Concentração de soluções

Prof. Edson Nossol

Uberlândia, 02/09/2016

Química Geral

Solução: mistura homogênea, em nível molecular, de duas ou mais substâncias

O solvente é o meio em que uma outra substância, o soluto, está dissolvida

Concentração de uma solução: quantidade de soluto presente em dada quantidade de solvente ou solução

Molaridade , ou concentração molar, é a quantidade de soluto, em mols, por litro de solução

mols do soluto Molaridadde = –––––––––––––– litros de solução

• Uma solução 0,35 mol L-1 (e não 0,35 M) de sacarose contém 0,35 mol de sacarose em cada litro de solução

• Molaridade significa mols do soluto por litro de solução, e não por litro do solvente!

Preparando uma solução 0,01 mol L-1 de KMnO4

Pesar 0,01 mol (1,580 g) KMnO4.

Adicionar mais água até a marca

de 1 L.

Dissolver em água. Qual o volume? O importante é não

ultrapassar um litro

• Calcule a massa de NiSO4 presente em 200 mL de uma solução 6% de NiSO4. A densidade da solução é 1,06 g mL-1 a 25 °C.

• Quantos gramas de dicromato de potássio (K2Cr2O7) são necessários para preparar 250 mL de uma solução cuja concentração é 2,16 mol L-1?

• Exercício: Calcule a molaridade de uma amostra comercial de ácido sulfúrico 96,4%. Densidade H2SO4: 1,84 g mL-1. Massa molar H2SO4: 98,1 g mol-1

Diluição de soluções: preparação de soluções menos concentradas por meio de outras mais concentradas

Começamos e terminamos com

mesma quantidade de soluto

Adição de mais solvente

diminuiu a concentração

0,005 mol I2

0,10 L solução

= 0,050 mol L-1 I2

0,005 mol I2

0,50 L solução

= 0,010 mol L-1 I2

Diluição sucessiva de soluções: preparação de soluções menos concentradas por meio de outras mais

concentradas

Concentração (mol L-1)

Diluição

H2O H2O H2O H2O 1 mol L-1

0,1 0,01 0,001 0,0001

Cálculo da diluição

• Mols do soluto não mudam no processo de diluição

• Mols do soluto = M × V

• Dessa maneira …

Mconc × Vconc = Mdil × Vdil

mols de soluto antes da diluição

mols de soluto após a diluição

• Descreva como você prepararia 500 mL de uma solução 1,75 mol L-1 de H2SO4, a partir de uma solução estoque 8,61 mol L-1 de H2SO4.

Exercício: A concentração do ácido clorídrico comercial é 12,0 mol L-1. Qual o volume de ácido é necessário para preparar 4,50 L de uma solução 2,25 mol L-1 de ácido?

Cálculos envolvendo estequiometria de soluções com concentração

Exemplo: Encontre o volume de uma solução 0,505 mol L-1 de NaOH é necessário para reagir com 40,0 mL de H2SO4 0,505 mol L-1 de acordo com a reação abaixo:

H2SO4(aq) + NaOH(aq) → Na2SO4(s) + H2O(l)

Exercício: O zinco metálico reage com o HCl aquoso de acordo com a reação:

Zn(s) + HCl(aq) → ZnCl2(s) + H2(g)

Qual o volume de HCl 2,50 mol L-1 é necessário para converter completamente 11,8 g de Zn aos produtos? Zn: 65,39 g mol-1

Cálculos envolvendo estequiometria de soluções com concentração

Tarefa: A cisplatina, Pt(NH3)2Cl2, uma droga utilizada em quimioterapia no tratamento do câncer, pode ser preparada por meio da reação de (NH4)2PtCl4 com amônia em solução aquosa. Além da cisplatina, outro produto é NH4Cl.

(a)Escreva a equação balanceada para essa reação.

