5930231 Química Geral
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5930231 – Química GeralAULA 31 – Equilíbrios físicos – solubilidade –
propriedades coligativas
Profa. Sof ia Nikolaou (bacharelado)
Prof. Antonio G. S. de Ol iveira Fi lho ( l icenciatura)
2º semestre de 2020
P . A t k i n s & L . J o n e s , P r i n c í p i o s d a Q u í m i c a , 5 o e d i ç ã o , e d i t o r a B o o k m a n
C a p í t u l o 9
B r o w n , Q u í m i c a : u m a c i ê n c i a c e n t r a l , 1 3 º e d i ç ã o
C a p í t u l o 1 3
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Do que se tratam as chamadas PROPRIEDADES COLIGATIVAS?
A presença de soluto ALTERA o equilíbrio entre duas fases da
matéria
• Equilíbrio sólido-líquido• Equilíbrio líquido-vapor
Um líquido em uma solução (ou seja, misturado com um soluto) tem pontos de fusão (PF) e de ebulição (PE) diferentes do líquido puro. Tem também mudança na sua pressão de vapor
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Primeiro vamos analisar, do ponto de vista molecular, o que ocorre durante a formação de uma solução
• SOLUBILIDADE: para que um sólido solubilize em um determinado solvente, as interações SOLUTO-SOLUTO que mantem a fase condensada unida (entalpia de rede, ou reticular, DHr) e algumas interações SOLVENTE-SOLVENTE precisam ser superadas e substituídas por novas interações SOLUTO-SOLVENTE
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Primeiro vamos analisar, do ponto de vista molecular, o que ocorre durante a formação de uma solução
• SOLUBILIDADE: para que um sólido solubilize em um determinado solvente, as interações SOLUTO-SOLUTO que mantem a fase condensada unida (entalpia de rede, ou reticular, DHr) e algumas interações SOLVENTE-SOLVENTE (DHsolv) precisam ser superadas e substituídas por novas interações SOLUTO-SOLVENTE (DHsol)
Quanto mais parecidas forem a natureza das interação soluto-solvente com as interações que sustentam a fase condensada, maior será a solubilidade de uma sólido
IDEIA DE QUE “SEMELHANTE DISSOLVE SEMELHANTE”
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FORMAÇÃO DE SOLUÇÃO ELETROLÍTICA
POR QUE ALGUNS COMPOSTOS
ORGÂNICOS SE DISSOLVEM EM ÁGUA?
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SOLUÇÃO SATURADA
• Uma solução saturada contêm a quantidade máxima de soluto que é possível ser dissolvida em um determinado volume de solvente, em uma dada temperatura. (SOLUBILIDADE MOLAR)
• Sabemos que uma solução está saturada quando o soluto dissolvido está em equilíbrio com seu sólido não dissolvido (corpo de chão ou corpo de fundo)
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Falando em temperatura – EFEITO DA TEMPERATURA NA DISSOLUÇÃO DE UM SOLUTO
• Para a maioria dos sólidos, um aumento de temperatura significa aumento de solubilidade.
• Por que, se vimos que o processo pode ser tanto endoquanto exotérmico...?
Não confundir velocidade de dissolução com aumento de solubilidade: a solubilidade aumenta quando o DHsol é positivo. Porém o aumento de 𝑇aumenta a velocidade com que uma quantidade de material é dissolvida, por que atua na quebra do retículo, processo SEMPRE endotérmico
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A DISSOLUÇÃO DO NaCl É ENDOTÉRMICA, MAS TAMBÉM É ESPONTÂNEA, COMO SABEMOS. Por que?
ENTROPIA
Mg2+
Na+
Cl–
Grandes; polarizam pouco as moléculas de água; esfera de solvatação menos organizada
1) Processo de quebra do retículo sólido aumenta a entropia do sistema2) Processo de solvatação diminui a entropia do sistema
pequenos; polarizam muito as moléculas de água; esfera de solvatação mais organizada
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E se o soluto for um gás?
PRESSÃO
Um gás na superfície de um líquido se comporta como se você estivesse jogando pedras sobre a água
LEI DE HENRY:
Valores tabelados
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E se o soluto for um gás?
TEMPERATURA
Um gás na superfície de um líquido se comporta como se você estivesse jogando pedras sobre a água
Não há um retículo a ser quebrado....a energia cinética é gasta no escape do gás do seio da solução
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FINALMENTE AS PROPRIEDADES COLIGATIVAS
• ABAIXAMENTO DA PRESSÃO DE VAPOR• AUMENTO DO PONTO DE EBULIÇÃO• ABAIXAMENTO DO PONTO DE CONGELAMENTO• OSMOSE
CÁLCULOS DE CONCENTRAÇÃO:
Para gases: pressão parcial
Para soluções: por que molaridade não serve? Relacionada com volume de solução.Volume é um parâmetro que se altera com a temperatura (e concentração)...!
Concentração molalmolalidade = número de mols de soluto / massa de solvente (kg)
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PROPRIEDADES COLIGATIVAS – ABAIXAMENTO DA PRESSÃO DE VAPOR DO LÍQUIDO
Lei de Raoult
Como a fração molar é sempre menor do que 1 na mistura, a pressão de vapor da solução é MENOR do
que do solvente puro!
Valida para soluções ideias
(LEI LIMITE)
ANALOGIA COM OS GASES
IDEAIS
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PROPRIEDADES COLIGATIVAS – ABAIXAMENTO DA PRESSÃO DE VAPOR DO LÍQUIDO
BASE TERMODINÂMICA
∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆
Introdução do soluto AUMENTA A DESORDEM do sistemas
Diminui o valor de energia livre de Gibbsda solução
Como no equilíbrio ∆𝐺 = 0
A energia livre do vapor também deve diminuir!!!!
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PROPRIEDADES COLIGATIVAS – AUMENTO DO PONTO DE EBULIÇÃO
DG do vapor não é alterado
Grande diferença devido à grande diferença na “organização” da fase
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PROPRIEDADES COLIGATIVAS – ABAIXAMENTO DO PONTO DE CONGELAMENTO DO LÍQUIDO
DG do sólido não é alterado
Pequena diferença devido à menor diferença na “organização” da fase
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PROPRIEDADES COLIGATIVAS – QUANTITATIVAMENTE
𝑖 fator de van´t Hoff𝑖 = 1 para soluto molecular𝑖 = 2 para NaClE assim por diante
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PROPRIEDADES COLIGATIVAS – OSMOSE
Nesse caso o equilíbrio alterado não é entre duas fases de uma mesma matéria, mas sim o equilíbrio de concentrações que se estabelece na interface de duas solução com concentrações diferentes
DIFUSÃO: quando duas soluções de concentrações diferentes entram em contato (sem barreira), o soluto se difunde para a solução de menor concentração até equilibrar a concentração da solução inteira
OSMOSE: quando há barreira (membrana semipermeável), o solvente migra para a região de maior concentração até que ocorra a equilibração das concentrações