Introdução
Solução verdadeira é o nome dado a
dispersões cujo tamanho das partículas dispersas é menor que 1 nanômetro (0,000000001 m). A solução verdadeira caracterizada por formar um sistema homogêneo
(a olho nu e ao microscópio), por ser impossível separar o disperso do
dispersante por processos físicos convencionais. Os componentes de uma solução são: soluto e
solvente. O
soluto é a substância dissolvida no solvente, em geral, está em menor
quantidade na solução(1). Solvente é a substância que dissolve o soluto. Elas têm grande aplicação na atividade em laboratórios, seja em nível acadêmico, seja em nível industrial.
OBS: As dispersões são classificadas em soluções verdadeiras (0 a 1 nm), soluções coloidais (0 a 1000 nm) e suspensões (acima de 1.000 nm). Nosso tópico será apenas as soluções verdadeiras,as quais serão chamadas apenas de soluções.
Classificação das soluções quanto ao seu estado físico: podem ser sólidas, líquidas ou gasosas.
solução líquida: pelo menos um dos componentes encontra-se no estado líquido exemplos: refrigerantes, HCl 1M...
solução sólida: os componentes estão no estado sólido a temperatura ambiente exemplos: bronze que é uma liga de Cu+Sn, Ouro(Au) 18K é uma liga composta de (75%Au+12,5%Cu+12,5%Ag).
solução gasosa: todos os componentes se encontram no estado gasoso um bom exemplo é o nosso ar atmosférico, desde que seja filtrado para remover a poeira, basicamente composto por oxigênio 21%, nitrogênio 78%, gás carbônico 0,03% e mais seis gases 0,97% argônio, criptônio, hélio, neônio, radônio e xenônio.
Classificação das soluções quanto a solubilidade:
Cada substância possui seu coeficiente de solubilidade, oque isso quer dizer? A uma certa temperatura tem uma quantidade máxima de soluto que o solvente consegue dissolver.
Ex:Coeficiente de solubilidade do NaCl 36g/100mL Você consegue dissolver 36g do sal em 100mL á 25°C,mais que isso apresentará corpo de chão,ou seja, o que exeder as 36g vai se depositar no fundo do recipiente.
Solução insaturada: Ocorre quando dissolvemos uma quantidade menor de soluto do que o ponto de saturação, no exemplo do NaCl qualquer valor < 36g para 100mL de água dissolvidos tu obterá uma solução insaturada.
Solução saturada: É quando tu atinge o ponto de saturação,ou seja o valor máximo que o solvente consegue dissolver no exemplo do NaCl isso é atingido quando dissolvemos 36g em 100mL a 25°c.
Solução supersaturada: Ocorre quando conseguimos dissolver uma quantidade superior ao coeficiente de saturação sem corpo de chão, como assim?deste modo:
Imagine que eu aqueça a água um pouco e consiga dissolver 40g de NaCl e deixe esse recipiente resfriar lentamente eu conseguirei dissolver uma quantidade superior ao ponto de saturação caracterizando uma solução supersaturada.Pena que ela é muito instável qualquer agitação mais brusca ela precipitará o excesso.
OBS: E quando eu apenas adicionar uma quantidade superior ao coeficiente de saturação, eu terei uma solução supersaturada? Não você terá uma solução saturada com corpo de chão CERTO!!!!
Tipos de soluções:
Solução padrão: usadas para fins analíticos contendo uma quantidade exatamente conhecida de um reagente qualquer, na unidade de volume. Essa concentração é expressa com exatidão (quatro casas decimais).
Exemplo: HF 1,2580 M ,veremos em outro tópico como padronizar uma solução de concentração aproximada a partir de um padrão primário.
Soluções não padronizadas: usadas para fins não analíticos sendo sua concentração aproximada. Não é requerida a mesma exatidão, com relação as soluções padronizadas.
Exemplo: KOH 1,0 M
Unidades de concentração:
Tipos de soluções:
Solução padrão: usadas para fins analíticos contendo uma quantidade exatamente conhecida de um reagente qualquer, na unidade de volume. Essa concentração é expressa com exatidão (quatro casas decimais).
Exemplo: HF 1,2580 M ,veremos em outro tópico como padronizar uma solução de concentração aproximada a partir de um padrão primário.
Soluções não padronizadas: usadas para fins não analíticos sendo sua concentração aproximada. Não é requerida a mesma exatidão, com relação as soluções padronizadas.
