19/07/2017
Definição
Propriedades das soluções
Pamela D. Rodrigues
O processo de dissolução
Solução
soluto
solvente
O processo de dissolução Por exemplo NaCl em água:
• Uma solução forma–se quando uma substância se dispersa uniformemente em outra. • Para que uma solução se forme, a intensidade relativa das forças intermoleculares entre soluto– solvente deve ser comparáveis as interações solutosoluto e solvente-solvente.
• Solvatação: interação entre moléculas do solvente e do soluto. • Hidratação: interação entre moléculas de água e do soluto.
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Energia total para formação de uma solução Depende de 3 processos:
A formação de uma solução pode ser exotérmica ou endotérmica.
Soluções saturadas e solubilidade Soluto
Espontaneidade de formação de ligação Energia
Entropia
•Favorecido pela diminuição da energia
•Favorecido pelo aumento do grau de desordem
A formação da solução é favorecida pelo aumento da entropia que acompanha a mistura. Consequentemente, uma solução se formará a menos que as interações soluto-solvente sejam muito fracas.
Fatores que afetam a solubilidade
dissolução
+
Solvente
Solução cristalização
• Solução saturada: é a solução que esta em equilíbrio com o soluto não dissolvido. • Solubilidade: quantidade de soluto necessária para formar uma solução saturada. • Solução insaturada: possui concentração menor do que a solubilidade • Soluções supersaturadas: soluções que sob condições adequadas apresentam concentração maior que a solubilidade. São instáveis.
Quanto mais fortes as atrações entre as moléculas de soluto e do solvente, maior a solubilidade
Solutos polares tendem a se dissolver em solventes polares
Solutos apolares tendem a se dissolver em solventes apolares
Substâncias com forças atrativas similares tendem a ser solúveis entre si “Semelhante dissolve semelhante” • Substâncias miscíveis: são solúveis em qualquer proporção. • Substâncias imiscíveis : não são soluveis
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Fatores que afetam a solubilidade
Fatores que afetam a solubilidade
Efeitos da pressão
Efeitos da temperatura
As solubilidades de sólidos e líquidos não são afetadas pela pressão.
sólidos
A solubilidade de um gás aumenta a medida que a pressão do gás sobre o solvente aumenta.
gases
Lei de Henry
, diferente para cada par soluto-solvente.
Representando a solução qualitativamente
Representando a solução quantitativamente Existem várias formas de representar quantitativamente uma solução. Estre as mais relevantes temos: • Percentagem em massa, ppm e ppb: %
⁄
%##
%##%
Mais Diluída
Mais Concentrada
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çã
çã
100 10$
10&
Geralmente quando as soluções são muito diluidas utiliza-se partes por milhão (ppm) ou partes por bilhão (ppb).
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Representando a solução quantitativamente
Conversão de unidades de concentração • Exemplo: uma solução contém 5,0g de tolueno (C7H8) e 225g de benzeno (C6H 6) , bem como densidade de 0,876g/mL. Calcule a concentração em molaridade desta solução.
• Fração molar (X):
A fração molar é adimensional. A soma das frações molares de todos os componentes de uma solução = 1 • Molaridade(C ou [ ]):
5,0
• Molalidade(M):
5,0
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1 92 "# $ %#
225
1 , 0,876
0,054
263 ,
C çã
C
0,21
. ,*.
Propriedades coligativas
Conversão de unidades de concentração • Exemplo: uma solução contendo massas iguais de glicerol (C3H8O3) e água tem densidade de 1,10g/mL. Calcule a molalidade do glicerol, a fração em quantidade de matéria do glicerol e a molaridade da solução.
0,054 263 )10*+,
Dependem da concentração total de partículas, mas não do tipo ou identidade do soluto. • Abaixamento da pressão de vapor: A adição de um soluto não-volátil diminui a pressão de vapor! Lei de Raoult: 12
212 3 4
Soluções ideais obedecem a lei de Raoult.
Soluções ideais apresentam baixa Csoluto e têm tamanho e tipo de interação intermolecular semelhante ao solvente
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Soluções ideais com mais de 1 componente volátil
Propriedades coligativas • Elevação do ponto de ebulição:
çã
Como a adição de um soluto não volátil diminui a a curva de ! pressão de vapor do liquido puro é deslocada para baixo.
