Técnico em Química / 20081 Físico Química A Professor: João Luiz de Oliveira Professora Sueli Noriko Kariatsumari 1º. Técnico em Química/ 2008 Nome do aluno________________________________________ Técnico em Química / 2008 2 UNIDADE 1 MASSAS UNIDADE DE MEDIDA Unidade de medida de uma grandeza é a quantidade-padrão dessa grandeza, estabelecida arbitrariamente, mas de forma conveniente. MASSA ATÔMICA Para medir as massas de átomos parece ser lógico que devamos escolher a massa de um átomo como padrão. E isso foi feito. Escolheu-se, inicialmente, o átomo mais leve que existe, o hidrogênio, e à sua massa deu-se o nome de unidade de medida de massa de átomo. O símbolo dessa unidade era u.m.a. Então: 1 u.m.a. = m H = massa de 1 átomo de hidrogênio. Dizer que a massa atômica do cálcio era 40 u.m.a. significava que a massa de 1 átomo de cálcio e 40 vezes a de 1 átomo de H. A determinação das massas atômicas era feita por métodos físicos, mas principalmente com o auxílio de reações químicas. Mas o hidrogênio não reagia com muitos elementos químicos. Como o oxigênio reage com a maior parte dos elementos químicos, optou-se pela mudança referencial, adotando-se então o átomo de oxigênio como padrão, ao qual se atribuiu a massa atômica 16. 1 u.m.a. = (1/16).m O Dizer que a massa atômica do cálcio era 40 u.m.a. significava que a massa de 1 átomo de cálcio é 40 vezes 1/16 da massa de 1 átomo de O. Com a descoberta dos isótopos, essa teoria foi derrubada. Em 1961 optou-se pela mudança do referencial, adotando-se então o isótopo 12 do carbono, ao qual se atribuiu a massa atômica 12. Essa resolução unificou as escalas, e a unidade passou a ser denominada unidade específica de massa atômica, adotando-se como símbolo u. 1 u = (1/12). m C 12 Massa Atômica: é a massa do átomo, que indica quantas vezes o átomo é mais pesado que 1/12 do átomo do carbono-12, medida em unidade de massa atômica (u). MASSA MOLECULAR É a massa da molécula, que indica quantas vezes a moléculas é mais pesada que 1/12 do átomo de carbono-12, medidas em unidade de massa atômica (u). Como a massa de uma molécula é igual à soma das massas dos átomos que a constituem, a massa molecular é, também, igual à soma das massas atômicas de todos os átomos que formam a molécula. Exemplos: H 2 O = 2.1 + 1.16 = 18u SO 3 = 1.32 + 3.16 = 80u Na 2 CO 3 = 2.23 + 1.12 + 3.16 = 106u Ca(OH) 2 = 1.40 + 2.16 + 2.1 = 74u Técnico em Química / 2008 3 EXERCÍCIOS 1) Calcular as massas moleculares das seguintes substâncias: a) C 12 H 22 O 11 – sacarose. (342 g) b) C 2 H 4 O 2 – ácido acético (60 g) c) HNO 3 – ácido nítrico (63 g) d) H 2 SO 4 – ácido sulfúrico (98 g) e) Ca 3 (PO 4 ) 2 – fosfato de cálcio (310 g) f) Fe 2 (SO 4 ) 3 – sulfato férrico (399,6 g) g) Fe 2 P 2 O 7 – pirofosfato ferroso (285,6 g) h) NH 4 OH – hidróxido de amônio (35 g) i) Al 2 (SO 4 ) 3 – sulfato de alumínio (342 g) j) Zn(OH) 2 – hidróxido de zinco (99,4 g) MOL É a quantidade de matéria de um sistema que contém 6,02 . 1023 entidades elementares (átomos, moléculas ou íons), pois esse é o número de átomos contidos em 0,012 kg de carbono-12. MASSA MOLAR É a massa que contém 1 mol (6,02 . 1023 moléculas). A unidade mais usada é g ou g/mol. A massa molar de uma substância é numericamente igual à sua massa molecular. Exemplo: Massa molecular de H 2 O = 18u Massa molar da H 2 O = 18 g/mol Um mol de moléculas, ou seja, 6,02 . 1023 moléculas de água, pesa 18 g. Observação: O cálculo do número de mols pode ser feito através da fórmula: n = m/M onde: n = nº de mols m = massa M = massa molar VOLUME MOLAR É aquele ocupado por 1 mol de moléculas de qualquer gás nas CNTP ( temperatura de 0ºC ou 273K, pressão de 1 atm ou 760 mmHg). Experimentalmente, verificou-se que 1 mol de moléculas de qualquer substância no estado gasoso ocupa o volume de 22,4L, nas CNTP. Técnico em Química / 2008 4 EXERCÍCIOS 1) A anfetamina é um remédio utilizado por pacientes que sofrem de depressão. A dose diária indicada é de 10 mg de benzidrina (C 9 H 13 N). Calcule: a) a massa molar da benzidrina. b) mol de matéria de benzidrina que se encontra nos 10 mg. 2) O óxido de zinco (ZnO) é muito útil em preparados cosméticos, possui propriedades antimicrobianas e cicatrizantes, além de servir como bloqueador solar. Se prepararmos um bloqueador caseiro e acrescentarmos 10g de oxido de zinco pulverizado, qual seria a quantidade de mols encontrada nesse bloqueador? 3)Algumas pessoas usam produtos que dão à pele uma tonalidade bronzeada, sem precisar tomar sol. Neles há uma substância chamada DHA – diidroxiacetona (C 3 H 6 O 3 ). O bronzeamento é uma combinação química entre o DHA e a ceratina (proteína encontrada na pele).Qual seria o mol de molecular de DHA encontradas em um recipiente de aproximadamente 120 g desse produto? 4)A cafeína é um excitante do sistema nervoso, portanto beber café é desaconselhável a pessoas nervosas e excitáveis. O Comitê Olímpico Internacional (COI) proíbe altas doses de cafeína. Atletas olímpicos com mais de 12 mg de cafeína por mL de urina podem ser desqualificados da competição. Agora responda às questões a seguir, sabendo que a fórmula molecular da cafeína é C 8 H 10 O 2 N 4 . H 2 O. a) Calcule a massa molar da cafeína. b) Qual seria a quantidade em mols de cafeína encontrada em 12 mg de cafeína? 5) A substância peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ), mais conhecida como água oxigenada, é instável e se decompõe formando água e oxigênio. Esse oxigênio liberado reage com a melanina, quebrando suas moléculas e alterando a cor dos fios. Uma pessoa que deseja descolorir os cabelos utilizou 0,588.10-1 mol de água oxigenada. Determine a massa do peróxido. 6) O enxofre (S) é um elemento classificado como não-metálico. É essencialmente pela presença de seus átomos nos combustíveis que existe o fenômeno das chuvas ácidas. Determine a massa de enxofre que existem em 16 mol de enxofre? 7)Um recipiente fechado contém 140 g de ozônio (O 3 ). Determinar o volume ocupado nas CNTP por esse gás. 8)Descobrir a massa, em gramas, de 5,6 L de CO 2 nas CNTP. 9)Calcular a massa de moléculas do gás C 2 H 6 que nas CNTP ocupam 28 L. 10)Determinar a massa, em gramas, e o volume nas CNTP de 0,55 mol de propano C 3 H 8 . Técnico em Química / 2008 5 UNIDADE 2 SOLUBILIDADE Quando fazemos uma mistura de duas espécies químicas diferentes, ode ocorrer a disseminação, sob forma de pequenas partículas, de uma espécie na outra. Havendo disseminação, obteremos um sistema que recebe o nome de dispersão. Na dispersão, a espécie química disseminada na forma de pequenas partículas é chamada de disperso, enquanto a outra espécie é chamada de dispersante ou dispergente. De acordo com o diâmetro médio das partículas do disperso, a dispersão se classifica em: 1) Solução: dispersão em que as partículas do disperso apresentam um diâmetro médio de até 10 A (angstron). Nas soluções, o disperso recebe o nome de soluto e o dispersante, solvente. Exemplo: mistura de açúcar e água. 2) Dispersão coloidal : dispersão em que o diâmetro médio das partículas do disperso dica compreendido entre 10 A e 1000 A. Exemplo: fumaça, neblina e geléia. 3) Suspensão: dispersão em que o diâmetro médio das partículas do disperso é superior a 1000 A. Na suspensão, o disperso é sólido e o dispersante, líquido. Exemplo: leite de magnésia. 4) Emulsão: dispersão em que o diâmetro médio das partículas do disperso é superior a 1000 A. Na emulsão, tanto o disperso quanto o dispersante são líquidos. Exemplo: leite e maionese. Nesse capitulo, vamos fixar o nosso estudo nas soluções. Nas soluções, o processo de dissolução ocorre porque as moléculas do solvente bombardeiam as partículas periféricas do sólido, arrancando-as e mantendo-as dispersas, devido principalmente ao fenômeno da solvatação, ou seja, a partícula arrancada fica rodeada por moléculas do solvente. Observe no esquema abaixo, a dissolução do cloreto de sódio (NaCl): do sólido e temperatura. O processo de dissolução depende dos seguintes fatores: concentração, estado de subdivisão Técnico em Química / 2008 6 COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE Entende-se por coeficiente de solubilidade (CS), a quantidade geralmente em gramas, necessária do soluto para formar, com uma quantidade-padrão (geralmente em litros) do solvente, uma solução saturada, em determinadas condições de temperatura e pressão. Em outras palavras, o CS é a quantidade máxima de soluto que se pode dissolver em uma quantidade padrão de solvente. A variação do coeficiente de solubilidade da substância em função da temperatura pode ser avaliada graficamente, através das curvas de solubilidade. As curvas de solubilidade são gráficos que indicam o coeficiente de solubilidade de uma substância em função da temperatura. Veja abaixo a curva de solubilidade do nitrato de potássio (KNO 3 ): Analisando o gráfico, podemos dizer: A região I corresponde às soluções insaturadas, ou seja, qualquer ponto dessa região indica que a massa de KNO 3 dissolvido é menor que o coeficiente de solubilidade. Trata-se de soluções diluídas e concentradas. A região II corresponde às soluções supersaturadas, ou seja, qualquer ponto dessa região indica que a massa de KNO 3 dissolvido é maior que o coeficiente de solubilidade. Trata-se de soluções instáveis. A curva de solubilidade é a fronteira entre as regiões I e II e qualquer ponto dessa curva indica que a massa de KNO 3 dissolvido é igual ao coeficiente de solubilidade. Trata-se das soluções saturadas. Técnico em Química / 2008 7 Observe o gráfico abaixo: Podemos perceber que, geralmente, a solubilidade aumenta com a temperatura. Há substâncias em que esse aumento é bastante acentuado, como o KNO 3 , em outras é quase imperceptível, como o NaCl. No entanto, existem substâncias em que a solubilidade diminui com o aumento da temperatura. Podemos perceber que também existem casos em que curva apresenta mudança brusca de direção. Isso acontece na temperatura correspondente à dissociação dos sais hidratados. É o que acontece com o cloreto de cálcio, por exemplo: CaCl 2 . 6 H 2 O CaCl 2 . 4 H 2 O (30ºC) CaCl 2 . 4 H 2 O CaCl 2 . 2 H 2 O (45ºC). Exercícios 1) A curva de solubilidade do KNO 3 em função da temperatura é dada a seguir. Se, a 20ºC, misturarmos 50g de KNO 3 com 100g de água,quando for atingido o equilíbrio teremos: a) uma solução insaturada. b) uma solução saturada, sem precipitado. c) uma solução saturada, com 35g de precipitado. d) uma solução saturada, com 20g de precipitado. e) uma solução saturada, com 15g de precipitado. Técnico em Química / 2008 8 2) A solubilidade da sacarose em água, a 20ºC, é igual a 200g/100g de H 2 O Assinale a alternativa em que os componentes constituem uma solução insaturada, a 20ºC. Água 50g 400g 20g 10g 60g Sacarose 100g 800g 20g 20g 120g a) b) c) d) e) 3) Considere que a dissolução de um sal X seja exotérmica. Qual dos diagramas a seguir seria o mais apropriado para representar o fenômeno? Justifique sua escolha. 