Exemplo: KOH 1,0 M
Unidades de concentração:
Podemos estabelecer diferentes relações entre a quantidade de soluto, de solvente e de solução. Tais relações são denominadas genericamente concentrações.
a) Concentração comum (C)
Também chamada concentração em g/L (grama por litro), relaciona a massa do soluto em gramas com o volume da solução em litros.
C = m1/V(L)
A unidade utilizada é g/L mas encontramos em g/mL, g/cm3
Neste exemplo temos 50 g de sulfato de níquel para 1 L desta solução.
b) Densidade da solução (D)
Relaciona a massa e o volume da solução:
Você já deve ter se feito a seguinte pergunta: Por que um iceberg não afunda? a resposta está na densidade dele, o gelo apresenta uma densidade inferior a da água no estado líquido.
c) Concentração Molar
ou Molaridade
Relaciona o número de mols do soluto com o volume de solução:
M = n/V onde n = m1/MM juntando as duas
M = m1/MM.V
A unidade utilizada é mol.L-1.
d)Título relaciona a
massa do soluto com a massa da solução.
T=
m1/ m
Exemplo:
Qual
o título de uma solução de ácido
clorídrico que apresenta 436,6 g de soluto e 743,4 g de solvente?
Ora m1= 436,6g,
m2= 436,6g + 743,4g logo o T= 0,37 ou 37%
Onde:
m1=
massa do soluto
m2= massa do solvente
m=massa
da solução(m1 +m2)
V=
volume da solução
MM=
massa molar
(retirado da tabela periódica somando a massa de cada elemento químico da
fórmula do soluto, exemplo: NaOH MM = 23 + 16 +1 = 40 g/mol)
Uma grande dúvida que surge nos acadêmicos é o cálculo de solução envolvendo líquidos, pois geralmente eles envolvem cálculo de título ex: HCl P.A 37% , NH4OH 32%...,para tentar auxiliar nesse sentido segue abaixo o procedimento para um preparo de uma solução de Ácido clorídrico com concentração Molar 0,1 mol.L-1 e uma solução de Hidróxido de sódio com concentração Molar 0,1 mol.L-1.
Materiais:
Balão volumétrico 1000 mL
Becker de 100 mL
Pêra
Pipeta graduada 10 mL
Pipeta Pasteur
Conta gotas
Bastão de vidro
Funil comum
Frasco plástico para estocar a solução de NaOH(2) cap. 1000 mL
Frasco vidro âmbar para estocar solução de HCl(3) cap. 1000 mL
Balança analítica
Espátula
Reagentes:
HCl 37%
NaOH P.A
Água destilada
Métodos:
Procedimento1: (preparação
de 1000 mL de HCl 0,1 mol.L-)
Calcula-se o
volume a ser utilizado para o preparo do HCl, vou demonstrar de duas maneiras CERTO!!!
Dados do HCl: MM
36,5 g/mol, pureza 37% e densidade 1,18 g/mL
Primeira maneira!!!
Calculando a
massa da solução:
d = m/V 1,18g/mL = m/1000mL m= 1180 g ou seja a massa de todo
frasco é de 1180g.
Agora através da
formula do título podemos calcular a massa de HCl na solução deste modo:
T=
m1/m 0,37= m1/1180g m1= 436,6 g então em 1L de solução
de HCl 37% temos 436,6g de HCl logo aplicando na fórmula da molaridade temos:
M
= m1 / MM.V
͢͢ M= 436,6g/36,5g/mol.1L
M= 11,96 mol.L-1
M= 11,96 mol.L-1
Então em 1L de
HCl 37% temos 11,97 mol de HCl agora a pergunta é quantos mL devo pipetar desta
solução para preparar 1L de uma solução 0,1 M?
É só aplicar na fórmula M1.V1= M2.V2 da seguinte maneira: que volume V1 devo pipetar de uma
solução 11,97 M para obter 1000 mL de uma solução 0,1 M Jogando na fórmula:
11,96M.V1 = 0,1M . 1000mL V1= 8,4mL
Segunda maneira!!!
