Soluções — Definições e Propriedades
Definições
Solução
Mistura homogênea de duas ou mais substâncias. A substância em menor quantidade (geralmente) é o soluto; a em maior quantidade é o solvente.
Classificação quanto à quantidade de Soluto
| Tipo | Definição |
|---|---|
| Insaturada | Abaixo do limite de solubilidade |
| Saturada | No limite de solubilidade (equilíbrio dinâmico) |
| Supersaturada | Acima do limite (metaestável — precipita com perturbação) |
Concentração e Coeficiente de Solubilidade
Principais Expressões de Concentração
| Grandeza | Símbolo | Fórmula | Unidade |
|---|---|---|---|
| Concentração molar (molaridade) | M ou c | mol L⁻¹ | |
| Molalidade | m | mol kg⁻¹ | |
| Fração molar | adimensional | ||
| % massa/massa | % (m/m) | % | |
| % massa/volume | % (m/v) | g/100mL |
IMPORTANT
Molaridade vs. Molalidade: molaridade depende de T (volume varia com T); molalidade é independente de T. Para propriedades coligativas, sempre use molalidade.
Coeficiente de Solubilidade
Quantidade máxima de soluto que se dissolve em 100 g de solvente a dada T e p.
Fatores que afetam a solubilidade:
| Fator | Efeito em sólidos | Efeito em gases |
|---|---|---|
| Temperatura ↑ | Geralmente ↑ (endotérmica) | ↓ (sempre — dissolução de gás é exotérmica) |
| Pressão ↑ | Negligível | ↑ (Lei de Henry) |
Curvas de Solubilidade
Representação gráfica da solubilidade em função da temperatura.
- A maioria dos sólidos: solubilidade aumenta com T
- Exceções: Ce₂(SO₄)₃, CaSO₄ — solubilidade diminui com T
- Todos os gases: solubilidade diminui com T
Leitura das curvas:
- Ponto sobre a curva → solução saturada
- Ponto abaixo da curva → solução insaturada
- Ponto acima da curva → solução supersaturada (instável)
Solubilidade de Gases em Líquidos — Lei de Henry
A solubilidade de um gás em um líquido é diretamente proporcional à pressão parcial do gás sobre a solução:
onde é a constante de Henry (dependente do gás e da T).
Aplicações:
- Garrafa de refrigerante: CO₂ dissolvido sob alta pressão → borbulha ao abrir (p cai)
- Mergulho: nitrogênio se dissolve no sangue sob alta pressão → "bends" se ascensão for rápida (descompressão)
Propriedades Coligativas
Dependem apenas da quantidade de partículas de soluto, não da natureza química.
Para soluto não volátil e não eletrólito:
1. Pressão de Vapor (Lei de Raoult)
onde = fração molar do soluto, = pressão de vapor do solvente puro.
2. Elevação do Ponto de Ebulição
3. Abaixamento do Ponto de Fusão (Crioscopia)
4. Pressão Osmótica
Constantes criosc./ebulioscópicas da água:
- K·kg·mol⁻¹
- K·kg·mol⁻¹
Para Eletrólitos — Fator de van't Hoff (i)
- : grau de dissociação
- : número de íons que o eletrólito produz
| Eletrólito | i (diluído) |
|---|---|
| NaCl → Na⁺ + Cl⁻ | 2 |
| CaCl₂ → Ca²⁺ + 2Cl⁻ | 3 |
| Glicose (não eletrólito) | 1 |
TIP
Osmose reversa (aplicar ) é usada para dessalinizar água do mar. A pressão osmótica da água do mar ≈ 27 atm — você precisa aplicar mais que isso para forçar a água a passar da solução concentrada para a diluída.