4) Considere o gráfico, representativo da curva de solubilidade do ácido bórico em água. Adicionando-se 200g de H 3 BO 3 a 1Kg de água, a 20ºC, quantos gramas de ácido restam na fase sólida? Técnico em Química / 2008 9 5) O diagrama abaixo mostra três soluções (A,B,C) de um mesmo sal, X. Nessas condições, complete o quadro. Solução (25ºC) A B C Massa de Água 50g 50g 50g Massa dissolvida Classificação: Saturada, insaturada ou supersaturada 6) Uma solução saturada de nitrato de potássio (KNO 3 ) constituída, além do sal, por 100g de água, está à temperatura de 70ºC. Essa solução é resfriada a 40ºC, ocorrendo precipitação de parte do sal dissolvido. Calcule: a) a massa do sal que precipitou; b) a massa do sal que permaneceu na solução. A seguir, o gráfico da solubilidade do nitrato de potássio em função da temperatura. Técnico em Química / 2008 10 7) O gráfico a seguir mostra as curvas de solubilidade em água, em função da temperatura, dos sais KNO 3 e MnSO 4 . Com base nesse gráfico, discuta se as afirmações a e b são verdadeiras ou falsas. a) O processo de dissolução dos dois sais é endotérmico. b) 100mL de solução saturada, a 56ºC, contém, aproximadamente, 10g de KNO 3 . 8) O processo de recristalização, usado na purificação de sólidos, consiste no seguinte: 1º) Dissolve-se o sólido em água quente, até a saturação. 2º) Resfria-se a solução, até que o sólido se cristalize. O gráfico a seguir mostra a variação, com a temperatura, da solubilidade de alguns compostos em água. O método de purificação anteriormente descrito é mais eficiente e menos eficiente, respectivamente, para: a) NaCl e KNO 3 b) KBr e NaCl c) KNO 3 e KBr d) NaCl e KBr e) KNO 3 e NaCl Técnico em Química / 2008 11 9) A curva de solubilidade de um sal hipotético é: A quantidade de água necessária para dissolver 30 gramas de sal, a 35ºC, será, em gramas: a) 45 b) 60 c) 75 d) 90 e) 105 10) Foram agitados 39 g de nitrato de cálcio com 25 g de água a 18ºC. O sistema resultou heterogêneo e por filtração foram obtidos 57,5 g de solução saturada. Calcule o CS do sal a 18ºC. 11)A determinada temperatura, o CS do NaI é de 180 g/100 g de água. Calcule a massa de água necessária para preparar uma solução que contenha 12,6 g desse sal na temperatura considerada. 12)Foram misturados e agitados 200 g de sulfato de amônio com 250 g de água, resultando num sistema heterogêneo que, por filtração, forneceu 5 g de resíduo. Calcule o CS do sal na temperatura em que a experiência foi realizada. 13) Misturam-se, a 20ºC, 0,50 g de uma substância A em 100 mL de água. Sabendo-se que a solubilidade de A em água, a 20ºC, é igual a 3,0 g de A por litro de água, pergunta-se: A mistura obtida será homogênea? Por quê? 14) Evapora-se completamente a água de 40 g de solução de nitrato de prata, saturada, sem corpo de fundo, e obtém-se 15 g de resíduo sólido. Determine o coeficiente de solubilidade do nitrato de prata. 15) 160 g de uma solução aquosa saturada de sacarose a 30ºC são resfriados a 0ºC. Quando o açúcar cristaliza? Dados: CS a 0ºC = 180 g/100 g de água. CS a 30ºC = 220 g/100 g de água. Técnico em Química / 2008 12 CONCENTRAÇÃO DE SOLUÇÕES Existem diferentes relações que podem ser estabelecidas entre as quantidades de soluto, solvente e solução. Tais relações são denominadas concentrações. Chama-se concentração de uma solução toda e qualquer maneira de expressar a proporção existente entre as quantidades de soluto e solvente ou, então, as quantidades de soluto e de solução. Usaremos a seguinte convenção: Índice 1, para as quantidades relativas ao soluto. Índice 2, para as quantidades relativas ao solvente. Sem índice, ao que se referir à própria solução. As quantidades de soluto, solvente e solução podem ser expressas em massa (g, kg, etc), em volume (mL, L, cm3, etc) ou em número de mol. Soluções são misturadas homogêneas de dois ou mais componentes e podem ser sólidas, líquidas ou gasosas. Estado físico Sólido Material Aço Bronze Prata de lei Latão Solda Vinagre Álcool combustível Soro fisiológico Gasolina brasileira Ar atmosférico Principais componentes Ferro e carbono Cobre e estanho Cobre e prata Cobre e zinco Estanho e chumbo Água e ácido acético Água e álcool Água e sais minerais Gasolina e álcool Oxigênio e nitrogênio Unidade 3 Líquido Gasoso A substância em maior quantidade na solução recebe o nome de solvente e aqueles em menor quantidades são chamados soluto. Essa classificação depende apenas da quantidade da substância na solução. Assim, no caso do aço, solução constituída por substâncias sólidas, o solvente é o ferro e o principal soluto é o carbono (entre 0,008% e 2,000% da mistura). As soluções mais importantes para os seres vivos são aqueles em o solvente é a água, ditas aquosas. As plantas retiram seu alimento do solo através de soluções aquosas (por esse motivo, os fertilizantes possuem, sua composição, minerais solúveis em água). A digestão transforma alimentos em substâncias solúveis em água, que dessa forma, são mais facilmente absorvidas pelo organismo. Os fluídos dos tecidos, o plasma sangüíneo e a água que bebemos são exemplos de soluções aquosas. Critérios usados para exprimir concentrações Ao preparar uma solução aquosa de H 2 SO 4 , podemos obter soluções em infinitas proporções, porque o H 2 SO 4 e a água são miscíveis em todas as proporções. Uma vez preparada a solução, é importante indicar no rótulo do frasco a proporção utilizada no seu preparo. Essa proporção vai chamar-se concentração. Em linhas gerais, concentração é o critério usado para indicar a quantidade de soluto dissolvido em um determinado volume ou em uma determinada massa de solução. Dessa maneira, as quantidades relativas de H 2 SO 4 e H 2 O utilizadas no preparo da solução ficam acessíveis a Técnico em Química / 2008 13 qualquer pessoa. Por isso é importante que as concentrações, ou melhor, os critérios usados para exprimir as concentrações, sejam adotadas por todos os químicos, através de uma linhagem universal. Suponhamos que um químico tenha misturado 455,6 g de ácido sulfúrico com 1822,4 g de água, de maneira a obter uma solução de 2L. Quais seriam os principais critérios utilizados para exprimir, de forma simples, a concentração dessa solução? A fim de facilitar a notação, utilizaremos índice 1 para tudo o que se referir ao soluto (massa, quantidade de substância, etc.) e índice 2 para tudo o que se referir ao solvente. Para a solução não usaremos índice algum. Concentração em massa (C) ou comum Tomemos uma solução de V litros, onde exista uma massa de m 1 gramas de soluto. Qual seria a massa de soluto contida em 1 Litro dessa solução? V(L) de solução--------- m 1 (g) de soluto 1 (L) de solução ------- C(g) de soluto A concentração ( C ) indica a massa de soluto contida em um litro de solução e é expressa em g/L. C = m1 V Onde: C = concentração comum m 1 = massa do soluto V = volume A unidade da concentração será composta por uma unidade de massa qualquer (mg, g,kg, t, etc) dividida por uma unidade de volume qualquer (cm3, mL, dm3, L, m3, atc.). Segundo, o volume que se leva em conta nessa definição não é o volume de solvente usado para fazer a solução, mas sim o volume da solução. Vejamos agora a leitura do rótulo identificador de uma solução aquosa contida em um frasco. No rótulo do frasco vão as seguintes informações: NaOH (aq) C = 80 g/L NaOH (aq) indica que a substância dissolvida (soluto) é o NaOH e que o solvente é a água. C = 80 g/L indica uma solução aquosa de NaOH de concentração igual a 80 g/L. Interpretação da informação: Existem 80 g de soluto em cada litro de solução. Exemplo 1: Qual a concentração ( C ) de uma de brometo de potássio contendo 11,9g em 1L de solução? Resolução: C=? m1 11,9 m 1 = 11,9 g C = ----C = -----C = 11,9 g/L V=1L V 1 Portanto em 1L de solução de brometo de potássio há 11,9 g. Técnico em Química / 2008 14 Exemplo 2: Por evaporação e purificação, um litro de água do mar fornece 27 g de cloreto de sódio, comercializado como sal de cozinha. Que volume de água do mar, em m3, precisa ser empregado para que uma salina produza 1 tonelada de cloreto de sódio? Resolução: Grandezas: Massa do soluto volume de solução 27 g 1L 1 .106 g x x = 3,7.104L Grandezas: Volume (em L) 1 .103 L 3,7 .104 L volume (em m3) 1m3 y y = 37m3 Exercícios 1) Em um balão volumétrico de 400 mL são colocados 18 g de cloreto de amônio e água suficiente para atingir a marca do gargalo. Determine a concentração da solução em gramas por litro. 2) Admitindo que 240 mL de suco de laranja contenham 480 mg de íons de potássio, determine a massa de potássio, em gramas, que há em 10 litros desse suco. 3) O leite bovino contém, em média, 33 g de proteínas por litro. Qual a massa de proteínas em um copo contendo 200 cm3 de leite? 4) Em média, a concentração de sais na água do mar é igual a 35 g/L. Em uma salina, determine a quantidade máxima de sais que poderá ser obtida em um tanque de dimensões 10m X 5m X 1m.. (Dado: 1 m3 = 1000 L). 5) A secreção média de lágrimas de um ser humano é de 1 mL por dia. Admitindo que as lágrimas tenham concentração de sais igual a 6 g/L, indique a massa de sais perdida na secreção diária. 6) Evapora-se totalmente o solvente de 250 mL de uma solução aquosa de MgCl 2 de concentração igual a 8 g/L. Quantos gramas de soluto são obtidos? 7) Dissolveu-se 1 grama de permanganato de potássio em água suficiente para formar 1 litro de solução. Sabendo que 1 mL contém cerca de 20 gotas, qual a massa de permanganato de potássio em uma gota de solução? 8) A solução de H 2 SO 4 das baterias dos carros apresenta concentração igual a 494 g/L. Para determinar a densidade dessa solução, um técnico colheu uma amostra de 10 mL da solução. Determine a massa de H 2 SO 4 existente na amostra. 9) Qual a concentração em g/L da solução obtida ao se dissolverem 4 g de cloreto de sódio em 50 cm3 e água? 10) Qual a massa de açúcar ingerida por uma pessoa ao tomar um copo de 250 mL de limonada, na qual o açúcar está presente na concentração de 96 g/L? 11) Despeja-se o conteúdo de um envelope de um preparo artificial para refresco de laranja (Tang) numa jarra com 1500 mL de água fria. Adiciona-se uma xícara de chá de açúcar (120 g) e mistura-se bem. Calcule a concentração comum em g/L, da solução de açúcar. Técnico em Química / 2008 15 Ou A densidade de uma solução é o resultado da divisão da sua massa pelo volume da solução. m solução d = ------------V solução Unidades: g/mL ou g/cm3 m1 + m2 d = ------------V solução Densidade de solução m 1 = massa do soluto m 2 = massa do solvente Esteja atento para não confundir a concentração comum com a densidade da solução. A concentração comum expressa a massa de soluto presente num certo volume de solução. Já a densidade de uma solução expressa a massa total (soluto + solvente) de um certo volume de solução. Obs.: A densidade não é propriamente, portanto, uma maneira de expressar a concentração de uma solução, mas está relacionada a ela, pois, quando cariamos a concentração de soluto, varia também a densidade. Exemplo: Calcular a densidade absoluta de uma solução que representa massa de 50 g e volume de 200cm3. Resolução: m = 50 g V = 200 cm3 m solução d = ------------V solução 50 d= -------200 d = 0,25 g/cm3 Exercícios 1) Três recipientes possuem formas e dimensões iguais, contêm CADA UM a mesma massa de líquidos diferentes. Um contém água, o outro clorofórmico e o terceiro etanol. Os três líquidos são incolores e não preenchem totalmente os frascos, os quais não têm nenhuma identificação. Sem abrir os frascos, como você faria para identificar as substâncias? A densidade (d) de cada um dos líquidos, à temperatura ambiente, é: d (água) = 1,0g/cm3 d (clorofórmico) = 1,4g/cm3 d (etanol) = 0,8g/cm3 2) Três frascos não rotulados encontram-se na prateleira de um laboratório. Um contém benzeno, outro tetracloreto de carbono e o terceiro, metanol. Sabe-se que suas densidades são: 0,87 g/cm3 (benzeno); 1,59 g/cm3 (tetracloreto de carbono) e 0,79 g/cm3 (metanol). Dos três líquidos, apenas o metanol é solúvel em água, cuja densidade é 1,00 g/cm3. Com base nessas informações explique como você faria para reconhecer os três líquidos. Observação: Os três líquidos são altamente tóxicos e não devem ser cheirados. 