Estudo quantitativo das soluções

1. http://www.ufjf.br/quimica/files/2015/11/Familia-dos-Gases-Nobres.ppthttp://www.ufjf.br/quimica/files/2015/11/Familia-dos-Gases-Nobres.ppt

2. Estudo quantitativo das soluções

3. O que são soluções? As soluções químicas são misturas homogêneas, ou seja, apresentam uma única fase de aspecto uniforme, formadas por duas ou mais substâncias, entre elas o soluto, a substância dissolvida, e o solvente, substância que dissolve. O exemplo mais conhecido de solução é a água com açúcar, onde a água é o solvente e o açúcar é o soluto.

4. Concentração Comum A concentração comum entre as soluções quantitativas, é a divisão existente entre a massa do soluto e o volume da solução. Fórmula: C = Concentração comum, cuja unidade no Sistema Internacional de Medidas (SI) é dada em g/L; m1 = massa do soluto em g; v = volume da solução em L.

5. Se em uma solução é dito que a concentração é de 70 g/L, então a cada litro existe uma massa dissolvida de 70 g do soluto. • Em nosso cotidiano a concentração é utilizada, através de um rótulo, para nos mostrar a composição de alimentos, materiais de limpeza e medicamentos. Exercício para aperfeiçoamento (retirado de https://exercicios.brasilescola.uol.com.br) Uma solução foi preparada dissolvendo-se 4,0 g de cloreto de sódio (NaCl) em 2,0 litros de água. Considerando que o volume da solução permaneceu 2,0 L, qual é a concentração da solução final? a) 2g/L b) 4g/L c) 6 g/L d) 8 g/L e) 10 g/L

6. Resolução

7. Densidade A densidade de uma solução pode ser calculada pela relação massa da solução/ volume da solução, que indicam a quantidade de gramas, quilos ou até toneladas para 1 milímetro, metro cúbico ou até litro. Um exemplo é dizer que uma mistura possui densidade igual a 0,5 g/ml, isso significa que a cada 1 ml estará contido 0,5 gramas da outra substância.

8. Exercício para aperfeiçoamento (retirado de brasilescola.uol.com.br) Qual a densidade em g/cm3 de uma solução de volume igual a 5 L e massa de 4000 g? Dados: 1 L = 1000 cm3 d = 4000g d = 4000g 0,8 g/cm3 _ _ 5000 cm3 5 L

9. Molaridade ou concentração molar É a quantidade do soluto (em menor quantidade e também em MOL), dissolvido em um volume de solução em LITROS (L). Existe uma fórmula para calcular a molaridade:

10. Onde: n1: É o número de mols V: É o volume da solução Se não houver o número de mols devemos realizar os seguintes passos: devemos dividir a massa do soluto pela massa molar do soluto para assim descobrirmos o número de mols, fórmula: n1 =m1/M1 m1- Massa molar do soluto M1- Massa do soluto

11. Fração molar É a divisão entre o número de mols do soluto ou do solvente ( em mols) pelo número de mols da solução ( em mols), fórmulas:

12. Onde: n1- Número de mols do soluto N - Número de mols da solução n2- Número de mols do solvente N- Número de mols da solução Observação: Quando não sabemos o “N” apenas somamos o número de mols do soluto com o do solvente.

13. Exercício de aperfeiçoamento Uma solução foi preparada pela dissolução de 40 g de naftaleno em 400 mL de benzeno líquido a 80 °C. Sabendo que a densidade do benzeno nessa temperatura é igual a 0,87 g.mL-1, qual é o valor da fração molar do naftaleno para essa solução? (Dados: massa molar do naftaleno: 128 g/mol; massa molar do benzeno: 78 g/mol). a) 0,0065 b) 0,56 c) 0,065 d) 0,65 e) 0,056

14. Resposta: Letra c). Para calcular a fração molar de um soluto em uma solução, devemos dividir o número de mol dele pelo número de mol da solução. Assim, devemos fazer os seguintes passos: OBS: Acompanhe no próximo slide a resolução do exercício para melhor compreensão

15. 1º Passo: Determinar a massa do benzeno. Como o exercício forneceu a densidade e volume dele, saber a massa é fundamental para determinar o número de mol: dbenzeno = mbenzeno Vbenzeno 0,87 = mbenzeno 400 mbenzeno = 348 g

16. 2º Passo: Determinar o número de mol do benzeno dividindo a massa calculada pela sua massa molar: nbenzeno = mbenzeno M benzeno nbenzeno = 348 78 nbenzeno = 4,4615 mol

17. 3º Passo: Determinar o número de mol do naftaleno dividindo a massa fornecida pela sua massa molar: nnaftaleno = mnaftaleno Mnaftaleno nnaftaleno = 40 128 nnaftaleno = 0,3125 mol

18. 4º Passo: Determinar o número de mol da solução somando todos os números de mol encontrados nos passos anteriores: nsolução = nbenzeno + nnaftaleno nsolução = 4,4615 + 0,3125 nsolução = 4,774 mol

19. 5º Passo: Determinar a fração molar do naftaleno dividindo o número de mol dele pelo número de mol da solução. Xnaftaleno = nnaftaleno nsolução Xnaftaleno = 0,3125 4,774 Xnaftaleno = 0,065

20. Molalidade A molalidade de uma solução pode ser calculada pela relação quantidade de soluto (mol)/ massa de solvente (kg), a concentração em quantidade de matéria por massa, como também é chamado, é representado pela letra W. A molalidade é útil, pois é uma medida de concentração que não necessita do volume para poder ser calculado, as medidas de molaridade (mol/L) e molalidade (W) são próximas numericamente.

