado gasoso. Toda mistura gasosa é homogênea. Exemplo: O ar atmosférico. O ar (filtrado) tem como componentes os gases nitrogênio (N2), 78% em volume (solvente), oxigênio (O2), 21%, e, 1% de outros gases como argônio (Ar), gás carbônico (CO2) etc. c) LÍQUIDA, Nesse tipo de solução, pelo menos um de seus componentes deve estar no estado líquido. Exemplos: - Álcool hidratado (92% álcool etílico como soluto e 8% água como solvente); - Água mineral com gás (apresenta gás carbônico como soluto); - Soro fisiológico (NaCl como soluto e água como solvente).

Quando se tenta dissolver, a uma temperatura fixa, uma quantidade de soluto superior ao coeficiente de solubilidade ocorre a formação de um precipitado (fase sólida), obtendo-se uma solução saturada com corpo de fundo. Uma solução que apresente uma quantidade de soluto inferior ao coeficiente de solubilidade é denominada solução insaturada. Um outro tipo de solução, denominada solução supersaturada, que é aquela onde a quantidade de soluto que se encontra dissolvida é superior ao coeficiente de solubilidade, pode ser obtida pela variação da temperatura de uma solução saturada com corpo de fundo até que este se dissolva totalmente, deixando, em seguida, voltar para a temperatura inicial.

EXERCÍCIO

Quantidade de Matéria  nº de mols

01. Quatro tubos contêm 20 mL (mililitros) de água cada um. Coloca-se nesses tubos dicromato de potássio (K2Cr2O7) nas seguintes quantidades:

O nº de mols é a quantidade de matéria, onde 1 mol de uma substância corresponde a 6,02 x 1023 moléculas dessa substância. A massa de 1 mol de moléculas de uma substância (medida em g/mol) é numericamente igual a massa de 1 molécula da mesma substância (medida em unidades de massa atômica). A massa de 1 mol é denominada massa molar. Exemplo:

A solubilidade do sal, a 20°C, é igual a 12,5g por 100 mL de água. Após agitação dos tubos, nessa temperatura (20°C), é verdade que:

O hidrogênio (H) tem massa atômica 1u. O oxigênio (O) tem massa atômica 16u.

V F - O tubo A apresenta uma solução insaturada. V F - O tubo B apresenta uma solução saturada como única fase. Apresentam duas fases (mistura V F heterogênea) apenas os tubos C e D. V F - A solução contida no tubo C está supersaturada. V F - A massa do precipitado no tubo D é de 4,5 gramas.

Então a água (H2O) tem massa molecular 18u e, consequentemente, massa molar 18 g/mol.

02. Determine a massa de precipitado que se forma ao se resfriar 500 mL de uma solução saturada de clorato de potássio de 60 °C para 40 °C. Dados Solubilidade em água (g/L) 40 °C 60 °C KClO3 12 22

EXERCÍCIO

ASPECTOS QUANTITATIVOS DAS SOLUÇÕES

Concentração Comum (C) ou em g/L  É a relação entre a massa do soluto [m1] (em gramas) e o volume da solução [V] (em litros).

O nº de mols (n) é, portanto, a massa da substância (em gramas) dividida pela massa molar dessa substância (em g/mol).

05. Dadas as seguintes massa atômicas, calcule a massa molar (MM) de cada substância: H = 1u; C = 12u; O = 16u; Na = 23u; Al = 27; P = 31; S = 32u; Cl = 35,5; Ca = 40u. a) NaOH b) NaCl c) H2SO4

d) H3PO4 e) Ca(OH)2 f) Al2(PO4)3

06. Calcule o nº de mols (n) que corresponde a: a) 80 g de NaOH b) 49 g de H2SO4

m Fórmula: C  1 V

Unidade: g/L

c) 111 g de Ca(OH)2 Concentração em mol/L (M)

EXERCÍCIO 03. Qual a concentração em g/L de uma solução preparada dissolvendo-se 2 g de soluto em água suficiente para formar 100 mL de solução 04. Que massa do soluto está presente em 800 mL uma solução aquosa de concentração 40 g/L?