3) Para verificar se um objeto é de chumbo puro, um estudante realiza a seguinte experiência: Técnico em Química / 2008 16 1. determina a sua massa (175,90 g); 2. imerge-o totalmente em 50,0 mL de água contida numa proveta; 3. lê o volume da mistura água e metal (65,5 mL). Com os dados obtidos, calcula a densidade do metal, compara-a com o valor registrado numa tabela de propriedades específicas de substâncias e conclui que se trata de chumbo puro. Qual o valor calculado para a densidade, em g/mL, à temperatura da experiência? a) 2,61 b) 3,40 c) 5,22 d) 6,80 e) 11,3 4) Uma solução cuja densidade é 1,150 g/cm3 foi preparada dissolvendo-se 160 g de NaOH em 760 cm3 de solução. Determine a massa do solvente. 5) Qual é a massa de 100 mL de uma solução com densidade 1,19 g/mL? MOLARIDADE, CONCENTRAÇÃO MOLAR OU CONCENTRAÇÃO EM QUANTIDADE DE MATÉRIA É a razão estabelecida entre o número de mols de moléculas do soluto e o volume, em litros, da solução: n1 = -----V Onde: n 1 = número de mols do soluto V = volume, em litros, da solução = concentração molar Se uma solução é 5 molar (5M ou 5 mol/L), isso significa que cada litro de solução contém 0,5 mol de soluto. Como n 1 = m 1 /M 1 , =__m 1___ M1 . V Podemos, ainda, estabelecer uma relação importante entre a concentração comum, em g/L e a concentração molar: C= M1 . Exercícios 1) A concentração de ouro na água do mar é igual a 2,0 . 10-11 mol/L. Qual volume de água do mar deve ser colhido para se obter 1,0 g de ouro? (Dado: massa atômica do ouro = 200 u). Técnico em Química / 2008 17 2) Em média, cada litro de vinagre contém 50 g de ácido acético. Determine a concentração do ácido em mol/L. 3) Sabendo que a água do mar apresenta, em média, íons sódio na concentração de 0,46 mol/L, determine a massa de NaCl existente em um copo com 200 cm3 de água do mar. 4) Qual a concentração, em mol/L, de íons K+ e íons SO 4 2- em uma solução de concentração 0,2 mol/L de sulfato de potássio? 5) A concentração de íons fluoreto em uma água de uso doméstico é de 5,0 . 10-5 mol/litro. Se uma pessoa tomar 3,0 litros dessa água por dia, ao fim de um dia, a massa de fluoreto, em miligramas, que essa pessoa ingeriu será igual a: (Dado: massa molar do fluoreto = 19 g/mol) a) 0,9 b)1,3 c)2,8 d)5,7 e)15 6) Soluções são preparadas dissolvendo-se, separadamente, 100 mg de LiCl, NaCl, NaHCO 3 , Na 2 CO 3 e K 2 CO 3 em 0,10 L de água. A solução que terá a maior concentração (mol/L) será a de: a) LiCl b)NaCl c)NaHCO 3 d)Na 2 CO 3 e)K 2 CO 3 7) Dissolveram-se 2,48 g de tiossulfato de sódio pentaidratado (Na 2 S 2 O 3 . 5 H 2 O) em água para obter 100 cm3 de solução. Qual a molaridade dessa solução? (Dados: H = 1; O = 16; S = 32; Na = 23). 8) Qual é a concentração molar M da glicose (C 6 H 12 O 6 ) numa solução aquosa que contém 9 g de soluto em 500 mL de solução? 9) Determine a molaridade de uma solução aquosa contendo 36,5 g de ácido clorídrico dissolvido em água até completar 2 L de solução. (Dados: H = 1 u; Cl = 35,5 u). 10) Uma solução 0,1 mol/L de um hidróxido alcalino MOH é preparada dissolvendo-se 0,8 g de hidróxido MOH em 200 mL de solução. A fórmula do hidróxido é: a) CsOH b)KOH c)LiOH d)NaOH e)RbOH 11) Um dos graves problemas ecológicos decorrentes do processo de garimpagem de ouro dos leitos dos rios, se dá pelo fato de que se utiliza mercúrio Hg, que é tóxico e pode ser absorvido pelos animais deste meio, contaminando toda uma cadeia e causando sérios problemas. A análise da água de um rio contaminado revelou uma concentração molar igual a 1.10-5 mol/L de mercúrio. Qual é a massa aproximada de mercúrio ingerida por um garimpeiro, ao consumir 200 mL desta água ? (Considere a massa do molar do Hg igual a 200 g/mol) 12) A sacarina, que tem massa molecular 183 e fórmula estrutural é utilizada em adoçantes artificiais. Cada gota de um certo adoçante contém 4,575 mg de sacarina. Foram adicionadas, a um recipiente contendo café com leite, 40 gotas desse adoçante, totalizando um volume de 200 ml. Técnico em Química / 2008 18 Determine a molaridade da sacarina nesse recipiente. 13) As regiões mais favoráveis para a obtenção de cloreto de sódio a partir da água do mar são as que apresentam grande intensidade de insolação e ventos permanentes. Por esse motivo, a Região dos Lagos do Estado do Rio de Janeiro é uma grande produtora de sal de cozinha. Considerando que a concentração de NaCl na água do mar é 0,5M, determine quantos quilogramas de NaCl, no máximo, podem ser obtidos a partir de 6000L de água do mar. Dados: Na = 23 u; Cl = 35,5 u; O = 16 u; H = 1 u 14) De acordo com o laboratório, Citrovita - o suco de laranja Danone - apresenta em 200 mL do suco, em média, 80 mg de vitamina C, cuja massa molar é igual a 176 g/mol. No suco de laranja, qual concentração de vitamina C, em mol/L, equivale em média a, aproximadamente? 15) Sabendo-se que em 100 mililitros (mL) de leite integral há cerca de 120 miligramas (mg) de cálcio. Calcule a concentração de cálcio no leite em mol por litro (mol/L). (dado Massa Molar do Ca = 40 g/mol) Exercícios de Físico Química aplicado à Analise Quantitativa. 1)Calcule o volume de ácido clorídrico necessário para obter 250mL de solução 0,5M Características do reagente: T= 37% (m/m) d= 1,19 g/mL 2)Qual o volume (mL) necessária de uma solução concentrada de ácido nítrico – HNO 3 para preparar 250 mL de uma solução de 0,5 M? Dados: 65%; d = 1,4 g/mL. 3) Qual o volume necessário para preparação de uma solução 0,02M de H 2 SO 4 em 100 mL de solução a 98%, de densidade 1,84 g/mL. 4) Qual a massa necessária para preparação 0,5 M de CaCO 3 – carbonato de cálcio em 100 mL de solução. Considerar 100% 5) Qual a massa para preparar uma solução de NH 4 Cl 0,1M– cloreto de amônio em 100 mL de solução a 99% de pureza. 6)Qual a massa que deve ser pesada para prepara uma solução de CuSO 4 0,5 M em 250 mL de solução? Considerar 95% de pureza. 7) Determinar o volume necessário para preparar o HF 0,25M de densidade 1,13 g/mL em 100 mL de solução. Considerar 40% de pureza. 8)Qual a massa de NaCl 0,01M necessária para preparar uma solução 250mL. Considerar pureza de 95%. 9) Qual a massa de K 2 Cr 2 O 7 0,1M necessária para preparar uma solução 100 mL? Considerar pureza de 99,5%. 10) Determine a massa necessária para preparação de 500 mL de solução Na 2 CO 3 0,5 M. Considerar 90% de pureza. Técnico em Química / 2008 19 pH e pOH DE ÁCIDOS E BASES FORTES O caráter ácido ou básico de uma solução é determinado em função da concentração molar dos íons H . No entanto, como essas concentrações normalmente são indicadas por números de base decimal com expoente negativo, trabalhar com esses números pode acarretar dificuldades matemáticas, fazendo com que um conceito simples de acidez ou basicidade pareça muito complicado. Assim, criouse a escala de pH, que tem a vantagem de poder trabalhar uma faixa grande de valores de concentração com uma faixa estreita de valores de pH. O termo pH (potencial hidrogeniônico) foi introduzido em 1909 pelo bioquímico dinamarquês Soren Peter Lauritz Sorensen, para facilitar os seus trabalhos de controle de qualidade de cervejas. Ele propôs o uso de escala de pH como método alternativo de determinação de [H+]. Sorensen adotou o termo pH para indicar o cologaritimo na base 10 da concentração de H+. + pH = - log [H+] De maneira semelhante, podemos determinar o pOH (potencial hidroxiliônico): pOH = - log [OH-] Importante: pH + pOH = 14 INDICADORES E pH Indicadores são substâncias que mudam de cor conforme o pH do meio em que se encontram. Assim, preparam-se soluções desses indicadores, as quais são gotejadas no meio que se quer identificar. Exemplo de indicadores: INDICADOR Violeta de metila Azul de timol Alaranjado de metila Azul de bromofenol Vermelho congo Verde de bromocresol Vermelho de metila Púrpura de bromocreso Tornassol Azul de bromotimol Vermelho neutro Vermelho cresol Naftolftaleína Azul de timol Fenolftaleína Timolftaleína Amarelo alizarin Nitramina INTERVALO DE pH 0 a 2,0 1,2 a 2,0 3,1 a 4,4 3,0 a 4,6 3,0 a 5,0 3,8 a 5,4 4,2 a 6,3 5,2 a 6,8 4,5 a 8,3 6,0 a 7,6 6,8 a 8,0 7,2 a 8,8 7,3 a 8,7 8,0 a 9,6 8,3 a 10,0 9,2 a 10,6 10,1 a 12,0 11,0 a 13,0 ÁCIDO Amarelo Vermelho Vermelho Amarelo Azul Amarelo Vermelho Amarelo Vermelho Amarelo Vermelho Amarelo Vermelho Amarelo Incolor Incolor Amarelo Incolor NEUTRO Verde-azulado Alaranjado Alaranjado Verde Violeta Verde Alaranjado alaranjado Púrpura Verde Alaranjado Alaranjado Púrpura Verde Rosado Azul claro Alaranjado Pardo claro BÁSICO Violeta Amarelo Amarelo Azul Vermelho Verde azulado Amarelo Púrpura Azul Azul Amarelo Vermelho Azul Azul Vermelho Azul Lilás Pardo alaranjado Indicador Universal : Mistura em volumes de soluções de vermelho de metila, naftolftaleína, fenolftaleína e azul de bromotimol. Técnico em Química / 2008 20 pH cor 4,0 vermelho 10,0 azul violeta 5,0 vermelho alaranjado 11,0 vermelho violeta 6,0 amarelo 7,0 verde amarelado 8,0 verde 9,0 azul esverdeado Na prática, para medir com certa precisão o pH de um meio, usam-se os papeis indicadores universais ou o peagâmetro (aparelho que detecta o pH por meio de condutibilidade elétrica). 1) 1) Um suco de limão apresenta pH = 3. Determine a concentração de H+, em mol/L, dessa solução. 2) Um suco de tomate tem pH = 4. Isso significa que: a) o suco apresenta propriedades alcalinas. b) a concentração de íons H 3 0+ presentes no suco é de 104 mol/L. c) a concentração de íons H 3 0+ presentes no suco é de 10-4 mol/L. d) a concentração de íons OH- presentes no suco é de 104 mol/L. e) a concentração de íons OH- presentes no suco é de 10-4 mol/L. 3) A 25ºC, o pH de uma solução aquosa de certo eletrólito é igual a 14. Qual é a concentração de OHdessa solução? 4)Dada a afirmação: “A urina é uma solução aquosa que apresenta pH = 5”, podemos concluir que: a) a solução tem caráter básico. b) a concentração hidrogeniônica é 10-5 mol/L. c) a concentração hidroxiliônica é 10-7 mol/L. d) a constante de ionização da água é 10-5. e) a urina é uma solução não-eletrolítica. 5) Constatou-se que uma amostra de suco de laranja possui pH = 4. Determine as concentrações de H+ e OH- no suco. 6)Considere uma solução de pH = 12. Qual o pOH dessa solução? 7)Considerando que a concentração de íons H+ em um ovo fresco é 0,000000001M, qual o valor do pH? 8) A água do rio Negro, no Amazonas, tem caráter ácido, com pH em torno de 5,0. Qual a concentração de H+ por litro de água e seu pOH? 9) Calcule o pH e pOH das seguintes soluções: a) solução A: [ H+] = 0,05 mol/L b) solução B: [ H+] = 0,006 mol/L c) solução C: [OH-] = 0,08 mol/L Exercícios Técnico em Química / 2008 21 d) solução D: [OH-] = 0,00012 mol/L e) solução E: [ H+] = 9.10-4 mol/L f) solução F: 1,8.10-7 mol/L Considere log 2 =0,30; log 3 = 0,47 e log 5 = 0,70 10) Calcule o pH e pOH de uma solução 0,01M de HNO 3 . 