Soluções Químicas, foram definidas em Química – Soluções, aqui iremos resolver alguns exercícios voltados para esse tema, vamos lá?
Questão 01 – Defina o termo solução. Quantos tipos de soluções são formados? Escreva brevemente sobre cada tipo com um exemplo.
Uma mistura homogênea de duas ou mais substâncias não reagentes cuja composição varia dentro de certos limites fixos, conhecida como solução. Assim, geralmente, o componente que está presente na maior quantidade é conhecido como solvente. Dessa maneira, o solvente determina o estado físico em que a solução existe. Um ou mais componentes presentes na solução além do solvente são chamados de solutos.
Quando as soluções contêm dois, três ou quatro componentes, são conhecidas como soluções binárias, ternárias ou quaternárias, respectivamente. Então, com base no estado físico dos componentes, as soluções são dos seguintes tipos:
- Quando tanto o soluto quanto o solvente estão no estado sólido. Exemplo: ligas.
- Quando o soluto é sólido e o solvente é líquido. Exemplo: soluções de açúcar ou sal.
- Quando o soluto é sólido e o solvente é gasoso. Exemplo: vapores de iodo no ar.
- Quando tanto o soluto quanto o solvente estão no estado líquido. Exemplo: álcool na água.
- Quando o soluto é líquido e o solvente é sólido. Exemplo: amálgama de zinco.
- Quando o soluto é líquido e o solvente é gasoso. Exemplo: vapor de água no ar.
- Quando tanto o soluto quanto o solvente estão no estado gasoso. Exemplo: ar.
- Quando o soluto é gasoso e o solvente é líquido. Exemplo: bebidas aeradas.
- Quando o soluto é gasoso e o solvente é sólido. Exemplo: dissolver gás em mineral.
Explicação um pouco mais detalhada dos tipos de soluções
- Soluções sólidas: Em soluções sólidas, tanto o soluto quanto o solvente estão no estado sólido. Assim, soluto é disperso uniformemente no solvente em uma escala atômica ou molecular. Exemplos de soluções sólidas incluem ligas metálicas, como aço inoxidável e latão, e soluções de polímero, como plásticos e borracha.
- Soluções líquidas: Em soluções líquidas, o solvente é um líquido e o soluto pode ser um gás, um líquido ou um sólido. Dessa maneira, o soluto se dissolve no solvente para formar uma mistura homogênea. Assim, exemplos de soluções líquidas incluem água salgada (sal dissolvido em água), café (cafeína dissolvida em água) e álcool (etanol dissolvido em água).
- Soluções gasosas: Em soluções gasosas, tanto o soluto quanto o solvente estão no estado gasoso. Então, o soluto se difunde uniformemente no solvente para formar uma mistura homogênea. Dessa maneira, exemplos de soluções gasosas incluem ar (oxigênio e nitrogênio dissolvidos em outros gases) e vapor de água (vapor de água dissolvido no ar).
Questão 2 sobre soluções – Dê um exemplo de uma solução sólida em que o soluto seja um gás.
Um exemplo de uma solução sólida em que o soluto é um gás é a dissolução de gases em minerais. Os minerais são frequentemente porosos e podem conter pequenas bolsas de gás que ficaram presas durante a formação do mineral. Assim, esses gases podem se dissolver na estrutura cristalina do mineral, formando uma solução sólida.
Assim, um exemplo específico é a dissolução de dióxido de carbono (CO2) em calcário (CaCO3). Dessa maneira, o calcário é um mineral comum que é formado a partir dos restos de organismos marinhos. Assim, quando esses organismos morrem, seus esqueletos de calcário se acumulam no fundo do oceano. Então com o tempo, esses sedimentos são compactados e endurecidos para formar calcário.
Dessa maneira, durante a formação do calcário, pequenas bolsas de CO2 podem ficar presas nos sedimentos. Este CO2 pode se dissolver na estrutura cristalina do calcário, formando uma solução sólida. Essa solução sólida é conhecida como calcário dolomítico.
Outro exemplo é a dissolução de metano (CH4) em gelo. O gelo pode conter pequenas bolsas de metano que ficaram presas durante a formação do gelo. Esse metano pode se dissolver na estrutura cristalina do gelo, formando uma solução sólida. Essa solução sólida é conhecida como gelo clatrato.
Questão 3 – O valor da constante de Henry (KH) é ______________.
(i) maior para gases com maior solubilidade.
(ii) maior para gases com menor solubilidade.
(iii) constante para todos os gases.
(iv) não relacionado à solubilidade dos gases.
Resposta:
A resposta correta é (i) apenas.
Explicação detalhada sobre as leis de Henry e soluções:
- A Lei de Henry estabelece que a quantidade de gás dissolvido em um líquido é diretamente proporcional à pressão parcial desse gás acima do líquido.
- A constante de Henry (KH) é a constante de proporcionalidade na Lei de Henry. Ela relaciona a concentração do gás dissolvido à sua pressão parcial.
- Um valor de KH mais alto indica uma relação mais forte entre a pressão parcial e a concentração. Isso significa que, para um determinado aumento de pressão, um gás com um KH mais alto se dissolverá mais do que um gás com um KH mais baixo.
Portanto, gases com maior solubilidade terão uma constante de Henry maior.