çã
Considerando uma mistura de benzeno (C6H6) e tolueno (C7H8) contendo 1mol de benzeno e 2 mol de tolueno. A 20°C as pressões de vapor das substâncias puras são 75 22 . 1 1
2 2
1
2 25
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75
25
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15
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*
*+ - . / 0
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Ke depende apenas do solvente. A elevação da T e. 456789:;<=>?9@ AB @B?>;B
40 25 40
,
0,63
Propriedades coligativas
Propriedades coligativas
• Diminuição do ponto de congelamento: • Osmose: Quando uma solução congela, os cristais do solvente puro se separam da solução. Como a T do ponto triplo da solução é menor do que do solvente a Tc da solução é menor do que do solvente puro ∆)C
D*C + Membrana semipermeável
As moléculas do solvente movimentam-se em ambos os sentidos, porém com uma taxa maior da concentração mais diluída para a mais concentrada. Essa movimentação chama-se osmose.
O solvente move-se como se as soluções fossem levadas a atingir concentrações iguais, mas como a diferença de pressão (π) torna-se grande o fluxo resultante pára.
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Propriedades coligativas de eletrólitos
Propriedades coligativas
Eletrólitos são substâncias que quando fundidas ou em solução encontram-se totalmente dissociados. Ex.: ácidos e bases fortes, sais.
• Pressão osmótica (π): Pressão necessária para prevenir a osmose.
As propriedades coligativas dependem da concentração total de partículas de soluto, independente dessas partículas serem íons ou moléculas!!!
→ • Soluções isotônicas possuem π iguais. Não haverá osmose. • Solução hipotônica possui π menor em relação a solução mais concentrada, que por sua vez é... • hipertônica em relação à diluída (possui π maior).
→
+
Assim esperamos que uma solução de 0,100 mol/L de NaCl se comporte como uma solução de 0,200 mol/L de outro soluto qualquer.
Propriedades coligativas de eletrólitos
Soluções Reais Os desvios do comportamento ideal das soluções é observado principalmente para soluções de eletrólitos fortes ou soluções de nãoeletrólitos muito concentradas.
A
Sabemos que NaCl em solução aquosa dissocia-se completamente em Na+ e Cl-.
Eletrólitos são substâncias que quando fundidas ou em solução encontram-se totalmente dissociados. Ex.: ácidos e bases fortes, sais. As propriedades coligativas dependem da concentração total de partículas de soluto, independente dessas partículas serem íons ou moléculas!!!
B
A
B
A
B
Efeito gaiola A medida que a concentração do soluto aumenta as partículas do soluto tem maior probabilidade de se chocarem dentro da solução estabelecendo assim novamente uma ligação por momentos curtos. Enquanto estão juntos, comportam-se como partículas únicas, reduzindo portanto o numero total de partículas da solução, gerando os desvios do comportamento esperado (ideal).
Sabemos que NaCl em solução aquosa dissocia-se completamente em Na+ e Cl-. →
+
Assim esperamos que uma solução de 0,100 mol/L de NaCl se comporte como uma solução de 0,200 mol/L de outro soluto qualquer.
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Contextualizando
Colóides Estão na linha divisória entre soluções e misturas heterogêneas. As partículas coloidais variam em diâmetro de 10 até 2000Å
Glóbulos vermelhos
Assim como as soluções existem colóides em diferentes estados físicos
Hemólise
Murchamento
As pessoas que precisão de reposição de nutrientes via infusão intravenosa, devem receber soluções isotônicas em relação aos fluidos intracelulares.
Efeito Tyndall As partículas em um coloide são grandes o suficiente para desviar a luz de modo eficiente. Consequentemente, a maioria tem aparência opaca ou turva, a menos que sejam muito diluídos. O desvio da luz por partículas coloidais, é conhecido como efeito Tyndall.
Coloides hidrofílicos e hidrofóbicos Os coloides mais importantes são aqueles nos quais o meio dispersante é a água. • Hidrofílicos: interagem com a água • Hidrofóbicos: não sofrem interação com a água
Coloides hidrofóbicos podem ser preparados em água apenas se são estabilizados de alguma forma.
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Estabilizando coloides hidrofóbicos
Remoção de coloides
Podem ser estabilizados pela presença de grupos hidrofílicos em suas superfície. Isto é possível adicionando ao coloide algum composto que tem uma parte hidrofóbica e outra hidrofílica.
As partículas do colide são pequenas demais para serem separadas por processos físicos (filtração, decantação etc).
Tais compostos tem a capacidade de emulsionar. Conhecidos como tensoativos ou surfactantes
Coagulação
Dialise
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