11)Determinada variedade de suco de limão tem pH = 2,3 e determinada variedade de suco de laranja tem pH = 4,3. Determine a relação = [H+] suco de limão__ [H+] suco de laranja 12) Os efluentes de uma certa industria apresentam pH= 3,7, sendo muito ácidos para serem despejados no rio. Após tratamento adequado, esses efluentes passaram a pH = 6,7. O tratamento provocou que alteração em [H+]? 13) A chuva ácida ocorre em regiões de alta concentração de poluentes provenientes da queima de combustíveis fosseis. Numa chuva normal, o pH está em torno de 5,0, e , Los Angeles, já ocorreu chuva com pH em torno de 2,0. Qual a concentração de íons H+ dessa chuva ocorrida em Los Angeles em relação à chuva normal? 14) entre os antiácidos caseiros, destacam-se o leite de magnésia e o bicarbonato de sódio. Quantas vezes o leite de magnésia (pH = 11) é mais básico do que uma solução de bicarbonato de sódio (pH= 8)? 15) Calcule o pH de uma solução 0,1 mol/L de NaOH e de uma solução 0,01 mol/L de NaOH. Qual é a mais básica? 16)Ao analisar um produto para remover crostas de gorduras de fornos domésticos, um técnico descobriu que ele contém 0,20 mol/L de íons hidroxila. Determine o pH desse produto, sabendo que log 2 = 0,3. Chamamos de título de uma solução a razão estabelecida entre a massa do soluto (m 1 ) e a massa dessa solução (m), ambas medidas na mesma unidade. m1 τ = ---------m1 + m2 m1 ou τ = ----------m Título e porcentagem em massa onde: m 1 = massa de soluto m 2 = massa de solvente m = massa da solução (soluto + solvente). τ = título da solução (número puro, isto é, sem unidade). Podemos conhecer a porcentagem em massa do soluto na solução fazendo: % em massa = τ% = 100 . τ Técnico em Química / 2008 22 Importante: 0<τ< 1; Ou 0% < τ% < 100% Assim, se o título de uma solução é 0,2, isso significa que τ% = 100 . 0,2 = 20%. Isso quer dizer que a solução apresenta 20% em massa de soluto e, evidentemente, 80% em massa de solvente. Uma relação bastante útil entre o título e a concentração comum é dada por: C = 1000 . d . τ Onde: C = concentração em g/L d = densidade da solução τ = título da solução. . M = 1000 . d . τ Exemplo: Uma solução é preparada dissolvendo 50 g de açúcar em 450 g de água. Qual o título dessa solução e qual a porcentagem em massa do soluto? Resolução: O açúcar é o soluto: m 1 = 50 g. A água é o solvente: m 2 = 450 g. Então: m1 τ = ------------m1 + m2 Logo: P = 100 . τ 50 50 τ = -------------- = -----50 + 450 500 P = 100 . 0,1 P = 10% τ = 0,1 Título em volume Da mesma maneira que o título em massa corresponde à fração da massa de uma amostra de solução que corresponde ao soluto, o título em volume (que simbolizaremos por τ v ) é uma grandeza que os informa a fração do volume de uma solução que corresponde ao soluto. O título em volume de uma solução expressa a relação entre o volume de soluto presente numa amostra dessa solução e o volume total dessa amostra de solução. V soluto τ v = ----------V solução Exemplo: Em 50 L de ar seco e isento de poluente há 39 L de gás nitrogênio. Qual é o título em volume do nitrogênio no ar? Resolução: Empregando a definição de título em volume, temos: V soluto 39 L τ v = -------------- = ---------- τ v =0,78 V solução 50 L Técnico em Química / 2008 23 Porcentagem em volume Quando o título em volume do soluto na solução. τ v é expresso em porcentagem, tem-se a porcentagem em volume ºINPM versus ºGL O álcool hidratado apresenta duas especificações: O ºINPM corresponde a uma porcentagem em massa e ºGL corresponde a uma porcentagem em volume. Apesar de apresentarem valores numéricos diferentes, ambos se referem à mesma solução. Os cálculos a seguir mostram como é possível transformar ºINPM em ºGL. O significado de 92,8 oINPM Água Álcool solução 72g 928g 1000g Esta é uma solução a 92,8 oINPM Sendo a densidade do álcool puro igual a 0,9 g/cm3 e da água pura igual a 1,0 g/cm3, podemos transformar as massas da água e do álcool presentes na solução nos seus respectivos volumes. Assim: Água Álcool solução 72g 928g 1000g 1160 mL Somando esses volumes, deveríamos obter uma solução de volume corresponde a 1232 mL. Porém o que observa experimentalmente é que, após serem misturados, o volume obtido é menor que o valor esperado e o valor encontrado é de 1208 mL. Essa contração no volume é atribuída às forte ligações de hidrogênio estabelecidas entre as moléculas da água e do álcool. O significado de 96o.GL. Para se calcular a porcentagem em volume, ou seja, ºGL, podemos efetuar o seguinte cálculo: 1208 mL de solução 100% (volume) 1160 mL de álcool x x = 96% em volume (ou 96 ºGL) Exemplo: A nova legislação de transito prevê um limite máximo de 6 decigramas de álcool, C 2 H 5 OH, por litro de sangue do motorista (0,6 g/L). Considerando que a porcentagem média de álcool ingerida que fica no sangue é de 15% em massa, identifique, para um adulto com peso médio de 70 kg cujo volume de sangue é de 5 litros, o número máximo de latas de cerveja ( volume = 350 mL) ingerida sem que o limite estabelecido seja ultrapassado. Dados complementares: a cerveja tem 5% de álcool em volume, e a densidade do álcool é 0,80 g/mL. Resolução: 350 mL 100% x 5% x = 17,5 mL de etanol por lata de cerveja 1,0 L de sangue 5,0 l de sangue 0,6 g de etanol no máximo y 72 mL y = 3,0 g de etanol, no máximo, por 5,0 L de sangue Técnico em Química / 2008 24 3,0 g de etanol 15% z 100% z = 20 g de etanol ingerido, no máximo. d=m V 0,8 = 20 V V = 25 mL de etanol 25 mL é o volume correspondente a 20 g de etanol. Assim, o máximo permitido é 1 lata de cerveja. Para um soluto em concentração muito pequena, o título ou a porcentagem são números muito pequenos. É comum, nessas situações, o uso da unidade partes por milhão, representada por ppm, que pode se referir ao título em massa ou ao titulo em volume. Considere o caso do poluente CO no ar das cidades. Quando a concentração de CO atinge 30 ppm em volume, tem-se o estado de alerta. Essa concentração equivale a 30 L de CO em cada 106L (milhão de litros) de ar, ou seja, a 0,003% em volume. volume de soluto = 30 L :104 = 0,0030 L = 0,0030 = 0,003% volume de solução 1000000L :104 100L 100 ppm = massa do soluto em mg massa do solvente em kg Admitindo que um indivíduo inale 9 mil litros de ar por dia, quantos litros de CI estará inalando nesse período, se a concentração desse gás no ar for aquela correspondente ao estado de alerta (30 ppm em volume)? O cálculo pode ser feito por meio da seguinte regra de três: Volume de ar volume de CO 6 1.10 L 30 L 9 . 103L x x = 0,27 L = 270 mL A unidade ppm é útil para expressar a concentração de soluções com baixa concentração. Para concentrações ainda menores, os químicos empregam as unidades ppb (partes por bilhão) e ppt (partes por trilhão). É útil lembrar que um milhão é 106, um bilhão é 109 e um trilhão é 1012. Exemplo: A água potável não pode conter mais do que 5,0.10-4 mg de mercúrio (Hg) por grama de água. Para evitar o inconveniente de usar números tão pequenos, o químico utiliza um recurso matemático, surgindo assim uma nova unidade de concentração: ppm (partes por milhão). ppm = massa do soluto em mg massa do solvente em kg Exercícios 1) Um tipo de salmoura contém 10% em massa de NaCl. Qual a massa de sal haverá em 1,5 Kg dessa salmoura? Partes por milhão (ppm) em massa e em volume Técnico em Química / 2008 25 2) O soro glicosado é uma solução aquosa de glicose a 5% em massa. Que volume de soro (d = 1,0 g/mL) deve ser administrado a um paciente de um hospital para que o organismo dele receba 100 g de glicose? 3) O vinagre contém, em média, 5% em massa de ácido acético. Qual a massa desse ácido há em uma colher das de sopa contendo 10 mL de vinagre? (d = 1,0 g/mL). 4) Uma bisnaga de xilocaína a 2%, de massa total 250 g, apresenta quantos gramas de solvente? 5) Tem-se um frasco de soro glicosado a 5% (solução aquosa de 5% em massa de glicose). Para preparar 1 Kg desse soro, quantos gamas de glicose devem ser dissolvidos em água? 6) As massas de H 2 C 2 0 4 e H 2 O que devem ser misturadas, respectivamente, para preparar 1000 g de solução a 5% de H 2 C 2 0 4 são: a) 60 g e 940 g b) 90 g e 910 g c) 50 g e 950 g d) 108 g e 892 g e) 70 g e 930 g 7) A porcentagem, em massa, da água na solução produzida pela adição de 9,0 g de ácido acético glacial a 41 g de água é de: a) 82% b)50% c)41% d)18% e)9,0% 8)Qual a massa de uma solução a 6% em massa de NaCl é necessário para se obter 12 mg de NaCl? 9) Para limpeza de lente de contato, é comum a utilização de solução fisiológica de cloreto de sódio a 0,9%. Um frasco contendo 500 g de solução, qual a massa de NaCl? 10)A análise de um suco de fruta mostrou que 0,003 g de dióxido de enxofre (conservante) está contida em 50 g do suco alimentício. (solução) Qual a porcentagem de dióxido de enxofre contido no suco? 11) Transforme em partes por milhão (ppm): a) 0,2% em massa de potássio em um comprimido de sais minerais. b) 5 . 10-5% em massa de potássio em um alimento enlatado. 12) Transforme em porcentagem em massa: a) 5 ppm de chumbo nas águas de um rio. b) 300 ppm de cloro em um tipo de água sanitária. 13) Admita que uma análise revelou a existência de 2,0 ppm de ferro em uma amostra de água mineral. Qual a porcentagem em massa de ferro na amostra? 14) Em 250 g de suco de limão há cerca de 17 mg de vitamina C. Transforme essa relação de massas em ppm. 15) No rótulo de uma garrafa de água mineral pode-se ler: Bicarbonato de sódio............................................15 ppm O que deveria estar escrito se a unidade fosse: a) porcentagem em massa de bicarbonato de sódio? b) ppb (partes por bilhão) desse sal? Técnico em Química / 2008 26 16) No rótulo de uma garrafa de água mineral lê-se, entre outras informações: conteúdo 1,5 litro nitrato de sódio 6,0 ppm. Considere que 1 ppm = 1mg de soluto por litro de solução aquosa. A massa de nitrato de sódio ingerida por uma pessoa que bebe um copo 300 mL dessa água é: a) 0,003 g b) 0,0018 g c) 9,0 g d) 6,0 mg e) 1,2 mg 17) De acordo com a padronização internacional, a água potável não pode conter mais do que 5 x 10-4 mg de mercúrio (Hg) por grama de água. Expresse essa quantidade máxima permitida de Hg em ppm 18) O CO é uma gás tóxico, pois se combina com a hemoglobina do sangue, formando a carboxiemoglobina, que reduz a capacidade transportadora de oxigênio aos tecidos do organismo. O limite de tolerância para ambientes de trabalho é de 39 ppm (partes por milhão). Portanto, 39 ppm significam que, em cada m3 de ar contaminado, a quantidade de CO não deve ultrapassar: a) 39 cm3 b) 39 x 10-6 cm3 c) 39 m3 d) 39 dm3 e) 39 nm3 1) A concentração de cloreto de sódio na água do mar é, em média, de 2,95g/L. Assim sendo, qual a concentração molar desse sal na água do mar? 2) Qual é a molaridade de uma solução aquosa de etanol, C 2 H 6 O, cuja concentração é de 4,6 g/L? 3) Temos as seguintes soluções concentradas: Solução Densidade % em massa (g/mL) NaOH 1,43 40,0 H 2 SO 4 1,70 78,0 As concentrações molares das soluções de Hidróxido de sódio e ácido sulfúrico são, respectivamente, iguais a: a) 13,53 e 14,30 b) 14,30 e 27,06 c) 27,06 e 1,35 d) 14,30 e 13,53 e) 1,43 e 1,35 4) O soro caseiro, recomendado para evitar a desidratação infantil, consiste em uma solução aquosa de cloreto de sódio (3,5g/L) e sacarose (11g/L). Qual a concentração, em mol/L, do sal nessa solução? 