Queremos preparar 1L 0,1M, então aplicando na fórmula da molaridade temos o seguinte raciocínio:Que massa de ácido eu necessito para preparar 1L na concentração de 0,1M? aplicando na fórmula:
M = m1/MM.V
0,1M= m1/36,5.1L m1=3,65g
Bem mas como pipetar 3,65g de HCl?Simples é só aplicarmos na fórmula da densidade com o seguinte raciocínio: Que volume V devo pipetar de um ácido com densidade 1,18g/mL para conter 3,65g desse ácido? aplicando na fórmula:
d = m/V
1,18g/mL= 3,65g/V V=3,1mL
Caso nosso ácido fosse 100% nossos cálculos terminavam por aqui,porém ele é 37% então vamos ter mais um cálculo assim:
Vamos fazer uma relação volume volume já que para cada 100mL do HCl P.A eu tenho 37 mL do ácido e 63mL do solvente, assim:
37 mL -----------------100mL
3,1mL ----------------- X
X= 8,4mL
Portanto devemos pipetar 8,4 mL da solução concentrada e avolumar para 1000 mL assim obtendo a concentração de 0,1M desejada.CERTO!!! Os cálculos envolvendo título vão sempre assim, portanto devemos sempre ter estas fórmulas em mente!!!
Obs: Antes do procedimento experimental cabe salientar sobre um erro comum que acontece em laboratórios, o chamado erro de paralaxe que está associado ao modo de posição da visão ao acertar o menisco no traço de referência nas vidrarias volumétricas.
O procedimento adequado está na linha central o menisco deve ser visualizado na altura dos olhos.Outra observação importante é que caso necessite levantar a vidraria volumétrica para acertar o volume a mesma nunca deve ser "agarrada" pela parte inferior, pois a temperatura da mão pode ocasionar uma dilatação no líquido causando um erro no volume final.
Menisco: ângulo formado pelo líquido com as paredes da vidraria, pode ser côncavo ou convexo exemplo: Hg2 , depende da natureza da substância, normalmente são côncavos.
OBS: No caso da solução ser muito escura devemos tomar como referência a parte superior do menisco,ou seja as bordas.
Procedimento
experimental:
Coloca-se
em um balão volumétrico de 1000 mL, uma alíquota de água destilada, adiciona-se
8,4 mL de HCl P.A(4) com auxílio da pipeta graduada e pêra de sucção em capela de exaustão, completa-se com
água destilada até o traço de referência do balão, cuidando para que o menisco (ângulo
formado pelo liquido com as paredes do balão), tangencie-o, a adição final de
água destilada deve ser feita com pipeta Pasteur para evitar que passe do traço
de referência. Tampa-se o balão, agita-se e inverte-se por pelo menos 10 vezes
para homogenizar o sistema. Transferi-se a solução preparada com auxílio de um funil ao recipiente de vidro âmbar, identifica-se com nome do ácido,
concentração, data de preparo e responsável pela preparação.
Procedimento 2:
(preparo de 1000 ml da NaOH 0,1 mol.L-1)
Calcula-se a
massa a ser utilizado para o preparo do NaOH:
Dados do NaOH :
MM 40 g/mol
Muito fácil, quando é sólido puro é só aplicar direto na fórmula da molaridade, assim:
M = m1 / MM.V
0,1mol/L = m1 / 40 g/mol x1L
m1= 4,0 g
Procedimento
experimental:
Pesa-se
no Becker quantitativamente 4,0g de NaOH P.A(4) em balança analítica anteriormente calibrada. Adiciona-se água destilada ao Becker,
dissolve-se com auxílio de um bastão de vidro até que o soluto esteja
completamente dissolvido na solução, esfria-se em capela, transfere-se para o
balão volumétrico de 1000 mL, completa-se com água destilada até o traço de
referência do balão, cuidando para que o menisco formado pela solução tangencie-o, a adição final de água destilada
deve ser feita com pipeta Pasteur. Tampa-se o balão, agita-se e inverte-se por
pelo menos 10 vezes. Transferi-se a solução preparada com auxílio de funil ao
recipiente plástico, identifica-se com nome da base, concentração, data de
preparo e responsável pela preparação.
Diluição de soluções:
Veremos agora como fazer uma diluição de uma solução:
Vamos pegar como exemplo 1 L de de uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) 3M, apartir desta preciso fazer 1L de uma solução 2,5M como proceder??
Bem Simples!! é só aplicar na fórmula da diluição com o seguinte raciocínio: Que volume V1 devo pipetar de uma solução 3M para preparar 1L de uma Solução 2,5M assim:
M1.V1= M2.V2
3M.V1=2,5M.1000mL
V1= 833,3mL
Logo meço este volume, transfiro-o quantitativamente para um balão volumétrico de 1000mL e completo o volume com água destilada.
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