 É a relação entre o nº de mols do soluto [n1] e o volume da solução em litros [V(L)]. Fórmula:

M 

n1 V ( L)

Unidade: mol/L

Mas como: n1 

m1 , MM 1

então, pode-se usar:

M 

m1 MM  V ( L)

EXERCÍCIO 07. Calcule a concentração em mol/L de uma solução que apresenta 4,9 g de ácido sulfúrico (H2SO4) dissolvidos em água suficiente para formar 0,5 L de solução. 08. Calcule a massa de NaOH necessária para preparar 100 mL de uma solução de concentração 0,1 mol/L (dados: H = 1; O = 16; Na = 23) Título em Massa (T ou ) e Porcentagem em Massa  O título em massa refere-se à relação que se estabelece entre a massa do soluto (m1) e a massa da solução (m). Fórmula:

Obs.: s/ unidade.

T

m1 m

 A porcentagem em massa também relaciona a massa do soluto com a massa da solução, sendo que de forma percentual, ou seja, quantos gramas do soluto para cada 100 g da solução. Usa-se regra de três para resolver problemas envolvendo porcentagem. Exemplo: Soro fisiológico com cloreto de sódio à 0,9% em massa. Isto significa dizer: 0,9 g de NaCl para cada 100 g de solução (de soro). Se quisermos saber quanto de NaCl temos em 500 g de solução ( meio litro) fazemos uma regra de três: 0,9 g de NaCl ------------- 100 g de solução x g de NaCl ------------- 500 g de solução 100·x = 0,9 · 500  x = 0,9 · 5 x = 4,5 g de NaCl.

EXERCÍCIO 09. Uma solução foi preparada pela dissolução de 40 g de açúcar em 460 g de água. Determine seu título e sua porcentagem em massa. Título em Volume (TV ou Volume

V) e Porcentagem em

 O título em volume refere-se à relação que se estabelece entre o volume do soluto (V1) e o Volume da solução (V). Fórmula:

Obs.: s/ unidade.

T

V1 V

 A porcentagem em Volume também relaciona o volume do soluto com o volume da solução, sendo que de forma percentual, ou seja, quantos mililitros do soluto para cada 100 mL da solução. Usa-se regra de três para resolver problemas envolvendo porcentagem. Exemplo: Alcool 46° INPM, ou seja, álcool etílico a 46% em volume. Isto significa dizer: 46 mL de álcool para cada 100 mL de solução (de álcool hidratado). Se quisermos saber quanto de álcool temos em uma garrafa de álcool comercial (500 mL) fazemos uma regra de três: 46 mL de álcool ------------- 100 mL de solução x mL de álcool ------------- 500 mL de solução 100·x = 46 x 500  x = 46 x 5 x = 230 mL de álcool.

EXERCÍCIO 10. No Brasil, a gasolina deve conter até 25% em volume de álcool anidro. Em um carro com 60 L dessa gasolina, na verdade, contém quantos litros de gasolina pura?

11. Qual a massa de H2O2 (em gramas) em 80 mL de uma solução de “água oxigenada 20 volumes”, sabendo que esta expressão significa que a água oxigenada (H2O2) é capaz de liberar 20 L de oxigênio, medidos em CNTP, por litro de solução.

MISTURA DE SOLUÇÕES COM REAÇÃO:

DILUIÇÃO É a diminuição da concentração de uma solução pelo acréscimo de solvente. Solução inicial:

Solução final:

+ solvente

Obs.: Em uma diluição:  O volume da solução aumenta;  A concentração da solução diminui;  A quantidade de soluto (massa ou nº de mols) permanece constante. Então, como

e e

E, como

TITULAÇÃO ÁCIDO – BASE A titulação é a técnica utilizada para determinar uma concentração de uma solução (desconhecida) a partir de outra solução de concentração conhecida. A titulação é muito usada no estudo das concentrações de soluções de ácidos e de bases com a ajuda de indicadores. Indicadores são substâncias que apresentam colorações diferentes em meios ácidos ou básicos. EXEMPLOS Indicador Fenolftleína Azul de Bromotimol Azul de Metileno

Cor em solução ácida Incolor

Cor em solução básica Rósea

Amarela

Azul

Vermelho

Azul

As principais vidrarias de laboratório usadas em uma titulação são:

Temos que:

Ci  Vi  C f  V f

Da mesma forma, se Então,

e e

E, como Temos que:

M i  Vi  M f  V f

Para uma titulação ácido-base pode-se usar a seguinte fórmula:

NH · MA · VA = NOH · MB · VB EXERCÍCIOS 12. Que volume de água deve ser adicionado a 800 mL de uma solução 6 mol/L para torná-la 4 mol/L?