5) Num refrigerante do tipo “cola” , a análise química determinou uma concentração de íons fosfato (PO 4 3-) igual a 0,15g/L. Qual a concentração de íons fosfato, em mol/L, nesse refrigerante? 6) As novas baterias possuem soluções aquosas de H 2 SO 4 a 38% em massa e densidade 1,3g/L. Determine a concentração em mol/L desse ácido. 7) Estima-se que cada mililitro de água do mar contenha 3,9 x 10-4 g de íons potássio. Considerando 1,5x1021L com sendo o volume total dos oceanos, determine a quantidade total, em mol/L, de potássio existente nos oceanos da Terra Relações entre as concentrações Técnico em Química / 2008 27 8) Determine a concentração em mol/L de H 2 O 2 em uma água oxigenada que contém 6,8% em massa de H 2 O 2 . (d = 1g/L). 9) No rótulo de um frasco de ácido clorídrico - HCl encontram-se as seguintes informações:título percentual em massa 36,6%; densidade 1,18 g/mL. Qual é a molaridade desse ácido? 10)Preparam-se uma solução aquosa de ácido sulfúrico – H 2 SO 4 , de densidade 1,064 g/mL, pela adição de 25 g de H 2 SO 4 e 225 g de água. Qual a porcentagem e massa do soluto e a concentração comum da referida solução? 11) Uma solução de Na 2 CO 3 apresenta densidade igual a 1,15 g/mL. Sabendo que 150 g dessa solução contêm 60 g de Na 2 CO 3 . Calcular a concentração comum dessa solução. 12) Para o combate da dengue, as Secretarias de Saúde orientam as pessoas para que não deixem água parada em vasos e plantas; estas devem ser regadas com solução de água sanitária contendo cerca de uma colher se sopa por litro de água. Um litro de água sanitária contém cerca de 0,34 mol de hipoclorito de sódio (NaClO). Qual é o teor percentual em massa de NaClO na água sanitária que tem densidade igual a 1 g/mL. FRAÇÃO MOLAR Para uma solução, são consideradas duas frações molares: a fração molar do soluto e a fração molar do solvente. Fração molar do soluto (X 1 ) é a razão estabelecida entre o número de mols do soluto e o número de mols total da solução. Fração molar do solvente (X 2 ) é a razão estabelecida entre o número de mols do solvente e o número total de mols da solução. Assim: X1 = n1 . n1 + n2 X2 = n2 n2 = m2 M2 n2 n1 . + n1 = m1 M1 onde: n 1 = número de mols do soluto n 2 = número de mols do solvente X 1 = fração molar do soluto X 2 = fração molar do solvente Lembrando que: n = m/M. Técnico em Química / 2008 28 Pode-se provar que para qualquer solução, a soma das frações molares do soluto e do solvente é sempre igual a 1. X1 + X2 = 1 Quando multiplicadas por 100, a fração molar fornece a porcentagem molar de cada um dos componentes da solução. Exercícios 1)Uma solução contém 230 g de álcool comum (C 2 H 5 OH) e 360 g de água. Calcule as frações molares do álcool e da água na solução. 2)Uma solução preparada tomando-se 1 mol de glicose (C 6 H 12 O 6 ) e 99 mols de água, calcule as frações molares de soluto e solvente. 3)Uma solução contém 18 g de glicose, 24 g de ácido acético (C 2 H 4 O 2 ) e 81 g de água. Qual a fração molar de ácido acético na solução? 4)Uma solução foi preparada dissolvendo-se 72 g de glicose (C 6 H 12 O 6 ) em 172,8 g de água. Determine as frações molares do soluto e do solvente. 5)Calcule as frações molares do ácido sulfúrico(H 2 SO 4 ) e da água, numa solução que foi preparada pela dissolução de 98 g de ácido sulfúrico em 162 g de água. Numa reação química há movimentação de cargas elétricas: há, por exemplo, numa reação de oxi-redução, transferência de elétrons; numa reação de dupla troca, movimentação de íons e, numa reação ácido-base de Lowry-BrÖnsted, transferência de prótons. As cargas movimentadas numa reação química podem ser elétrons, íons ou prótons. Assim como a massa de 1 mol de moléculas é a massa molar da substancia e o volume de 1 mol de moléculas de um gás é o volume molar, define-se equivalente-grama. Equivalente-grama (E) de uma substância é a sua massa, em gramas, que, numa reação química, movimenta 1 mol de cargas elementares. EQUIVALENTE-GRAMA DOS ELEMENTOS QUÍMICOS Equivalente-grama (E) de um elemento químico é o quociente do átomo-grama (A) pela valência do elemento (v). E = A/v Observações: 1) Grande parte dos elementos químicos apresentam mais de uma valência; conseqüentemente, possuirão vários equivalentes-grama diferentes. Por exemplo: ferro (+2 e +3); cobre (+1 e +2), etc. 2) Duas propriedades muito importantes dos equivalentes-grama são: a) Os equivalentes-grama reagem entre si na proporção de 1:1; b) Os equivalentes-grama se substituem (ou se deslocam) mutuamente nas reações químicas. Equivalente-grama Técnico em Química / 2008 29 Da primeira propriedade decorre que um equivalente-grama de qualquer elemento químico deve reagir com um equivalente-grama de oxigênio (elemento padrão), ou seja, com 16:2 = 8 gramas de oxigênio. Resulta daí, a seguinte definição: Equivalente-grama de um elemento químico é a massa desse elemento que se combina com 8 gramas de oxigênio. EXERCÍCIOS 1) Calcule os equivalentes-grama dos seguintes elementos químicos: a) bário b) flúor c) cobre I e cobre II d) zinco e) potássio f) ouro I e ouro III g) prata h) bromo EQUIVALENTE-GRAMA DOS ÁCIDOS É o quociente da molécula-grama ou mol (M) do ácido pela valência total dos hidrogênios ionizáveis. E = M/v Considerando que o hidrogênio é monovalente, concluímos que para se ter a valência total dos hidrogênios ionizáveis, basta contar o número de hidrogênios ionizáveis. Entretanto, o ácido fosforoso (H 3 PO 3 ) possui apenas dois hidrogênios ionizáveis e o ácido H 3 PO 2 apenas um hidrogênio ionizável. Em decorrência da definição anterior, podemos também dizer que: Equivalente-grama de um ácido é a massa do ácido que libera 1 mol de H+ durante a sua ionização. EXERCÍCIOS 1) Calcule os equivalentes-grama dos seguintes ácidos: a) Ácido nítrico – HNO 3 b) Ácido oxálico – H 2 C 2 O 4 c) Ácido pirofosfórico – H 4 P 2 O 7 d) Ácido acético – H 3 CCOOH e) Ácido ortoarsênico f) Ácido hipofosforoso g) Ácido bromídrico – HBr h) Ácido carbônico – H 2 CO 3 EQUIVALENTE-GRAMA DAS BASES É o quociente da molécula-grama ou mol (M) da base pela valência total das hidroxilas (v). E = M/v Técnico em Química / 2008 30 Considerando que a hidroxila (OH-) é monovalente concluímos que, para se ter a valência total das hidroxilas, basta contar o número de hidroxilas. Observações: a) Como decorrência da definição anterior, podemos também dizer que: Equivalente-grama de uma base é a massa da base que contém 1 mol de OH-. b) Uma conseqüência importante das definições de equivalentes-grama de ácidos e bases é que um equivalente-grama de um ácido sempre reagirá com um equivalente-grama de uma base, pois o primeiro contém 1 mol de H+ e o segundo contém 1 mol de OH-. EXERCÍCIOS 1) Calcule os equivalentes-grama das bases formadas pelos seguintes elementos químicos: a) Bário b) Cobre c) Potássio d) Ferro e) Amônio f) Bismuto g) Estanho h) Magnésio. É o quociente entre a molécula-grama ou mol (M) do sal pela valência total do cátion ou do ânion (v). E = M/v Nessa definição, entende-se por valência total do cátion, o produto da valência do cátion pelo número de cátions presentes na fórmula do sal; idem para a valência total do ânion, que será sempre igual, em valor absoluto, à valência total do cátion. Por exemplo, calcular o equivalente-grama do sulfato de alumínio: Cátion Al3+ Al 2 (SO 4 ) 3 Ãnion (SO 4 )2valência do ânion = - 2 Número de ânions = 3 valência total v = (-2) . 3 = -6 valência do cátion = +3 Número de cátions = 2 valência total v = (+3) . 2 = +6 EQUIVALENTE-GRAMA DOS SAIS Nesse caso, a valência total em valor absoluto é igual a 6, seja para o cátion, seja para o ânion. Conseqüentemente, o equivalente-grama do sulfato de alumínio será igual a: E = M/6 = 342/6 = 57 g. Técnico em Química / 2008 31 EXERCÍCIOS 1) Calcule os equivalentes-grama dos seguintes sais: a) nitrato de prata – AgNO 3 b) sulfato ferroso – FeSO 4 c) oxalato de bismuto – Bi 2 (C 2 O 4 ) 3 d) cloreto estanoso – SnCl 2 e) dicromato de potássio – K 2 Cr 2 O 7 f) acetato de zinco – Zn(H 3 C – COO) 2 g) ferrocianeto férrico – Fe 4 Fe(CN) 6 ] 3 h) ortofosfato de amônio – (NH 4 ) 3 PO 4 i) cloreto de potássio – KCl j) carbonato de cálcio – CaCO 3 EQUIVALENTE-GRAMA DOS OXIDANTES E REDUTORES É o quociente entre a molécula-grama ou mol (M) da substância pela variação total (∆) do seu número de oxidação. Nox 2 KMnO 4 + 10 FeSO 4 + 8 H 2 SO 4 +7 +2 K 2 SO 4 + 2 MnSO 4 + 5 Fe 2 (SO 4 ) 3 + 8 H 2 O +2 +3 Variação do nox do Mn = 7-2 = 5 Número de átomos de Mn na fórmula do KMnO 4 = 1 ∆=5.1=5 Variação do nox do Fe = 3 - 2 = 1 Número de átomos de Fe na fórmula do FeSO 4 = 1 ∆ = 1 . 1 =1 Equivalente-grama de um oxidante (ou redutor) é a massa da substância que é capaz de ganhar (ou perder) um mol de elétrons. EXERCÍCIOS 1) Calcular, em função do mol, os equivalentes-grama dos seguintes oxidantes ou redutores, considerando a variação indicada no nox. a) KMnO 4 (meio ácido) Mn2+ Mn4+ b) KMnO 4 (meio básico) 3+ c) NaBiO 3 Bi d) K 2 Cr 2 O 7 Cr3+ e) H 2 SO 3 H 2 SO 4 f) H 2 S H 2 SO 4 Técnico em Química / 2008 32 O número de equivalentes-grama (e) existente na massa (m), em gramas, da substância que apresenta equivalente-grama (E) pode ser calculado com auxílio de uma regra de três: Massa (g) E m e=m E No De equivalentes-gramas 1 e Número de equivalentes-grama Normalidade (N) de uma solução é a relação entre o número de equivalentes-gramas do soluto (e 1 ) e o volume da solução (V), em litros. N = e 1 /V O número de equivalentes-grama (e) de uma substância é calculado dividindo-se a massa (m) da substância pelo equivalente (E). E 1 = m 1 /E 1 Substituindo na fórmula acima, vem: . m1 E1 . V Unidade: eg-g/L ou N ou Normal. N= Significado físico: a normalidade indica quantos equivalentes-grama de soluto existem em cada litro de solução. A normalidade é uma das maneiras mais importantes de se indicar a concentração das soluções; isto acontece porque, sendo expressa em equivalentes-grama, a normalidade irá facilitar os cálculos onde ocorrem reações químicas entre duas soluções. Da própria definição anterior, podemos calcular o número de equivalentes-grama do soluto como sendo: e1 = N . V Normalidade ou concentração normal RELAÇÕES ENTRE A NORMALIDADE E OUTRAS EXPRESSÕES DE CONCENTRAÇÃO DE SOLUÇÕES: Podemos estabelecer uma relação entre a concentração comum (C) e a normalidade (N): C = N . E1 Bem como entre a normalidade (N) e a molaridade ( ): . M1 = N . E1 Técnico em Química / 2008 33 Por fim, podemos ainda juntar as várias relações entre concentração comum (C), a molaridade ( ), a normalidade (N) e o título em massa (τ), vistas anteriormente, e chegaremos a: C= . M 1 = N . E 1 = 1000 . d . τ Podemos calcular a quantidade de equivalente-grama (e) de uma substância dividindo sua massa (m) pelo valor do equivalente-grama (E) da substância. Matematicamente, temos: e= m E 1) Quantos equivalente-grama correspondem a 245 g de ácido sulfúrico – H 2 SO 4 ? 2) Qual a massa de hidróxido de sódio – NaOH em 0,1 eq-g? 3)Quantos equivalentes-gramas há em: a) 2,80 g de hidróxido de potássio – KOH b) 10,6 g de carbonato de sódio – Na 2 CO 3 c) 0,98 g de dicromato de potássio (K 2 Cr 2 O 7 ) usado em reações de oxi-redução (Cr+6 --d) 1,5 g de ácido sulfúrico – H 2 SO 4 . Quantidade de substância em equivalente-grama Exercícios de equivalente-grama Cr3+) 4) Qual a massa de hidróxido de sódio - NaOH que é neutralizado pro 0,1 eq-g de ácido nítrico – HNO 3 ? 