propriedades das soluções - files.alexfabiano.comfiles.alexfabiano.com/200000280-235cb24e68/aula -...
TRANSCRIPT
05/02/2016
1
Propriedades das Soluções
Prof. Alex Fabiano C. Campos
Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr ®
O Processo de Dissolução
• Uma solução é uma mistura homogênea de soluto (presente em menor quantidadede mols) e solvente (presente em maior quantidade de mols).
• Os solutos e solvente são componentes da solução.• No processo da preparação de soluções com fases condensadas, as forças
intermoleculares se tornam reordenadas.
05/02/2016
2
Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr ®
O Processo de Dissolução• Considere o NaCl (soluto) dissolvendo-se em água (solvente):
– as ligações de hidrogênio da água têm de ser quebradas,– o NaCl se dissocia em Na+ e Cl- (Deve ser vencida a energia reticular)– formam-se forças íon-dipolo: Na+ … -OH2 e Cl- … +H2O.– Dizemos que os íons são solvatados pela água.– Se água é o solvente, dizemos que os íons são hidratados.– A solvatação é mais intensa em íons de menor raio e maior carga.
Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr ®
05/02/2016
3
Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr ®
O Processo de Dissolução
Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr ®
• Há três fases de energia na formação de uma solução:– a separação das moléculas ou íons do soluto (H1) sempre endotérmica;– o afastamento das moléculas do solvente (H2) sempre endotérmica; e– a formação das interações soluto-solvente (H3) sempre exotérmica.
• Definimos a variação de entalpia no processo de dissolução comoHdissol = H1 + H2 + H3
• O Hdissol pode tanto ser positivo como negativo, dependendo das forçasintermoleculares envolvidas.
Energética do Processo de Dissolução
05/02/2016
4
Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr ®
Energética do Processo de Dissolução
DH1: separação dos íons ou moléculas do soluto.
DH2: afastamento das moléculas do solvente.
DH3: formação das interações entre soluto solvente.
No caso de compostos iônicos
No caso da interação íon-dipolo:
Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr ®
Energética do Processo de Dissolução
Se (H1 + H2) < H3 Dissolução exotérmica
Se (H1 + H2) > H3 Dissolução endotérmica
05/02/2016
5
Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr ®
Regra da SemelhançaSEMELHANTE DISSOLVE SEMELHANTE:
POLAR DISSOLVE POLARAPOLAR DISSOLVE APOLAR
• Se o Hdissol é demasiadamente endotérmico, não haverá a formação de umasolução.
Exemplos:
• NaCl em gasolina: as forças íon-dipolo são fracas, uma vez que a gasolina é apolar.Conseqüentemente, as forças íon-dipolo não são compensadas pela separação deíons.
• Água em octano: a água tem ligações de hidrogênio fortes. Não há forças atrativasentre a água e o octano para compensar as ligações de hidrogênio.
Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr ®
Fatores que Afetam a Solubilidade
1) Temperatura
Solubilidade
Temperatura
dissolução exotérmica
dissolução endotérmica
05/02/2016
6
Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr ®
Dissolução Sólido-Líquido Dissolução Gás-Líquido
Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr ®
Fatores que Afetam a Solubilidade
2) Interação Soluto - Solvente
05/02/2016
7
Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr ®
Fatores que Afetam a Solubilidade
3) Concentração da Solução
• Solução insaturada contém menos soluto do que o limite de solubilidade.• Solução saturada contém soluto na quantidade limite de solubilidade.• Solução saturada com corpo de fundo contém mais soluto que o limite de solubilidade,ocasionando a formação de um corpo de fundo (precipitado).• Solução supersaturada contém mais soluto que o limite de solubilidade, porém osistema mantém-se cineticamente homogêneo em condições especiais.
Formação do corpo de fundo
Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr ®
Supersaturação
05/02/2016
8
Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr ®
Fatores que Afetam a Solubilidade4) Pressão
• A solubilidade de um gás em um líquido é uma função da pressão do gás.
• Quanto maior a pressão, mais próximas as moléculas de gás estarão do solvente emaior a chance da molécula de gás atingir a superfície e entrar na solução.
– Conseqüentemente, 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.• Se Sg é a solubilidade de um gás num líquido, k é uma constante e Pg é a pressão
parcial de um gás num líquido, então, a Lei de Henry nos fornece:
Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr ®
Propriedades Coligativas
Abaixamento da pressão de vapor (Tonoscopia)• Os solutos não voláteis reduzem a habilidade das moléculas da superfície do solvente
de escaparem do líquido.• Conseqüentemente, a pressão de vapor é reduzida.• A taxa de redução da pressão de vapor é proporcional à quantidade de soluto.
05/02/2016
9
Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr ®
Abaixamento da pressão de vapor (Tonoscopia)• A Lei de Raoult: P é a pressão de vapor da solução, P2 é a pressão de vapor do
solvente puro e 2 é a fração molar do solvente:
Propriedades Coligativas
• A solução ideal: aquela que obedece à lei de Raoult.• A lei de Raoult falha quando as forças intermoleculares solvente-solvente e
soluto-soluto são maiores do que as forças intermoleculares soluto-solvente.• No caso de uma solução ideal em que tanto o soluto quanto o solvente são
voláteis, a pressão de vapor pode ser obtida pela soma das contribuições dapressão de vapor do solvente (Lei de Raoult) e do soluto (Lei de Henry).
Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr ®
Propriedades ColigativasElevação do ponto de ebulição (Ebulioscopia)
• A ebulição ocorre quando a pressão de vapor do solvente iguala-se ou supera apressão atmosférica.
• Quando da presença de um soluto não volátil, a pressão de vapor do solvente diminui.Consequentemente, uma temperatura mais alta será necessária para que hajaebulição.
05/02/2016
10
Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr ®
Propriedades ColigativasDiminuição do ponto de congelamento (Crioscopia).
• Quando da presença de um soluto não volátil, o processo de congelamento dosolvente é dificultado. Consequentemente, uma temperatura mais baixa seránecessária para que haja congelamento.
Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr ®
Propriedades ColigativasResumo
soluto não volátil
solvente puro solução
• Ocorre diminuição da pressão de vapor• Ocorre elevação da temperatura de ebulição• Ocorre abaixamento do ponto de congelamento
A intensidade dos efeitos coligativos depende somente da concentração do soluto.
05/02/2016
11
Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr ®
Osmose• Osmose: é o movimento de um solvente a partir de uma concentração baixa de
soluto para uma concentração alta de soluto.• Pressão osmótica (p): pressão a ser exercida na solução para evitar a osmose.
Quanto maior a concentração da solução, maior a pressão osmótica.
Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr ®