Soluções
A maioria das coisas em sua vida diária são misturas. O leite é uma mistura. O shampoo é uma mistura. O ar é uma mistura. Uma mistura consiste em duas ou mais substâncias que são misturadas, mas não quimicamente combinadas.
Existem dois tipos diferentes de misturas: heterogêneas e homogêneas. Em uma mistura heterogênea como molho ou sopa de macarrão de frango, as diferentes substâncias são distinguíveis umas das outras. Em misturas homogêneas , as diferentes substâncias no interior são indistinguíveis umas das outras. As propriedades físicas de uma mistura homogênea como o ar ou Gatorade são uniformes.
As soluções são misturas homogêneas feitas de um soluto e um solvente. Solutos são substâncias que se dissolvem. Os solventes são as substâncias que fazem a dissolução.
As soluções podem ser feitas de quaisquer duas fases da matéria. As soluções podem ser constituídas por gases dissolvidos em gases, ou sólidos dissolvidos em líquidos, ou líquidos dissolvidos em líquidos. Na maioria das vezes, as soluções são compostas de um soluto sólido e um solvente líquido. A água costuma ser chamada de solvente universal porque é capaz de dissolver tantas substâncias diferentes. Nesta lição, veremos exemplos de soluções feitas de solutos sólidos e água como solvente.
Uma das qualidades mais importantes de uma solução é sua concentração. Uma solução não é quimicamente combinada, portanto, pode ter diferentes quantidades de soluto dissolvidas no solvente. Mais soluto por solvente significa uma solução mais concentrada. Da mesma forma, menos soluto por solvente significa uma solução menos concentrada. A concentração de uma solução é mais frequentemente descrita em termos de molaridade. Molaridade é o número de moles de um soluto por litro de solução. Possui as unidades M ou mol / L.
A concentração de uma solução também pode ser descrita em termos de molalidade. Molalidade é a massa do soluto por quilograma de solvente.
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A unidade para molalidade é um m em itálico e minúsculo . A molalidade é útil ao realizar cálculos envolvendo os pontos de ebulição ou congelamento de soluções.
Por último, a concentração da solução também pode ser descrita por porcentagem em massa , que é a porcentagem em massa do soluto na solução. A porcentagem de massa pode ser calculada dividindo a massa do soluto pela massa da solução e multiplicando o resultado por 100%. A porcentagem de massa costuma ser usada na análise de soluções, como relatórios de qualidade da água.
Calculando a molaridade, a molalidade e a porcentagem de massa
Imagine que você trabalha para uma empresa fornecedora de produtos químicos e, para cada solução que criar, deve fornecer um relatório sobre a concentração em termos de molaridade, molalidade e porcentagem de massa.
Hoje, é preciso dissolver 85,58 g de sacarose (açúcar de mesa) em 1,5 L de água. A massa molar da sacarose é de 342,3 g por mole.
A primeira tarefa em nossa lista é calcular a molaridade para esta solução usando a equação de molaridade:
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Temos litros de solução dados a nós, mas devemos calcular o número de moles dados tanto a massa de sacarose quanto a massa molar de sacarose.
Para encontrar os moles de sacarose, dividimos a massa dada de sacarose pela massa molar de sacarose:
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Agora, dividimos nosso número de moles de soluto por nossos litros de solução para encontrar a molaridade:
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Nossa próxima tarefa é encontrar molalidade usando nossa equação de molalidade:
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Sabemos que temos 0,25 moles de soluto – acabamos de descobrir isso no problema anterior – e 1,5 litros de solvente. Devemos converter litros de solvente em quilograma de solvente. A densidade da água é de 1 kg / L, o que significa que a massa de um litro de água é igual a um quilograma. Temos 1,5 L de água, igual a 1,5 kg de água.
Agora dividimos nosso número de moles de soluto por quilogramas de solvente para encontrar a molalidade:
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Para determinar a porcentagem de massa da mesma solução, usaríamos a seguinte equação:
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Para isso, é fundamental ter as mesmas unidades de massa tanto para o soluto quanto para a solução. Vou usar gramas.
Temos 85,58 gramas de sacarose e 1,5 kg de água. Existem 1.000 g em 1 kg, então temos 1.500 g de água. Observe que adicionamos a massa do solvente à massa do soluto para encontrar a massa total da solução. Agora, colocamos essas informações em nossa equação e resolvemos.
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Terminamos nosso relatório e podemos passar para o próximo item.