5) Quantos gramas de hidróxido de potássio - KOH são necessários para neutralizar completamente 19,6 g de ácido sulfúrico - H 2 SO 4 ? (Faça os cálculos via número de equivalente-grama). EXERCÍCIOS 1)Um laboratorista necessita preparar 500 mL de solução 2 normal de ácido sulfúrico – H 2 SO 4 . Para ajuda-lo, calcule o equivalente-grama desse ácido e a massa necessária que deverá ser utilizado no preparo dessa solução. 2) Dissolvem-se 32 g de hidróxido de sódio (NaOH) em água suficiente para se ter 900 mL de solução. Determine a normalidade dessa solução. 3)Quantos gramas de H 2 SO 4 devem ser dissolvidos em água para se obter 500 mL de uma solução 0,1N? 4)Dissolvem-se 74,2 g de carbonato de sódio (Na 2 CO 3 ) em água suficiente para se obter 1,4L de solução. Descubra a concentração normal dessa solução. 5)Calcule a massa de cloreto de cálcio (CaCl 2 )que se deve dissolver em água de modo a se obter 800 mL de uma solução 0,3N? Técnico em Química / 2008 34 6) Quantos gramas de sulfato de sódio hepta-hidratado, Na 2 SO 4 .7H 2 O, são necessários para se preparar 2 litros de solução aquosa de Na 2 SO 4 , 0,5N? 7)Calcular a normalidade de uma solução de ácido sulfúrico que apresenta 29,4 g de ácido em 200 mL de solução. 8) Para executarmos uma neutralização precisamos de 29,4 g de H 3 PO 4 . Se dispomos de uma solução normal (1N) de H 3 PO 4 , que volume de solução devemos utilizar? 9) Qual é a concentração normal de uma solução que, num volume de 600 mL, contém 23,4 g de NaCl. 10) Calcule a massa de HCN que deve ser dissolvida em água para obter 300 mL de solução 0,6N. 11) Calcule a normalidade de uma solução de H 2 SO 4 a 98%, cuja densidade é 1,8 g/mL. 12) A normalidade é a unidade de concentração de soluções mais utilizada em análise química. Qual a massa do ácido sulfúrico H 2 SO 4 necessária para preparar 2 litros de solução desse ácido a 2N? 13) Um litro de solução de ácido sulfúrico H 2 SO 4 de densidade 1,7 g/mL contém 70% de em massa. Qual a concentração comum? 14)Soluções de barita são usadas para absorção de dióxido de carbono. Dissolveram-se 34,2 g de Ba(OH) 2 em água suficiente para obter 2000 mL de solução. Qual a molaridade e a normalidade dessa solução? 15) Qual a molaridade e a normalidade de uma solução que contém 25 g de sulfato cúprico – CuSO 4 em 500mL de solução? CuSO 4 . Exercícios de Físico Química aplicado à Analise Quantitativa. 1)Calcule o volume de ácido clorídrico necessário para obter 250mL de solução 0,5N Características do reagente: P= 37% (m/m) d= 1,19 g/mL 2)Qual o volume (mL) necessária de uma solução concentrada de ácido nítrico – HNO 3 para preparar 250 mL de uma solução de 0,5 N? Dados: 65%; d = 1,4 g/mL. 3) Qual o volume necessário para preparação de uma solução 0,05N de H 2 SO 4 em 100 mL de solução a 98%, de densidade 1,84 g/mL. 4) Qual a massa necessária para preparação 0,5 N de CaCO 3 – carbonato de cálcio em 100 mL de solução. Considerar 100% 5) Qual a massa para preparar uma solução de NH 4 Cl 0,1N– cloreto de amônio em 100 mL de solução a 99% de pureza. 6)Qual a massa que deve ser pesada para prepara uma solução de CuSO 4 0,5 N em 250 mL de solução? Considerar 95% de pureza. Técnico em Química / 2008 35 7) Determinar o volume necessário para preparar o HF 0,25N de densidade 1,13 g/mL em 100 mL de solução. Considerar 40% de pureza. 8)Qual a massa de NaCl 0,01N necessária para preparar uma solução 250mL. Considerar pureza de 95%. 9) Qual a massa de K 2 Cr 2 O 7 0,1N necessária para preparar uma solução 100 mL? Considerar pureza de 99,5%. 10) Determine a massa necessária para preparação de 500 mL de solução Na 2 CO 3 0,5 N. Considerar 90% de pureza. Unidade 4 DILUIÇÃO DAS SOLUÇÕES Diluir uma solução consiste em adicionar a ela uma porção do solvente puro. Essa operação é denominada diluição da solução. Evidentemente a massa de soluto (m 1 ) será a mesma na solução inicial e na final; no entanto, a concentração C irá diminuir para C’, pois o volume aumentou de V para V’. Podemos então calcular: • Para a solução inicial: C = m 1 /V m1 = C . V m 1 = C’ . V’ • Para a solução final: C’ = m 1 /V’ Uma vez que m 1 é constante, temos: C . V = V’ . C’ Conclusão: O volume e a concentração de uma solução são inversamente proporcionais. Demonstrações idênticas podem ser feitas para a molaridade e a normalidade. V. = V’ . e V . N = V’ . N’ Técnico em Química / 2008 36 Observação: A operação inversa a diluir chama-se concentrar a solução; ela consiste num aquecimento cuidadoso da solução, de modo que apenas o solvente venha a evaporar 9evidentemente supondo que o soluto não seja volátil). Nesse caso, continuam valendo as fórmulas matemáticas acima apresentadas. EXERCÍCIOS 1) Qual o volume de água, em mL, que deve ser adicionado a 80mL se solução 0,1M de uréia, para que a solução resultante seja 0,08M? 2) Pipetam-se 10mL de uma solução aquosa de NaOH de concentração 0,1mol/L. Em seguida foi adicionada água, até que o volume final de 500mL fosse atingido. Qual a concentração da solução resultante? 3) Submetendo-se 3L se solução 1M de cloreto de cálcio à evaporação, até um volume final de 400mL, qual será sua concentração final? 4) Se adicionarmos 80mL de água a 20mL de uma solução 0,20M de Hidróxido de potássio, iremos obter uma solução, com qual concentração molar? 5) Uma solução 0,05M de glicose, contida em um béquer, perde água por evaporação até restar um volume de 100mL, passando a concentração para 0,5M. Qual o volume de água evaporada? 6) Foram preparados 100mL de solução contendo 1mol de KCl. Em seguida, foram tomados 50mL dessa solução e acrescidos 450mL de água. Qual a molaridade da solução final? 7) Uma solução contendo 5mL de NaCl 1mol/L é diluída com água suficiente para atingir o volume de 500mL. A concentração dessa nova solução é de: a) 0,002M b) 0,01M c) 0,05M d) 0,50M e) 0,00001M 8) O volume de uma solução de Hidróxido de sódio 1,5 que deve ser misturado a 300mL de uma solução 2M da mesma base, a fim de torna-la solução 1,8M, deve ser igual a: a) 200mL b) 20mL c) 2000mL d) 400mL e) 350mL MISTURA DE SOLUÇÕES CUJOS SOLUTOS REAGEM ENTRE SI Os casos mais comuns ocorrem quando juntamos solução de um ácido e solução de uma base, ou solução de um oxidante e solução de um redutor, ou soluções de dois sais que reagem entre si. Nesses casos podem ocorrer duas hipóteses: a) Se o número de equivalentes-grama de um dos reagentes é igual ao do outro, eles reagirão integralmente; Técnico em Química / 2008 37 b) Se o número de equivalentes-grama de um dos reagentes for maior que o outro, haverá reação, após o que teremos um excesso do primeiro reagente igual à diferença entre seu número de equivalente-grama e o número de equivalentes-grama do segundo reagente. EXERCÍCIOS 1) Juntando-se 300 mL de HCl a 0,4 N a 200 mL de NaOH 0,6 N, pergunta-se: haverá excesso de um dos reagentes? 2) Juntando-se 200 mL de ácido sulfúrico 0,3 M e 100 mL de KOH 1,2 M, pergunta-se: quais as molaridades da solução final em relação: a) ao ácido; b) à base; c) ao sal formado. 3) Vinte mililitros de uma solução ácida, cuja concentração é 6 g/L, consumiram, para sua neutralização, 25 m,L de solução 0,1 N de NaOH. Calcule o equivalente-grama do ácido. 4) Reagindo-se 100 mL de solução 1 M de nitrato de prata com excesso de sal de cozinha, obtevese uma massa de cloreto de prata. Qual é essa massa? 5) Se 1,25 g de um ácido no estado sólido neutralizam 25 mL de uma solução 0,25 M de hidróxido de bário, então, quanto vale a massa de 1 equivalente-grama do ácido? 6) A 1 litro de solução 0,10 mol/L de NaOH adiciona-se 0,10 mol/L de HCl. Se a solução for levada à secura até obter-se uma massa sólida, quanto deverá pesar essa massa? 7) Juntando-se 300 mL de HCl 0,4 N a 200 mL de NaOH 0,8 N, pergunta-se quais as normalidades da solução final em relação: a) ao ácido; b) à base; c) ao sal formado. 8)Foram misturados 50 mL de solução aquosa 0,4 molar de HCl, com 50 mL de solução de hidróxido de cálcio, de mesma concentração. a) Ao final da reação, o meio ficará ácido ou básico? Justifique sua resposta com cálculos. b) Calcule a concentração molar do reagente remanescente na mistura. Técnico em Química / 2008 38 Titulação é o processo de determinação da concentração de uma solução, denominada solução-problema, pela reação com outra solução de concentração conhecida, denominada solução padrão. Numa titulação o procedimento é o seguinte: - enche-se uma bureta com a solução de concentração-padrão; - colocam-se num erlenmeyer determinado volume da solução-problema e um indicador que possa evidenciar o final da reação entre os solutos das duas soluções; - goteja-se lentamente a solução da bureta sobre a solução-problema; - quando o indicador mudar de cor, o que indica o final da reação, lê-se o volume gasto da solução. A volumetria é classificada de acordo com o tipo de reação envolvido na titulação. a) Acidimetria: a determinação da quantidade de um ácido com o emprego de uma solução titulada de uma base. Assim, por exemplo, pode-se dosar a quantidade de H 2 SO 4 , existente na água da bateria de um automóvel, empregado uma solução titulada de NaOH. b) Alcalimetria: determina-se a quantidade de uma base (álcali) com o emprego de uma solução titulada de um ácido. A acidimetria e a alcalimetria são os dois casos de chamada volumetria de neutralização. c) Volumetria de precipitação: quando as duas soluções reagem produzindo um precipitado. M geral, ocorre entre dois sais com a formação de um sal insolúvel; por exemplo, pode-se titular uma solução de cloretos com AgNO 3 , formando então o precipitado de AgCl. d) Volumetria de oxi-redução: quando determinamos a quantidade de um oxidante com o emprego de uma solução titulada de um redutor, ou vice-versa; nesse tipo de volumetria aparecem vários casos particulares importantes como, por exemplo: permanganometria (a solução padrão é de KMnO 4 ), dicromatometria (a solução padrão é de K 2 Cr 2 O 7 ), iodometria (a solução padrão é de KI); UNIDADE 5 Titulação ou Volumetria Classificação da volumetria Técnico em Química / 2008 39 Considerando que os equivalentes-grama reagem na proporção de 1 para 1 ( um para um), podemos dizer que, no ponto final da titulação, a quantidade de equivalentes-grama (e) da solução titulada (que caiu da bureta) igualou a quantidade de equivalentes-grama (e’) da solução problema (que estava no erlenmeyer): é o Princípio da equivalência. Como e = N . V, concluímos que, no ponto final da titulação: Equação Fundamental da Volumetria N . V = N´. V´ Exemplo 1: 25 mL de uma solução de NaOH foram submetidos à titulação com uma solução de H 2 SO 4 de concentração 0,1 M. Terminada a titulação, verificou-se que foram gastos 26,5 mL da solução de H 2 SO 4 . Calcular a concentração normal da solução de NaOH. Resolução: Solução-problema NaOH Solução-padrão H 2 SO 4 V 1 = 25 mL = 0,025 L V 2 = 26,5 mL = 0,0265 L M 1 =? M 2 =0,10M N1 = ? N 2 = 0,20 N Transformação concentração molar em concentração normal de H 2 SO 4 : N=v.M N = 2 . 0,10 = 0,20 N 2NaOH + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + 2H 2 O Pelo princípio da equivalência: N 1 .V 1 = N 2 . V 2 N 1 . 0,025 = 0,20 . 0,0265 N 1 = 0,20 . 