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Soluções químicas
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Solues
Unidades de Concentrao
Clculos estequiomtricos com solues
Definies Uma soluo uma mistura ou disperso homognea
de duas ou mais substncias (soluto e solvente) cujaproporo pode variar dentro de certos limites.
Soluo verdadeira disperses que apresentamdimetro das partculas dispersas inferior a 10Angstroms (10 ).
Solues coloidais- dimetro das partculas dispersassitua-se entre 10 e 1000 .
As solues podem ser de vrios tipos: lquido emlquido (l/l), slidos em lquidos (s/l), sendo estas duasbastante comuns, mas h ainda gs em lquido (g/l),gs em gs (g/g) e solues de slidos em slidos (s/s).
Unidades de Concentrao Para preparar uma soluo concentrada
ou diluda muito importante definir aconcentrao da soluo desejada.
A concentrao a relao entre aquantidade (massa, volume, quantidadede matria) de soluto e da quantidadede solvente ou quantidade de soluo.
Unidades de Concentrao
So exemplos de algumas unidades deconcentraes mais usuais em qumica:
Concentrao em gramas por litro (g/L)
Concentrao em mol por litro (mol/L)
Composio percentual (% m/m, % m/V, % V/V)
Concentrao em mol por litro (mol/L)
Antes de comearmos, vale lembrar que aunidade de contagem de tomos, ons emolculas de uma amostra de tamanho normal o mol.
Um mol de uma espcie (tomos, ons,molculas, etc.) a quantidade de matria quetem 6,0221421 x 1023 (constante de Avogadro)dessas espcies.
A massa em gramas de um mol de uma espciecorresponde sua massa molar.
Massa Molar
A massa molar (em g/mol) de uma substncia
sempre numericamente igual sua massa
molecular (em u).
Concentrao em mol por litro (mol/L)
Clculos para o preparo de 100 mL de soluo de CuSO4.5H2O com concentrao 0,2 mol/L
Determinar a massa molar (mm) do salhidratado: 249,69 g/mol
Calcular a quantidade de matria de sal nasoluo a preparar:
M =n
VL
n = VL.M
n = 0,20 mol. L-1
. 0,100 L = 0,020 mol
Concentrao em mol por litro (mol/L)
Clculo da massa de CuSO4.5H2O:
massa de CuSO4.5H2O = 249,69 g mol-1
. 0,020 mol
m = 4,994 g
Etapas da preparao de uma soluo de sulfato de cobre (II): (a)
pesagem do sal; (b) transferncia quantitativa do material pesado para o
balo volumtrico; (c) dissolver o slido por acrscimo de solvente,
girando o balo; (d) completar o volume da soluo at atingir a marca
de calibrao ou aferio, tampar e agitar para garantir mistura completa.
Exerccio
Fazer os clculos para a preparao de 250 mL de uma soluo 0,02 mol/L de NaCl.
Determinar a massa molar do sal : 58,44 g/mol.
Calcular a quantidade de matria de sal na soluo a preparar:
M =n
VL
n = VL.M
n = 0,020 mol. L-1
. 0,250 L = 0,005 mol
Exerccio
Clculo da massa de NaCl
massa de NaCl = 58,44 g mol-1
. 0,005 mol
m = 0,2922 g
Composio Percentual
cidos comuns de laboratrio socomercializados em solues concentradascom concentrao expressa emcomposio percentual em peso.
cido clordrico, por exemplo, pode serobtido comercialmente em soluesaquosas cuja concentrao 37% (m/m),com densidade 1,19 g/mL.
Clculos com Composio Percentual
Preparo de 100 mL de soluo de HCl 1,0 mol/L apartir de uma soluo estoque do cidoclordrico tem concentrao 20% (m/m) edensidade 1,09 g/mL.
Para preparar a soluo diluda de cidoclordrico (HCl), importante consultar o rtulodo frasco que contm a soluo concentrada(estoque) para se obter a densidade (m/V) e apercentagem (m/m) do cido na soluoconcentrada.
Clculos com Composio Percentual
Calcule a massa de HCl necessria para preparar 100 mL de soluo 1,0 mol/L :
Massa molar HCl = 36,46 g mol-1
Quantidade de matria de HCl na soluo:
1,0 mol L-1
. 0,100L = 0,10 mol
Massa de HCl
0,10 mol . 36,46 g mol-1
= 3,646 g
Clculos com Composio Percentual
Utilizando a densidade da soluo concentrada, determine o volume dessa
soluo que contm a massa de HClcalculada.
Clculos de Diluio A quantidade do soluto a mesma antes e
depois da diluio, j que em uma diluioapenas solvente adicionado.
A relao entre a quantidade de soluto esolvente, entretanto, sofre alterao.
Se estamos diluindo uma soluo cujaconcentrao expressa em mol/L, ento:
ninicial = nfinal A quantidade de matria (n) antes da diluio
igual a quantidade de matria aps a diluio.
Clculos de Diluio
Preparo de 10 mL de soluo de CuSO4.5H2O0,10 mol/L a partir de uma soluo estoquede concentrao 0,20 mol/L. Clculo dovolume de soluo estoque necessrio.