Onde: NH  n° de H ionizáveis do ácido. (nº de H na fórmula) MA  Concentração em mol/L da solução do ácido.

13. Qual a concentração final de uma solução que é obtida a partir da diluição de 300 mL de HCl 2,0 mol/L pelo acréscimo de 100 mL de água?

VA  Volume da solução do ácido. NOH  n° de OH na fórmula da base. MB  Concentração em mol/L da solução da base. VB  Volume da solução da base.

EXERCÍCIO 14. Na titulação de 10 mL de uma solução de ácido sulfúrico (H2SO4) de concentração desconhecida foram gastos 25 mL de uma solução padrão de hidróxido de sódio (NaOH) 0,1 mol/L. Calcule a concentração em mol/L da solução do ácido.

EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES 01. Sobre as soluções, suas propriedades classificações, julgue os seguintes itens:

e

V F - Uma solução é uma mistura homogênea com no máximo duas substâncias, uma denominada solvente e a outra, soluto. V F - A solubilidade de um soluto iônico em água depende da temperatura, mas nem sempre o aumento desta provocara aumento da solubilidade, pois existem substâncias que são mais solúveis em água fria que em água quente. V F - Um anel de ouro 18 quilates, constituído por 75% de ouro e 25% de cobre, é uma mistura homogênea, e portanto uma solução, onde o solvente é a água, pois a água é sempre o solvente, sendo inclusive chamada de solvente universal. V F - Uma solução aquosa de glicose é classificada como não-eletrolítica por ser considerada não condutora de corrente elétrica, visto que a glicose não forma íons em solução aquosa, enquanto que uma solução de cloreto de sódio é eletrolítica, pois apresenta os íons Na+ e Cl–. V F - Considerando a solubilidade da sacarose, em condições ambientes, igual a 2000 g para cada litro de água, ao se tentar dissolver 500 g deste açúcar em um copo contendo 200 mL de água, obter-se-á um precipitado de 100 g.

V F - Uma solução é preparada dissolvendo-se 5 g de hipoclorito de sódio em 35 g de água. O título (T) dessa solução é 0,125. V F - Em um frasco de laboratório está escrito no rótulo: "63% em massa de ácido nítrico". Isto significa que, neste frasco, para cada 63 g do ácido existem 100 g de água pura.

03. Uma solução de Al2(SO4)3 foi preparada em laboratório e armazenada em um recipiente apropriado, conforme a ilustração.

onde 0,1 M = 0,1 mol/L Sobre a solução preparada, é correto afirmar que: V F - O número de mols do soluto, presente na solução, é igual a 2 (dois). V F - A solução contém mais de 33 gramas do soluto. V F - A concentração dessa solução, em g/L, é igual a 7,5. V F - Separando a solução em dois recipientes, contendo quantidades iguais, cada nova solução terá uma concentração de soluto que vale a metade da concentração inicial. V F - A massa de Al2(SO4)3 em 100 mL dessa solução é 3,42 g.

02. Sobre as concentrações das soluções julgue os itens a seguir:

04. Examine a tabela abaixo, com dados sobre a solubilidade da sacarose, do sulfato de sódio e do clorato de potássio em água, a duas temperaturas diferentes, e julgue os itens a seguir: Substância Solubilidade em água (g/L) 40 °C 60 °C C12H22O11 2381 2873 Na2SO4 488 453 KClO3 12 22

V F - Misturando-se 2 g de NaOH com água suficiente para formar 100 mL de solução, obtêm-se valores para concentrações comum e em mol/L, respectivamente, iguais a 20 g/L e 0,5 mol/L. V F - Para se preparar 500 mL de uma solução de glicose (soro glicosado) a 2,5g/L são necessários 5g de glicose. V F - A massa de hidróxido de sódio que é necessária para se preparar 100 mL de uma solução aquosa 0,2 mol/L é de 8 g.