0,0265 0,025 N 1 = 0,212 N Portanto a concentração da solução problema de NaOH é 0,212 N. Exemplo2: 50 mL de solução de hidróxido de sódio reagem completamente com 15 mL de HCl de 2N. Calcule a) normalidade da solução de hidróxido de sódio (NaOH). b) a massa de hidróxido de sódio aí existente. Resolução: Solução-problema NaOH Solução-padrão HCl V 1 = 50 mL = 0,05 L V 2 = 15 mL = 0,015 L N1 = ? N2 = 2 N a) Usando a Equação Fundamental da Volumetria, temos: N 1 .V 1 = N 2 . V 2 N 1 . 0,05 = 2 . 0,0l5 N 1 = 2 . 0,0l5 0,05 N 1 = 0,6 N b)Podemos inicialmente calcular a quantidade de eq-g de NaOH: e=N.V Técnico em Química / 2008 40 e = 0,050 . 0,6 e = 0,03 eq-g de NaOH A seguir, calcular a massa correspondente de NaOH: e= m m = e .E m = 0,03 . 40 m = 1,2 g de NaOH E Ou N = m__ m=N.E.V m = 0,6 . 40 . 0,050 m = 1,2 g de NaOH E.V Nos cálculos de análise volumétrica, é muito importante ter sempre em mente as seguintes fórmulas fundamentais: - A Equação Fundamental da Volumetria: N 1 .V 1 = N 2 . V 2 - e o cálculo do número de eq-g (equivalente-grama): e=N.V Ou m e = ---------E 25 g de hidróxido de sódio impuro são dissolvidos em água suficiente para 500 mL de solução. Uma alíquota de 50 mL dessa solução gasta, na titulação, 25 mL de ácido sulfúrico 2 N. Qual a porcentagem da pureza do hidróxido de sódio inicial? Resolução: Antes da resolução devemos comentar o que ocorre na seqüência acima: - de 1 para 2: apenas dissolução do NaOH em água Exemplo 3: Técnico em Química / 2008 41 - de 2 para 3: apenas retirada (separação) de 1/10 da solução de NaOH - entre 3 e 4: só agora ocorre uma reação química, que é: H 2 SO 4 + 2NaOH Na 2 SO 4 + 2H 2 O A resolução típica desses problemas é feita retrocedendo-se da solução titulada 4 para a mostra inicial 1; normalmente, os cálculos tornam-se mais rápidos quando feitos em equivalente-grama: No de eq-g em 4: e = N . V No de eq-g em 3: é o mesmo e= 0,025 . 2 = 0,05 eq-g 0,05 eq-g de NaOH (Princípio da Equivalência) portanto em 2 temos: 0,5 eq-g de NaOH No. de eq-g 2: é 10 vezes maior, pois 3 representa a décima parte de 2 10 . 0,050 = 0,5 eq-g de NaOH No de eq-g 1: é igual ao anterior, pois de 1 para 2 só houve adição de água Este 0,5 eq-g representa uma massa igual a: m m e = ---------- == 0,5 = ----- = m = 20 g de NaOH puro E 40 Sendo de 25 g a massa da amostra inicial, temos: 25 g de NaOH impuro 100% 20 g de NaOH puro P P = 80% 1)Na titulação de 10 mL de uma solução de KOH foram consumidos 18,5 mL de uma solução de H 2 SO 4 0, 25 N. Calcule a concentração da solução de KOH. 2)Para neutralização de 18 mL de uma solução 0,2 N de HCl, foram gastos 12 mL de uma solução de NaOH. Determine a normalidade da solução. 3) 25 mL de uma solução de KOH foram recolhidos numa pipeta e transferidos para um erlenmeyer. Esse volume exigiu, na titulação, 28 mL de uma solução 0,05N de H 2 SO 4 . Descubra a concentração normal da solução básica. 4)20 mL de uma solução de HCl foram submetidos à titulação com uma solução de NaOH 0,5N. Sabendo que foram consumidos 14,8 mL de solução de NaOH, determine a concentração da solução de HCl. 5) Na titulação de 5 mL de uma solução de H 3 PO 4 foram gastos 20 mL de uma solução de KOH 0,3M. Determine a concentração normal da solução de H 3 PO 4 . 6)De uma solução de H 2 SO 4 foram pipetados 25 mL e transferidos para um erlenmeyer que, na titulação, exigiram 24,5 mL de uma solução 0,3 N de NaOH. Determine a concentração normal da solução de H 2 SO 4 . Exercícios Técnico em Química / 2008 42 7) 25 mL de uma solução de FeSO 4 foram submetidos à titulação com uma solução 0,02 N de KMnO 4 . Calcule a concentração normal da solução de FeSO 4 , sabendo que foram necessários 16 mL da solução de KMnO 4 . 8) Na titulação de 25 mL de uma solução de KI foram gastos 18 mL de uma solução de KMnO 4 0,03N. Determine a concentração normal da solução de KI. 9) 0,8 g de soda cáustica comercial são dissolvidos em água e o volume levado a 100 mL. Dessa solução, uma alíquota de 25 mL é submetida à titulação com uma solução-padrão 0,1 N de HCl, da qual são consumidos 24,5 mL. Determine o teor em NaOH da soda cáustica analisada. 10)2 g de ácido sulfúrico comercial são dissolvidos em água até que o volume atinja 100 mL. Com o auxilio de uma pipeta, 25 mL dessa solução são transferidos para um erlenmeyer e submetidos à titulação com solução 0,1M de NaOH. Calcule a porcentagem, em massa, de H 2 SO 4 no ácido sulfúrico comercial, sabendo que na titulação foram gastos 35 mL da solução de NaOH. 11)0,5 g de sal de cozinha são dissolvidos em água de modo que o volume da solução seja de 100 mL . 25 mL dessa solução são recolhidos numa pipeta e submetidos à titulação com solução-padrão de AgNO 3 0,1M. Calcule o teor em NaCl do sal de cozinha, sabendo que foram consumidos 20 mL da solução-padrão. 12) Para sua completa neutralização, uma amostra de vinagre de 5 mL consumiu 25 mL de uma solução que contém 0,2 M de NaOH. Supondo que o único componente ácido do vinagre seja o ácido acético, calcule a massa do ácido, contida em 1 L de vinagre. 13) 10 mL de solução de ácido clorídrico, de densidade 1,095 g/mL e contendo 18% de HCl em massa, são neutralizados por 40 mL de solução de NaOH. Qual a normalidade da solução de NaOH? 14)Uma industria comprou hidróxido de sódio como matéria-prima, sabendo que o material apresentava impurezas inertes ao HCl. Certa amostra de 3 g daquele álcali foi completamente neutralizada por 20 mL de HCl 3N. Pede-se: a) a porcentagem de pureza do NaOH; b) a massa do material necessária para a preparação de 1 L de solução 1 N. 15) 0,3 g de cloreto de cálcio impuro é dissolvido em água e a solução é titulada, gastando 25 mL de oxalato de sódio 0,2 normal. Qual a porcentagem de pureza do cloreto de cálcio? CaC 2 O 4 + 2NaCl CaCl 2 + Na 2 C 2 O 4 16) 2,2 g de carbonato de potássio são dissolvidos em água suficiente para 100 mL de solução. Uma alíquota de 20 mL exige na titulação 15 mL de solução 0,4 N de ácido nítrico. Supondo que as impurezas não reajam, calcule o grau de pureza do sal inicial. 17)Foram colocados 80 mL de ácido clorídrico comercial em um balão volumétrico de 1L, completando-se esse volume com água. 10 mL da solução do balão foram neutralizados com 10 mL de solução 0,2 molar de hidróxido de sódio. Qual a molaridade do ácido clorídrico comercial? 18)Para se determina o conteúdo acetilsalícilico (AAS) (C 9 H 8 O 4 ) num comprimido isento de outras substâncias ácidas, 1,0 g do comprimido foi dissolvido numa mistura de etanol e água. Essa solução consumiu 15 mL de solução aquosa de NaOH, de concentração 0,2 M, para reação completa. Ocorreu a seguinte transformação química: Técnico em Química / 2008 43 C 9 H 8 O 4(aq) + NaOH (aq) C 9 H 7 Na (aq) + H 2 O Calcule a porcentagem de massa de AAS no comprimido. 19) Uma amostra de 12 g de hidróxido de potássio foi dissolvido em água formando 1 litro de solução. Determine o grau de pureza de KOH na amostra, sabendo-se que uma alíquota de 100 mL desta solução consumiu 75 mL de uma solução de ácido nítrico 0,2M. 20) Para legislação brasileira, a cachaça deve obedecer ao limite de 5mg;L, quanto ao teor de cobre. Para saber se tal limite foi obedecido, 5 mL de uma certa cachaça foram titulados com solução de sal de sódio do EDTA, 10-3 M, gastando-se 4 mL na titulação. Sabendo-se que a massa molar do cobre 63,5 g/mol e que o cobre reage com o EDTA na proporção, em mol, de 1 : 1, qual concentração de cobre nessa cachaça, em mg/L? Exercícios Complementares Curva de solubilidade 1) A curva de solubilidade de um sal hipotético é: Qual a quantidade de água necessária para dissolver 30 g do sal a 35º.C , em gramas?resposta: 75 g 2)A 10º.C a solubilidade do nitrato de potássio é de 20 g/100 g H 2 O. Uma solução contendo 18 g de nitrato de potássio em 50 g de água a 25º.C é resfriada a 10º.C. Quantos gramas do sal permanecem dissolvidos na água? Resposta: 10 g 3) Baseando-se no gráfico abaixo, que relaciona a solubilidade de K 2 Cr 2 O 7 em função da temperatura, pode-se afirmar que, quando uma solução saturada que contém K 2 Cr 2 O 7 em 200 g de água é resfriada de 60º.C a 10º.C, a massa do referido sal que precipita é: Resposta 76 g Técnico em Química / 2008 44 4) O gráfico abaixo representa a variação do coeficiente de solubilidade do nitrato de potássio em água, com a temperatura. Resfriando-se 1340 g de solução de nitrato de potássio saturada a 80º.C até a 20º.C, qual a quantidade de nitrato de potássio que se separa da solução? Observação Para facilitar a leitura do gráfico, dizemos que: A 2º.C 32 g KNO 3 /100 g água A 80º.C 168 g KNO 3 /100 g água Resposta: 680g 5) A curva de solubilidade de um dado sal é representada a seguir. Considerando a solubilidade desse sal a 30º.C, qual seria a quantidade máxima (aproximada) de soluto cristalizada quando a temperatura da solução saturada (e em agitação) fosse diminuída para 2º.C? Resposta: 30g 6) Seis soluções aquosas de nitrato de sódio, NaNO 3 , numeradas de I a VI, foram preparadas, em diferentes temperaturas dissolvendo-se diferentes massas de NaNO 3 em 100 g de água. Em alguns casos, o NaNO 3 não se dissolveu completamente. Técnico em Química / 2008 45 A partir da análise desse gráfico, quais são os dois sistemas em que há precipitado? 7) As curvas de solubilidade de dois sais A e B, em água, são dadas abaixo: Dissolvendo-se 100 g de cada sal em 100 g de água a 60º.C, determine a massa total do precipitado existente. Resposta: 60g. 8) O gráfico mostra a curva de solubilidade do cloreto de amônio, me gramas por 100 g de água. Se a solução saturada de cloreto de amônio, que está à temperatura de 70º.C, for resfriada a 30º.C, qual a massa de sal que precipita? Resposta: 20 g Técnico em Química / 2008 46 9)Uma solução saturada de NH 4 Cl foi preparada a 80º.C utilizando 200 g de água. Posteriormente, essa solução sofreu um resfriamento sob agitação até atingir 40º.C. Determine a massa de sal depositada nesse processo. A solubilidade do NH 4 Cl varia com a temperatura, conforme mostrado no gráfico abaixo. 10) As questões de A a E devem ser respondidas com base nos dados da tabela de solubilidade do nitrato de potássio – KNO 3 . Temperatura oC Coeficiente de solubilidade g de KNO 3 por 100 g de H 2 O 0 10 20 30 40 50 60 13,3 20,9 31,6 45,8 63,9 85,5 110 Técnico em Química / 2008 47 70 138 80 169 90 202 100 246 A)Calcule a quantidade máxima de KNO 3 , que se dissolve totalmente em 200 g de água a 80º.C. Resposta: 338 g de KNO 3 . B) Calcule a quantidade mínima de H 2 O, a 50º.C, necessária para dissolver totalmente 17,1g de KNO 3 . Resposta: 20 g de H 2 O. C) Calcule a massa de KNO 3 existente em 453 g de solução aquosa saturada a 90º. Lembre-se de que a massa da solução é a soma das massas do soluto e do solvente. Resposta: 303 g de KNO 3 . D) Calcule a massa de KNO 3 que se precipita ao baixarmos para 0o.C a temperatura de uma solução aquosa desse sal, contendo 298,1g de KNO 3 em 700g de H 2 O a 60º.C. Resposta: 205 g de KNO 3 . E) Calcule a quantidade de massa de KNO3 que ainda é possível dissolver, se aumentarmos para 100º.C a temperatura de uma solução aquosa saturada de massa 742 g a 50º.C. Resposta: 642 g de KNO 3 . Concentração Molar ou Molaridade e pH e pOH 1) "...Os legumes também devem ser colocados de molho com a casca, durante 30 minutos numa solução de um litro de água com uma colher de sopa de água sanitária." O texto refere-se a recomendações que o jornal Folha de São Paulo (29/11/1991) faz para se evitar contaminação pelo bacilo do cólera. Se uma colher de sopa tem capacidade para 10 mL e a água sanitária usada contém 37,25g de hipoclorito de sódio (NaClO), por litro de produto, qual a concentração molar da solução para lavar os legumes? 