21. Exercício de aperfeiçoamento (retirado de mundoeducacao.com.br) Assinale a alternativa que fornece o valor aproximado da concentração em mols de soluto por quilograma de solvente de uma solução de ácido fosfórico que apresenta 10 g de ácido em uma solução final de 100 g. (Dados: Massas atômicas: H = 1,0; P = 31,0; O = 16,0). a) 0,01 b) 0,001 c) 1,0 d) 102 e) 10,2

22. Resolução Massa molar do H3PO4 = 3 . 1 + 1 . 31,0 + 4 . 16,0 = 98 g/mol. W = 10g 98 g/mol . 100g W = 0,001 mol/g Visto que a resposta deve ser dada em mols por quilograma, temos: W = 1,0 mol/kg _ ~ ~

23. Parte por milhão Esta unidade é utilizada quando a quantidade de soluto da solução é muito pequena, tal cálculo é representado por ppm e a sua relação é de 1 parte do soluto/ 1000000 partes da solução. Os gases são expressos pelo ppm em volume enquanto os líquidos e sólidos são em massa. Um exemplo da utilização do ppm é para verificar poluição das águas com metais pesados, como o chumbo. Há também o caso das partes por bilhão (ppb) e as parte por trilhão (ppt), o cálculo é o mesmo a diferença está na quantidade de partes da solução.

24. Exercício de aperfeiçoamento (retirado de mundoeducacao.com.br) “De acordo com a padronização internacional, a água potável não pode conter mais do que 5,0 . 10-4 mg de mercúrio (Hg) por grama de água. Como essa quantidade máxima permitida de Hg pode ser expressa em ppm?” Resolução ppm = massa do soluto em mg massa do solvente em kg Então: ppm = 5,0 . 10-4 mg = 5,0 . 10-1 mg/kg = 5,0 . 10-1 ppm = 0,5 ppm 10-3 kg

25. Título em volume O título em volume assemelha-se muito ao cálculo do título em massa, ou só título, a diferença que agora ao invés da massa a relação será feita pelo volume do soluto/ volume total. Para transformar o resultado em porcentagem é preciso apenas multiplicá-lo por 100. Este cálculo é representado por “ Tv”.

26. Título em massa Quando calcular a massa do soluto (menor quantidade e em gramas) e dividir pela massa da solução(g), fórmula: T- Título m1- Massa do soluto MT- Massa da solução (total) Depois de fazer esse cálculo passa-se o resultado para porcentagem.

27. Exercício de aperfeiçoamento (retirado de brasilescola.uol.com.br) O vinagre é uma solução aquosa de ácido acético (CH3­COOH). Qual é o título em volume e a porcentagem em volume de 55 mL de ácido acético presente em 1 litro de vinagre? _ τv= V1 V τv= 55 mL 1000mL _ τv= 0,055 . 100% = 5,5%

28. Referência bibliográfica FOGAÇA , Jennifer. Exercícios sobre concentração comum. [S. l.], [201?]. Disponível em: https://m.exercicios.brasilescola.uol.com.br/exercicios-quimica/exercicios-sobre-concentracao-comum.htm#questao-1. Acesso em: 11 jun. 2019. FOGAÇA , Jennifer. Concentração comum de soluções. [S. l.], [2017-2019]. Disponível em: https://m.brasilescola.uol.com.br/quimica/concentracao-comum-c.htm. Acesso em: 11 jun. 2019. FOGAÇA , Jennifer. Partes por milhão (ppm). [S. l.], [201?]. Disponível em: https://m.brasilescola.uol.com.br/quimica/partes-por-milhao-ppm.htm. Acesso em: 11 jun. 2019. FOGAÇA , Jennifer. Exercícios de molaridade. [S. l.], [201?]. Disponível em: https://m.exercicios.brasilescola.uol.com.br/exercicios-quimica/exercicios-sobre-molalidade.htm. Acesso em: 11 jun. 2019.

29. FOGAÇA , Jennifer. Concentração de soluções químicas em ppm. [S. l.], [201?]. Disponível em: https://m.mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/concentracao-solucoes-quimicas-ppm.htm. Acesso em: 11 jun. 2019. DIAS, Diogo. Cálculos referentes a molalidade. [S. l.], [201?]. Disponível em: https://m.mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/calculos-referentes-molalidade.htm. Acesso em: 11 jun. 2019.