V F - A solubilidade de uma substância em determinado solvente não depende da temperatura da solução. V F - Uma solução aquosa de 1 L de sulfato de sódio, concentração 488 g/L a 40 °C, deixa de ser saturada, quando, ao se aquecer 1 L dela até 60 °C, forma-se um precipitado de 35 g. V F - Aquecendo uma solução saturada de clorato de potássio de 40ºC a 60ºC certamente não há formação de precipitado, pois ela torna-se insaturada.

V F - Nem todas as substâncias são mais solúveis quando a solução está mais quente. V F - Das substâncias da tabela a única que forma uma solução eletrolítica é o clorato de potássio.

05. Calcule a concentração em mol/L de uma solução que apresenta 4,9 g de ácido sulfúrico (H2SO4) dissolvidos em água suficiente para formar 0,5 L de solução. 06. Uma solução é preparada dissolvendo-se 5 g de hipoclorito de sódio em 95 g de água. Qual o título (T) dessa solução? 07. Qual a concentração, em g/L, de uma solução que apresenta 2 g de sulfato de cobre II dissolvidos em 10 mL de água? 08. Qual a massa de hidróxido de sódio (NaOH) existente em 100 mL de uma solução 0,1 mol/L desse soluto? 09. Qual a concentração em mol/L de uma solução que apresenta 8 g de hidróxido de sódio dissolvidos em água suficiente para 1 L de solução? 10. Considere uma solução de hidróxido de sódio, de concentração 0,20 mol/L. Qual a concentração dessa solução em g/L? 11. Sabendo-se que o inseticida DDT tem solubilidade igual a 1,0x106 g por litro de água, calcule o volume de água, em litros, necessário para espalhar 1,0 g de DDT, sob forma de solução saturada, em uma plantação.

13. Um dos grandes problemas das navegações do século XVI referia-se à limitação de água potável que era possível transportar numa embarcação. Imagine uma situação de emergência em que restaram apenas 300 litros de água potável (considere-a completamente isenta de eletrólitos). A água do mar não é apropriada para o consumo devido à grande concentração de NaCl (25g/L), porém o soro fisiológico (10g NaCl/L) é. Se os navegantes tivessem conhecimento da composição do soro fisiológico, poderiam usar água potável para diluir água do mar de modo a obter o soro e assim teriam um volume maior de líquido para beber. Que volume total de soro seria obtido com a diluição se todos os 300 litros de água potável fossem usados para este fim? 14. O eletrolítico empregado em baterias de automóvel é uma solução aquosa de ácido sulfúrico. Uma amostra de 7,50 mililitros da solução de uma bateria requer 40,0 mililitros de hidróxido de sódio 0,75M para sua neutralização completa. Calcule a concentração em mol/L do ácido na solução da bateria. 15. Alguns produtos de limpeza doméstica consistem basicamente de solução aquosa de amônia. Para reagir completamente com a amônia presente em 5,00 mililitros de amostra de um determinado produto de limpeza, foram necessários 31,20 mililitros de ácido clorídrico 1,00 mol/L. A reação que ocorre é: NH3 (aq) + HCl (aq)  NH4Cl (aq) Calcule a concentração em mol/L de amônia na amostra. Gabarito dos Exercícios Complementares:

12. Faça os cálculos necessários e em cada item a seguir assinale na primeira coluna se verdadeiro ou na segunda se falso: V F - O título de uma solução que apresenta 5 g de soluto e 25 g de solvente é igual a 0,2. V F - Se uma cerveja apresenta um teor alcoólico de 4 °GL, em uma garrafa com 600 mL dessa cerveja tem-se 24 mL de álcool puro V F - Foram misturados 900 g de água com 90 g de glicose (C6H12O6). A % em massa do soluto na solução resultante é igual a 50%. V F - O volume de água que deve ser adicionado a 800 mL de uma solução 6 mol/L para torná-la 4 mol/L é 400 mL. V F - Para diluir 25 mL de uma solução 12 mol/L de H2SO4 até que sua concentração fique 1 mol/L é necessário adicionar 300 mL de água.

Exercícios 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15

Respostas F V F V V V F F V F F V F F V F F V V F 0,1 mol/L 0,05 200 g/L 0,4 g 0,2 mol/L 8 g/L 106 litros F V F V F 500 L 2 mol/L 6,24 mol/L