Clculos de Diluio
Minicial.Vinicial = Mfinal.Vfinal
0,20 mol/L . x L = 0,10 mol/L . 0,010 L
x = 0,005 L
Preparao de 250 mL de uma soluo 0,100 mol/L de CuSO4 por diluio
de uma soluo 1,00 mol/L de CuSO4: (a) pipetar 25 mL da soluo 1,00
mol/L com pipeta volumtrica; (b) transferir a alquota medida a um balo
de 250 mL; (c) adicionar gua at a marca de calibrao, tampar e misturar
para homogeneizar.
Estequiometria de SoluesClculo Estequiomtrico
Os coeficientes em uma equao qumicabalanceada podem ser interpretados tantocomo o nmero relativo de molculas (oufrmulas unitrias) em uma reao quantocomo a quantidade relativa de matria
2 H2 + O2 2 H2O
2 molculas 1 molcula 2 molculas
2 mols 1 mol 2 mols
Estequiometria de Solues
Ao trabalharmos com solues deconcentraes conhecidas:
usaremos a concentrao e o volume paradeterminar a quantidade de matria dossolutos;
efetuaremos os clculos estequiomtricos apartir da equao balanceada.
Gramas de A
Gramas de B
Use a
massa
molar de A
Use a
massa
molar de B
Quantidadede matria de A
Quantidadede matria de B
Volume ou concentrao de A
Volume ou concentrao de B
Unidades
Laboratoriais
Use
M= mol/L
Use
M= mol/L
Unidades
Qumicas
Unidades
Laboratoriais
Use os coeficientes
estequiomtricos de A e B
Esquema de procedimento usado para resolver problemas
estequiomtricos que envolvam unidades de massa medidas
(laboratrio), concentrao (em quantidade de matria) ou volume
Exerccio 1
Quantos gramas de Ca(OH)2 so necessrios paraneutralizar 25,0 mL de soluo 1,00 mol/L de HNO3?(Dado : massa molar do Ca(OH)2 = 74,1 g/mol)
Equao balanceada da reao de neutralizao:
2 HNO3 (aq) + Ca(OH)2 (s) Ca(NO3)2 (aq) + 2 H2O (l)
Quantidade de matria de HNO3 :
1L da soluo de HNO3 .............1,00 mol
0,025 L da sol. de HNO3 .............x mol
x = 2,5 x 10-3 mol de HNO3
Exerccio 1 A relao dos coeficientes da equao balanceada
estabelece que :
2 mols de HNO3 ..............1 mol Ca(OH)2:
2,50 x 10-3 mol HNO3 ..............X
X = 1,25 x 10-3 mol Ca(OH)2 Portanto, a massa de Ca(OH)2 pode ser calculada:
1,25 x 10-3 mol Ca(OH)2 x 74,1 g de Ca(OH)2 = 0,0926 g de Ca(OH)21 mol Ca(OH)2
Titulaes
Para determinar a concentrao de um soluto emuma soluo, geralmente se realiza uma titulao ,que envolve combinar uma amostra da soluoem anlise (titulado) com uma soluo reagentede concentrao conhecida (titulante), chamadade soluo padro.
Titulaes podem ser efetuadas usando reaescido-base, precipitao ou oxirreduo.
Titulao cido-Base Suponha que tenhamos uma soluo de HCl
de concentrao desconhecida e uma soluode NaOH cuja concentrao 0,100 mol/L.
Para determinar a concentrao dessasoluo de HCl, medimos 20,0 mL da soluoque so transferidos para um erlenmayer.
A soluo do titulante acondicionada emuma bureta, e dela gotejada sobre a soluodo cido at o ponto de equivalncia ouponto de viragem da titulao.
Titulao cido-Base Para que a titulao possa ser feita, necessrio
que se encontre algum modo de se perceber queo ponto de equivalncia foi atingido.
Para identificar o final da reao entre o titulantee o titulado so utilizadas as substnciasindicadoras, que apresentam cores distintas antese aps o trmino da reao qumica
Nessa titulao pode ser usado o indicadorfenolftalena que tem colorao rseo purpreoem meio bsico.
Mudana na aparncia de uma soluo contendo o indicador
fenolftalena quando a base adicionada: (a) antes do ponto
final a soluo incolor; (b) medida que o ponto final se
aproxima, uma colorao rosa-claro se forma onde a base
goteja; (c) No ponto final a soluo fica inteiramente rosa aps
agitao.
Titulao de HCl com NaOH
A reao do HCl com o NaOH tem relao de coeficientes estequiomtricos de 1:1
HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O(l)
Assim, ao final da titulao:
Quantidade de matria do titulante = Quantidade de matria do titulado
Equao 1
Titulao de HCl com NaOH Lembrando que concentrao molar da soluo
(M) igual quantidade de matria (n), em mol,dividida pelo volume (V), em litros, tem-se que:
Assim, a concentrao molar (M) da soluo queest sendo titulada pode ser calculada substituindo-se a Equao 2 na Equao 1:
Mtitulante . Vtitulante = Mtitulado . Vtitulado
Eguao 2
Titulao de HCl com NaOH
Na titulao em questo supondo que leu-sena bureta um volume de 21,5 mL ao final datitulao, a concentrao da soluo de HClpode ser calculada do seguinte modo:
Referncias
Brown, T. L.; LeMay,Jr., H. E.; Bursten, B. E.Qumica Cincia Central, 9 Edio,Traduo Robson Mendes Matos, PearsonPrentice Hall, So Paulo, 2005.
Qumica Geral Experimental Roteiro deExperimentos 2/2013- Organizada por GesleyAlex M. Veloso e colaboradores.