As opções (ii), (iii) e (iv) estão incorretas porque:
- (ii): Menor solubilidade implica uma relação mais fraca entre pressão e concentração, levando a um KH menor, não maior.
- (iii): KH não é constante para todos os gases; depende do gás específico e sua interação com o solvente.
- (iv): KH está diretamente relacionado à solubilidade dos gases.
Questão 4 – Considerando a formação, quebra e força da ligação de hidrogênio, preveja qual das seguintes misturas apresentará um desvio positivo da Lei de Raoult?
(i) Metanol e acetona.
(ii) Clorofórmio e acetona.
(iii) Ácido nítrico e água.
(iv) Fenol e anilina.
Resposta:
A mistura que apresentará um desvio positivo da Lei de Raoult é:
(i) Metanol e acetona.
Explicação detalhada:
Primeiramente, a Lei de Raoult, estabelece que a pressão parcial de um componente em uma solução ideal é igual ao produto de sua fração molar na solução e da pressão de vapor do componente puro naquela temperatura.
Nesse sentido, o Desvio Positivo: Uma solução apresenta um desvio positivo da Lei de Raoult quando a pressão de vapor real da solução é maior do que o previsto pela Lei de Raoult. Assim, Isso ocorre quando as forças atrativas entre as moléculas de soluto-soluto são mais fracas do que as forças atrativas entre as moléculas de solvente-solvente e as moléculas de soluto-soluto.
Ligação de Hidrogênio: A ligação de hidrogênio é uma forte força intermolecular que ocorre entre um átomo de hidrogênio ligado a um átomo altamente eletronegativo (como O, N, F) e outro átomo eletronegativo.
Soluções, metanol e Acetona:
- Tanto o metanol (CH3OH) quanto a acetona (CH3COCH3) podem formar ligações de hidrogênio devido à presença de grupos -OH.
- No entanto, em uma mistura, algumas ligações de hidrogênio entre as moléculas de metanol podem ser quebradas para formar interações mais fracas com as moléculas de acetona.
Impacto na Pressão de Vapor:
- A quebra das ligações de hidrogênio entre as moléculas de metanol reduz as forças atrativas que as mantêm juntas.
- Isso facilita o escape das moléculas de metanol para a fase vapor, levando a uma pressão de vapor total da solução maior do que o previsto pela Lei de Raoult (desvio positivo).
Outras opções:
- (ii) Clorofórmio (CHCl3) e acetona (CH3COCH3): Essas moléculas podem formar interações dipolo-dipolo fracas, mas não ligações de hidrogênio. Nesse sentido, a força de interação entre elas é provavelmente semelhante, levando a um comportamento mais próximo da Lei de Raoult.
- (iii) Ácido nítrico (HNO3) e água (H2O): Ambos formam fortes ligações de hidrogênio. Assim, a interação entre eles é provavelmente mais forte do que as interações individuais solvente-solvente, o que pode levar a um desvio negativo (menor pressão de vapor).
- (iv) Fenol (C6H5OH) e anilina (C6H5NH2): Ambos podem formar ligações de hidrogênio, dessa maneira, a interação entre eles pode ser comparável às individuais, resultando em um comportamento mais próximo da Lei de Raoult.
Questão 5 – Qual das seguintes afirmações é falsa?
(i) As unidades de pressão atmosférica e pressão osmótica são iguais.
(ii) Na osmose reversa, as moléculas de solvente movem-se através de uma membrana semipermeável de uma região de menor concentração de soluto para uma região de maior concentração.
(iii) O valor da constante molal de descenso crioscópico depende da natureza do solvente.
(iv) O rebaixamento relativo da pressão de vapor é uma grandeza adimensional.
Solução:
Assim, essa afirmação falsa é:
(i) As unidades de pressão atmosférica e pressão osmótica são iguais.
Explicação detalhada:
(Falso) (i) As unidades de pressão atmosférica e pressão osmótica são iguais.
- A pressão atmosférica é normalmente medida em unidades como pascal (Pa), bar ou atmosfera (atm).
- A pressão osmótica é medida em unidades de pressão como pascal (Pa) ou atmosfera (atm), mas também pode ser expressa em molaridade (M) ou molalidade (m) dependendo das unidades de concentração utilizadas.
Vamos as Verdadeiras
(ii) Na osmose reversa, as moléculas de solvente movem-se através de uma membrana semipermeável de uma região de menor concentração de soluto para uma região de maior concentração.
- A osmose reversa utiliza uma membrana semipermeável que permite a passagem de moléculas de solvente, mas não de partículas de soluto.
- Nesse sentido, ao aplicar pressão no lado com a concentração de soluto mais alta, a água é forçada a fluir através da membrana para o lado com concentração de soluto mais baixa.
(iii) O valor da constante molal de descenso crioscópico depende da natureza do solvente.
- A constante molal de descenso crioscópico (Kb) é uma propriedade de um solvente específico. Ela relaciona a mudança no ponto de congelamento de uma solução com a molalidade do soluto.
- Solventes diferentes terão valores de Kb diferentes.
(iv) O rebaixamento relativo da pressão de vapor é uma grandeza adimensional.
- O rebaixamento relativo da pressão de vapor é definido como a razão entre a diferença de pressão de vapor do solvente puro e da solução e a pressão de vapor do solvente puro.
- Essa razão é uma grandeza adimensional porque representa uma fração ou proporção.