Eletrólitos e não eletrólitos
A semelhança entre o termo ‘eletrólito’ e ‘eletricidade’ não é coincidência! Na década de 1880, o químico sueco Svante Arrhenius reconheceu que algumas soluções podiam conduzir eletricidade. Ele observou que o número de íons dissolvidos na solução está diretamente relacionado à força do potencial elétrico da solução. Os compostos que se dissolvem em íons e conduzem eletricidade em solução são conhecidos como eletrólitos . A maioria dos sais, ácidos e bases solúveis são eletrólitos.
Os compostos que se dissolvem na água, mas não conduzem eletricidade, são conhecidos como não eletrólitos . Os não eletrólitos são frequentemente compostos ligados covalentemente, como açúcares ou álcoois.
Nem todos os eletrólitos têm a mesma força. Eletrólitos que são fortes condutores de eletricidade são conhecidos como eletrólitos fortes . Exemplos de eletrólitos fortes incluem cloreto de sódio, ácido clorídrico e hidróxido de sódio.
Outros eletrólitos que conduzem mal a eletricidade são conhecidos como eletrólitos fracos . Substâncias como ácido acético, ácido cítrico ou amônia são eletrólitos fracos.
Substâncias Iônicas e Covalentes
Conforme mencionado no segmento de eletrólitos, os compostos que produzem íons em solução são os melhores eletrólitos. Os compostos que contêm íons são compostos iônicos. Os compostos iônicos são compostos com carga neutra feitos de um íon metálico positivo ligado por atração eletrostática a um íon não metálico negativo. Muitos compostos iônicos podem ser dissolvidos em água. Esses compostos iônicos são eletrólitos fortes. Outros compostos iônicos se dissolvem mal na água. Esses compostos iônicos são eletrólitos fracos.
É difícil prever se um composto iônico será ou não um eletrólito forte ou fraco sem uma pequena ajuda. Esta tabela de regras de solubilidade foi projetada para ajudar a determinar se um composto iônico se dissolverá em água ou não. A primeira coluna mostra um íon ou grupo de íons. A segunda coluna indica a solubilidade geral desses íons e a terceira coluna lista quaisquer exceções à solubilidade geral dos íons na primeira coluna. Por exemplo, todos os elementos do grupo 1 são solúveis, sem exceções. Os cloretos são geralmente solúveis, exceto quando na forma de cloreto de prata (AgCl), cloreto de mercúrio (II) (Hg 2 Cl 2 ) ou cloreto de chumbo (II) (PbCl 2 ).
| Íon | Solubilidade | Exceções |
|---|---|---|
| Elementos do grupo 1 (Li, Na, K etc.) | solúvel | Nenhum |
| Amônio NH 4 + | solúvel | Nenhum |
| Nitratos NO 3 – | solúvel | Nenhum |
| Cloretos Cl – | solúvel | exceto AgCl, Hg 2 Cl 2 e PbCl 2 |
| Sulfatos SO 4 -2 | solúvel | Nenhum |
| Carbonatos CO 3 -2 | insolúvel | exceto NH 4 + e aqueles formados a partir de elementos do Grupo 1 |
| Hidróxidos OH – | insolúvel | exceto aqueles formados a partir de elementos do Grupo 1 |
| Sulfetos S -2 | insolúvel | exceto NH 4 + e aqueles formados a partir dos elementos dos Grupos 1 e 2 |
Não eletrólitos são geralmente compostos covalentes, que são formados quando dois ou mais não metais se ligam pelo compartilhamento de elétrons. Embora alguns desses compostos, como o açúcar, possam se dissolver bem na água, eles geralmente não se dissociam para produzir íons. Alguns compostos covalentes, como o eletrólito fraco de amônia, podem fazer com que outros compostos formem íons, mas a própria amônia não se dissocia.
Resumo da lição
Uma mistura é quando duas ou mais substâncias ocupam o mesmo espaço, mas não são combinadas quimicamente. Uma solução é uma mistura homogênea de duas ou mais substâncias.
Uma das propriedades mais importantes de uma solução é sua concentração. A concentração pode ser expressa em termos de:
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Eletrólitos são substâncias que se dissolvem quebrando em íons em solução e conduzem eletricidade. As soluções eletrolíticas podem conduzir eletricidade. Soluções que se dissolvem na água, mas não conduzem eletricidade, não são eletrólitos.
Os compostos iônicos são geralmente eletrólitos. Os compostos covalentes são geralmente não eletrólitos.
Resultados de Aprendizagem
Depois de terminar esta lição, você será capaz de:
- Definir mistura, solução, soluto e solvente
- Diferencie entre misturas heterogêneas e homogêneas
- Explique as três maneiras de expressar concentração
- Descreva o que são não eletrólitos e eletrólitos fortes e fracos
- Resuma as diferenças entre compostos iônicos e covalentes