(b) Para que você possa obter 12,50 g de cisplatina, que massa de (NH4)2PtCl4 é necessária? Que volume de NH3 0,125 mol L-1 é necessário? Dados: Pt(NH3)2Cl2: 300,1 g mol-1; (NH4)2PtCl4: 373,0 g mol-1

R: 15,53 g e 666 mL

Ácidos e bases

Prof. Edson Nossol

Uberlândia, 02/09/2016

Química Geral

Acidus: azedo / Alkalis: cinzas de planta

Lavoisier (1776): oxigênio está presente em todos os ácidos

Davy (1810): hidrogênio presente

Arrhenius (1887): ácido: dissocia produzindo íons H+ base: dissocia produzindo íon OH-

Condutividade iônica

íons

eletrólito

Limitações da teoria Arrhenius

Água: ótimo solvente → atração eletrostática

HCl(g) → H+(aq) + Cl-(aq)

H2O

Limitações da teoria Arrhenius

Água: ótimo solvente → atração eletrostática

HCl(g) → H+(aq) + Cl-(aq)

H2O

H+ : raio 10-15 m Raio médio de

átomos ou íons: 10-10 m

Limitações da teoria Arrhenius

Água: ótimo solvente → atração eletrostática

HCl(g) → H+(aq) + Cl-(aq)

H3O+

H2O

Limitações da teoria Arrhenius

Água: ótimo solvente → atração eletrostática

HCl(g) → H+(aq) + Cl-(aq)

H2O

H+(H2O)21

Limitações da teoria Arrhenius

Água: ótimo solvente → atração eletrostática

HCl(g) → H+(aq) + Cl-(aq)

H3O+

NH3(g) → neutraliza ácidos Mas onde está o OH-???

Bronsted e Lowry (1923)

Ácido: é um doador de próton

Base: receptor de próton

H2O

Força ácidos de Bronsted

Somente pela concentração?

1 mol L-1 HCl(aq) → 1 mol L-1 H3O+(aq)

ionização total Ácido forte

1 mol L-1 CH3COOH(aq) → CH3COO-aq) + H3O+

(aq)

0,4 % de ionização Ácido fraco

𝑲𝒂 = 𝑯𝟑𝑶

+[𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶

−]

[𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑯]= 𝟏𝟎−𝟓

Força ácidos de Bronsted

HCl → H3O+(aq) + Cl-(aq) 𝑲𝒂 =

𝑯𝟑𝑶+

[𝑪𝒍−

]

[𝑯𝑪𝒍]= 𝟏𝟎𝟔

H2O

ácid

o f

ort

e

ácid

o f

raco

ácid

o m

uit

o

frac

o

dissociação

dissociação

parcial

dissociação ionização

ionização

ionização

Quanto mais forte for a base, mais fraco o seu ácido conjugado

Sorensen → Carlsberg

pH = - log [H3O+) pK = - log K

pKa + pKb= pKw

pKa < 0 ( Ka >> 1 ) = ácido forte

pKa > 0 ( Ka < 1 ) = ácido fraco

Ácido-base Lewis

Carvão mineral: 1,43% (9 usinas que produzem 1.530.304 KW)

SO2(g) → → → H2SO4 (l)

Presença de enxofre

CaO(s) + SO2(g)→ CaSO3(s)

várias reações

3 ton carvão = 1 MW / dia 1 g urânio = 1 MW/ dia

Reações de precipitação

Prof. Edson Nossol

Uberlândia, 02/09/2016

Química Geral

Formação de um produto pouco solúvel precipitado

AX + BY AY + BX

Metástese ou dupla troca

Pb(NO3)2(aq) + 2 KI(aq) -----> 2 KNO3(aq) + PbI2(s)

Formação de um produto pouco solúvel precipitado

Pb(NO3)2(aq) + 2 KI(aq) -----> 2 KNO3(aq) + PbI2(s)

Precipitado se forma: atração eletrostática entre os íons supera a tendência dos íons continuarem solvatados!

Uma solução contendo íons prata e nitrato, quando adiocionada a …

… uma solução contendo íons potássio e iodeto forma …

… um precipitado de iodeto de prata.

Qual a equação para essa reação? (Dica: quais espécies realmente reagiram?)

NO3-

Ag+

K+ I-

AgI

Regras de solubilidade

Regras de solubilidade

CdS PbS Ni(OH)2 Al(OH)3

Equações moleculares e equações iônicas

Pb(NO3)2(aq) + 2 KI(aq) -----> 2 KNO3(aq) + PbI2(s)

molecular

Pb2+(aq) + 2NO3

-(aq) + 2K+

(aq) + 2I-(aq) ---> 2K+

(aq) + 2NO3-(aq) + PbI2(s)

iônica

Pb2+(aq) + 2I-

(aq) ---> PbI2(s)

iônica simplificada

Exercício: Indique quais são os produtos obtidos e escreva as equações moleculares, íônicas e iônicas simplificadas para as seguintes reações em solução aquosa: (a) sulfato de sódio e nitrato de estrôncio (b) fosfato de potássio e nitrato de cálcio (c) perclorato de amônio e brometo de sódio