10/02/2014 1 Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri Bacharelado em Ciência e Tecnologia Diamantina - MG Prof a . Dr a . Flaviana Tavares Vieira Solução: é uma mistura homogênea de soluto e solvente. Solvente: Componente cujo estado físico é preservado. Soluto: Dissolvido no solvente. Observação: Se todos os componentes estiverem no mesmo estado físico,o solvente é aquele presente em maior quantidade. Exemplos de Soluções -Como soluções líquidas são as mais comuns, daremos atenção a elas. -Principal objetivo: examinar as propriedades físicas das soluções, comparando-as com as propriedades de seus componentes. O Processo de Dissolução -Uma solução é formada quando uma substância se dispersa uniformemente em outra. -As forças intermoleculares agem entre partículas de soluto e em moléculas de solventes. -Forças íon-dipolo predominam em soluções de substâncias iônicas em água.
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Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri
Bacharelado em Ciência e Tecnologia
Diamantina - MG
Profa. Dra. Flaviana Tavares Vieira
Solução: é uma mistura homogênea de soluto e
solvente.
Solvente: Componente cujo estado físico é
preservado.
Soluto: Dissolvido no solvente.
Observação: Se todos os componentes estiverem
no mesmo estado físico,o solvente é aquele
presente em maior quantidade.
Exemplos de Soluções
-Como soluções líquidas são as mais comuns, daremos
atenção a elas.
-Principal objetivo: examinar as propriedades físicas das
soluções, comparando-as com as propriedades de seus
componentes.
O Processo de Dissolução
-Uma solução é formada quando uma substância se
dispersa uniformemente em outra.
-As forças intermoleculares agem entre partículas de
soluto e em moléculas de solventes.
-Forças íon-dipolo predominam em soluções de
substâncias iônicas em água.
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Preparando uma Solução de NaCl em Água
A substância iônica NaCl se dissolve rapidamente em água porque
as interações atrativas entre os íons e as moléculas polares de H2O
superam a energia de rede de NaCl(s)
-Quando o NaCl é adicionado à água, as moléculas de água se
orientam na superfície dos cristais de NaCl.
-A extremidade positiva do dipolo da água é orientada no sentido
dos íons Cl- e a extremidade negativa do dipolo da água é orientada
no sentida dos íons Na+.
-As interações entre moléculas de soluto e de
solvente são solvente são conhecidas como
SOLVATAÇÃO.
-Quando é a água, as interações são conhecidas como
HIDRATAÇÃO.
-As atrações íons-dipolo entre os íons e as moléculas de água são
suficientemente fortes para puxar os íons de suas posições no cristal
Solubilidade, em gramas, de algumas substâncias
por 100g de água em diferentes temperaturas
Curvas de Solubilidade em função da temperatura
para algumas substâncias em água
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Mudanças de energia
e formação de solução
• Há 3 fases de energia na formação de uma solução:
– a separação das moléculas do soluto (H1),
– a separação das moléculas do solvente (H2) e
a formação das interações soluto-solvente (H3).
• Definimos a variação de entalpia no processo de
dissolução como
Hdissol = H1 + H2 + H3
• O Hsol pode tanto ser positivo como negativo,
dependendo das forças intermoleculares.
Mudanças de energia e
formação de solução
• A quebra de forças intermoleculares é
sempre endotérmica.
• A formação de forças intermoleculares
atrativas é sempre exotérmica.
Mudanças de energia e
formação de solução
• Para determinar se o Hdissol é positivo ou
negativo, consider-se os comprimentos de todas as
interações soluto-soluto e soluto-solvente:
– H1 e H2 são ambos positivos.
– H3 é sempre negativo.
– É possível termos tanto H3 > (H1 + H2)
quanto H3 < (H1 + H2).
Mudanças de energia e formação de solução
• Ex.: O NaOH adicionado à água tem Hdissol = -44,48
kJ/mol.
• O NH4NO3 adicionado à água tem Hdissol = + 26,4
kJ/mol.
• ‘Regra’: os solventes polares dissolvem solutos polares.
Os solventes apolares dissolvem solutos apolares.
Por quê?
-Se o Hdissol é demasiadamente endotérmico, não haverá a
formação de uma solução.
-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 de íons.
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Mudanças de energia e
formação de solução
– Água em octano: a água tem ligações de H
fortes.
– Não há forças atrativas entre a água e o octano
para compensar as ligações de H.
Formação de Solução,
Espontaneidade e Desordem
• Um processo espontâneo ocorre sem intervenção
externa.
• Quando a energia do sistema diminui (por exemplo,
deixar um livro cair e permitir que ele caia para uma
energia potencial mais baixa), o processo é
espontâneo.
• Alguns processos espontâneos não envolvem a
variação do sistema para um estado de energia mais
baixa (por exemplo, uma reação endotérmica).
Formação de Solução,
Espontâneidade e Desordem
• Se o processo leva a um maior estado de desordem,
então o processo é espontâneo.
• Exemplo: um mistura de CCl4 e C6H14 é menos
ordenada do que os dois líquidos separados.
Conseqüentemente, eles se misturam
espontaneamente, apesar do Hdissol ser muito
próximo de zero.
• Há soluções que se formam a partir de processos
físicos e outras por processos químicos.
Formação de Solução,
Espontaneidade e Desordem
Formação de Solução e Reações Químicas
• Exemplo: uma mistura de CCl4 e C6H14 é menos
ordenada.
• Considere:
Ni(s) + 2HCl(aq) NiCl2(aq) + H2(g)
• Observe que a forma química da substância sendo
dissolvida se alterou (Ni NiCl2).
• Quando toda a água é removida da solução, não se
encontra o Ni, apenas NiCl2·6H2O(s).
Conseqüentemente, a dissolução do Ni em HCl é um
processo químico.
Formação de Solução e Reações Químicas
• Exemplo:
NaCl(s) + H2O (l) Na+(aq) + Cl-(aq).
• Quando a água é removida da solução, encontra-se
NaCl. Conseqüentemente, a dissolução do NaCl é um
processo físico.
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• Dissolva: soluto + solvente solução.
• Cristalização: solução soluto + solvente.
• Saturação: a cristalização e a dissolução estão em
equilíbrio.
• Solubilidade: é a quantidade de soluto necessária para
formar uma solução saturada.
• Supersaturada: é uma solução formada quando
dissolve-se mais soluto do que em uma solução
saturada.
Soluções Saturadas e Solubilidade
Interações soluto-solvente
• Os líquidos polares tendem a se disssolver em solventes polares.
• Líquidos miscíveis: misturam-se em quaisquer proporções.
• Líquidos imiscíveis: não se misturam.
• As forças intermoleculares são importantes: água e etanol são miscíveis porque as ligações de hidrogênio quebradas em ambos os líquidos puros são reestabelecidas na mistura.
• O número de átomos de carbono em uma cadeia afeta a solubilidade: quanto mais átomos de C, menos solúvel em água.