2) Uma cozinheira bem informada sabe que a água contendo sal de cozinha dissolvido ferve a uma temperatura mais elevada que a água pura e que isso pode ser vantajoso em certas preparações. Essa cozinheira coloca 117g de NaCl em uma panela grande. Qual o volume, em litros, necessário de água para a cozinheira preparar uma solução 0,25M de NaCl? 3) A concentração de íons fluoreto em água de uso doméstico é de 5,0x10-5 mol/L. Se uma pessoa tomar 3,0L dessa água por dia, ao fim de um dia, qual a massa de fluoreto, em miligramas, que essa pessoa ingeriu? Obs.: transformar mg em gramas 4) Um béquer contém 10mL de solução aquosa 0,10 mol/L de sulfato de cobre II (CuSO 4 ). Deixado em ambiente ventilado, após alguns dias restam no béquer apenas cristais do sal CuSO 4 .5H 2 O. Que quantidade, em mol, se formou desse sal? 5) Dissolveram-se 2,48g de tiossulfato de sódio pentahidratado (Na 2 S 2 O 3 .5H 2 O) em água para obter 100cm3. Qual a molaridade da solução? 6) No ar poluído de uma cidade, detectou-se uma concentração de NO 2 correspondente a 1,0x10-8 mol/L. Supondo que uma pessoa inale 3L de ar, o número de mols de NO 2 por ela inaladas? Técnico em Química / 2008 48 7) Em um acidente foram determinados em uma lagoa contendo aproximadamente 7,2.107 L de água uma concentração molar de 18 mol/L de ácido sulfúrico – H 2 SO 4 . os peixes dessa lagoa não sobreviveram, qual era a massa? 8) Em um balão volumétrico de 500mL foram colocados 9,6g de MgCl 2 , sendo o volume completado com H 2 O destilada. Sabendo que o MgCl 2 foi totalmente dissolvido, qual a concentração molar de íons Mg+2 nessa solução? MgCl 2 ------- Mg2+ + 2Cl9) Qual o valor da massa de sulfato de ferro III anidro que deve ser colocada em um balão volumétrico de 500mL de capacidade, para obter uma solução aquosa 0,002 mol/L em após completar o volume do balão com água destilada? 10) A chuva ácida é capaz de destruir plantações e corroer prédios e monumentos. Qual o pH de uma amostra de água de chuva que contém 0,00001M de monoácido (HA). 11) Pela análise química, verificou-se que uma amostra de água de chuva contém 0,002 M de ácido nítrico (HNO 3 ). Qual o pH da água de chuva. 12) Alguns gases presentes em atmosferas poluídas formam, com a água de chuva, ácidos, tais como o ácido sulfúrico e o nítrico, o pH eram 4 e 3 respectivamente. Quais eram as concentrações molares dos ácidos? 13) Uma indústria química apresenta como esgoto uma solução de pH = 2. Qual a concentração molar do esgoto? 14) A água de um aquário, a concentração de um monoácido produzido pela decomposição de bactérias é 0,0001 mol/L . Calcule o pH do aquário. 15) Uma área agrícola foi adubada com amônia, nitrato e fosfato de amônio. Na amostra das águas residuais da irrigação dessa área verificou-se que a concentração de íons OH- é igual a 8.10-5 mol/L, a 25º.C. Qual o pH da amostra? 16) Um proprietário de terras resolveu construir tanques de pesca. Escavou a terra, encheu o tanque de água e colocou algumas espécies de peixes. Após algum tempo, observou a contragosto que alguns peixes morreram. Levando uma amostra da água para análise, foi constato que a água estava muito ácida e a concentração de íons H+ era igual a 10-5. Dado o pH de sobrevivência da algumas espécies de peixe (abaixo desse pH os peixes morrem), quais espécies poderão sobreviver nesse tanque? Determine o pH do tanque. Peixe pH de sobrevivência Trutas 5,2 Carpas 5,4 Piabas 4,5 17) O vibrião colérico não sobrevive em meio pH = 3 ou ácido. Foram adicionados ácidos clorídricos. Qual a concentração do ácido? Técnico em Química / 2008 49 18) Recentemente foram notificados casos de botulismo ocorridos devido à ingestão de alimentos contaminados com Bacillus botulis, extremante venenosos, mas que não sobrevivem na concentração de íons H+ 0,0001M, qual o pH e pOH? 19) Um químico entrou na cantina de seu laboratório e mediu o pH do café e do leite encontrando, respectivamente, 5 e 6. quais eram as concentrações molares dessas substâncias em H+? Titulo e porcentagem 1)Quantos gramas de água são necessárias, a fim de se preparar uma solução, a 20% em peso, usando 80g de soluto? 2) Uma solução contém 9 g de cloreto de sódio em 41 g de água. Qual o titulo em massa de soluto na solução? E titulo percentual do soluto? 3)Uma solução de um dado soluto foi preparada a partir de 160g de água. Se a porcentagem é 20% de soluto. Calcule a massa do soluto. 4)Tem-se um frasco de soro glicosado, a 2%. Para preparar 1000 g desse soro, quantos gramas de glicose devem ser dissolvidos em água? 5)Qual é a massa de água existente em uma solução aquosa contendo 50 g de iodeto de potássio em 20% desse sal? 6) Qual é a massa de cloreto de cálcio que deve ser dissolvida em 400 g de água para produzir uma solução em 30% em massa de soluto? 7)Quantos gramas de hidróxido de sódio e de água são necessários para preparar 200 g de solução de NaOH a 19,5% em massa de base? 8)Uma solução aquosa, 24% em peso de soluto de um determinado ácido contêm em 300 g de solução. Determine a massa da água. 9)Um detergente concentrado apresenta 40% em massa de matéria ativa. Calcule a quantidade de água necessária para se obter 250 g de solução de detergente. 10)Uma solução a 15% de cloreto de amônio possui 50 g de soluto. Qual a massa de água na solução? 11) Um aluno deseja preparar 25 g de uma solução aquosa contendo 8% em massa de cloreto de sódio. Qual a massa de água? 12) Para limpeza de lentes de contato, é comum a utilização de solução fisiológica de cloreto de sódio a 0,8%. Um frasco contendo 500 g de solução. Qual a massa de NaCl? 13)Um dentifrício é comercializado em tubos contendo 90 g de solução. Segundo o fabricante contem 0,95% de flúor. Qual a massa de flúor? 14)Para evitar a propagação de doenças como cólera, a água para beber é desinfetada pela adição de cloro em 20 g em 1000 g de solução. Qual a porcentagem do cloro? 15)A analise de um suco de fruta mostrou que 0,003 g de dióxido de enxofre (conservante) está contido em 50g de suco alimentício (solução). Qual a porcentagem de dióxido de enxofre contido na solução? Técnico em Química / 2008 50 16) Uma bisnaga de xilocaína a 3%, de massa total 250g, apresenta quantos gramas de solvente? 17) As massas de H 2 C 2 O 4 e H 2 O que devem ser misturadas respectivamente para preparar 1000g de solução a 5% de H 2 C 2 O 4 ? 18)Uma solução encerra 15 g de carbonato de sódio em 135 g de água. Qual a porcentagem do soluto e o titulo do soluto na solução. 19) Qual é a massa de soluto existente em 200 g de solução a 40% em massa de soluto? 20) Quantos gramas de água são necessárias, a fim de se preparar uma solução, a 30% em peso, usando 80 g do soluto? Concentração Normal ou normalidade 1) 1,0 mL de solução 1,0 N de ácido clorídrico equivale a 20 gotas. Qual o número de equivalentegrama de HCl presentes em uma gota dessa solução? 2)De acordo com o dados da CETESB, o rio Tietê, ao passar pela Grande São Paulo, recebe dejetos industriais que contêm poluentes, entre eles íons Pb+2 e Hg+. Supondo-se que a análise dessa águas mostrasse uma concentração 0,01N para cada íons, quais as massas de Pb2+ e Hg+ por litro respectivamente? 3) Qual a massa de permanganato de potássio – KMnO 4 está presente em 500 mL de solução decinormal destinada a oxidações em meio ácido? KMnO 4 ----- Mn2+ 4) A solução antisséptica chamada água boricada contém 20 g de H 3 BO 3 . qual o valor dessa concentração normal, expressa em eq-g/L? 5) Calcule a concentração normal de sulfato de zinco – ZnSO 4 que seria possível obter quando 3,25 g do sal forem dissolvidos em 100 mL de água. 6)Um laboratorista precisa preparar uma solução 0,2 N de hidróxido de sódio – NaOH e para isso, conta com uma amostra de 5 g dessa substância. Qual o volume máximo de solução que poderá ser preparado? 7)Precisamos preparar 500 mL de uma solução 0,3 N em Fe 2 (SO 4 ) 3 . Qual a massa necessária para pesagem? 8)Qual o volume de uma solução 0,0001N de cloreto de cálcio – CaCl 2 , que contém 2 g do sal? 9)Calcule o volume de solução no qual encontram-se dissolvidos 8,44 g de Na 2 SO 4 , sabendo que a mesma é 0,1N. 10) Para efetuar o tratamento de limpeza de uma piscina de 10 000L, o operador de manutenção despejou uma solução de 1 N de sulfato de alumínio – Al 2 (SO 4 ) 3 . Qual a massa despejada? 11)Num balão volumétrico de 250 mL adicionou-se 2 g de sulfato de amônio – (NH 4 ) 2 SO 4 , calcule a concentração normal obtida. Técnico em Química / 2008 51 Relações de concentração de soluções 1) Um ácido sulfúrico comercial apresenta 95% em peso de H 2 SO 4 . sua densidade é igual a 1,857 g/mL. Qual a molaridade desse produto comercial? 2) O ácido nítrico – HNO 3 concentrado encontrado no comércio geralmente é concentração 15,5 molar e densidade 1,409 g/mL. Qual o titulo? 3) Um frasco traz em seu rótulo ácido perclórico, HClO 4 ; densidade 1,69 g/mL; pureza 72% em massa. Qual sua concentração comum? 4) Qual a concentração molar de uma solução de etanol, C 2 H 6 O de concentração a 4,6 g/L? 5)Uma dada solução aquosa de ácido sulfúrico contém 25% em massa de H 2 SO 4 . sendo a densidade da solução de 1,15 g/mL. Qual a sua concentração comum? 6)As baterias dos automóveis são cheias com solução aquosa de acido sulfúrico - H 2 SO 4 . Sabendo que essa solução contém 38% de acido sulfúrico em massa e a densidade é igual a 1,29 g/mL, calcule a concentração molar do ácido. 7) Um béquer contém 10mL de solução aquosa 0,10 N de sulfato de cobre II (CuSO 4 ). Deixado em ambiente ventilado, após alguns dias restam no béquer apenas cristais do sal CuSO 4 .5H 2 O. Que quantidade, de massa, se formou desse sal? 8)O permanganato de potássio – KMnO 4 pode ser utilizado como germicida no tratamento de queimaduras. É um sólido brilhante usado, habitualmente, como reagente comum nos laboratório. Considere a dissolução em meio ácido de 0,395g deste sal em água suficiente para produzir 250 mL de solução. Qual a molaridade e normalidade? 9)Calcule a massa de hidróxido de magnésio – Mg(OH) 2 necessária para preparar meio litro de solução 0,2 N. 10)O cloro que se adiciona à água é, na realidade, hipoclorito de sódio – NaClO. Qual a massa de hipoclorito de sódio, que devemos adicionar para formar a água de uma piscina de 5000 litros de mistura, de forma que se tenha uma concentração de 0,001 N? 11)A concentração de cloreto de sódio - NaCl na água do mar é, em média, de 2,95g/L. Assim sendo, a concentração molar desse sal na água do mar é de aproximadamente? 12)Uma solução de NaOH apresenta título (T) igual a 0,4. Qual a sua concentração em mol/L? 13)Uma solução de ácido sulfúrico - H 2 SO 4 tem densidade 1,6 g/mL e é 88% em massa em H 2 SO 4 . Qual a concentração em mol/L? 14) Qual a normalidade de uma solução de hidróxido de bário – Ba(OH) 2 de 34,2% em massa, cuja densidade é igual a 1,25 g/cm3. 15) Determine a molaridade e normalidade de uma solução de NH 4 OH – hidróxido de amônio de 30%, cuja densidade é de 0,9 g/mL.