Físico Quimica

INTRODUÇÃO

Por mais perfeita que a natureza seja, quase nunca encontramos nela substâncias puras. Para obtê-las geralmente aplicamos métodos de fracionamento. Podemos então concluir que a Natureza seja formada por misturas, que tecnicamente iremos denominar dispersões. As dispersões serão classificadas de acordo com o tamanho de partícula da fase dispersa nesta mistura.

(*nm=10 -9m)

No entanto, esta forma de classificar é um tanto técnica e muito pouco funcional. Iremos portanto empregar uma classificação generalizada e mais comportamental.

Suspensões: Misturas heterogêneas, cujas fases são percebidas a olho nu, decantam naturalmente e pode ser filtrada com o uso de filtros comuns. (ex: água+óleo; água+ areia)

Dispersões Coloidais ou Colóides: Mistura que a olho nu parece homogênea e que na verdade tratá-se de uma mistura heterogênea. De forma geral, para decantar são usadas ultra-centrífugas, para filtração ultra-filtros e para visualização microscópios eletrônicos. (ex: leite, sangue, maionese, tintas)

Soluções: Mistura efetivamente homogênea. São misturas que não podem ser fracionadas por centrifugação ou filtração. O tamanho de partícula não permite visualização por microscopia. (exceto o microscópio de tunelamento-STM)

COMPOSIÇÃO DAS SOLUÇÕES

Nas soluções a fase dispersa (disperso) será tratada como soluto e a fase dispersadora (dispersante) será o solvente.

Soluto: Parte da solução que se encontra dissolvida. Em caso de soluções que envolvem o mesmo estado de agregação para as espécies, considera-se soluto a espécie em menor fração molar.

Ex: ouro 18 quilates → 75% em ouro e 25% cobre e/ou prata, temos portanto o ouro como solvente e os outros como soluto.

Solvente: Parte da solução que promove a dissolução da outra espécie.

CLASSIFICAÇÃO DAS SOLUÇÕES

1) Quanto ao estado de agregação: A solução será classificada pela fase que prevalece.

Soluções Sólidas → ex: bronze, amálgama de zinco, ouro 18 quilates e muitas outras ligas.

Soluções Líquidas → ex: água potável, vinagre, perfumes, soro fisiológico, cândida.

Classificação Tamanho das partículas dispersas

verdadeira coloidal grosseira

Até 1 nm (nanômetro) * de 1 nm a 1000 nm maior que 1000 nm

A olho nu o leite é um material homogêneo, mas nele existem diversas partículas que podem ser observadas com instrumentos ópticos de alta precisão. Por exemplo: cristais de lactose, são visualizados através de microscópio de luz polarizada.

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Soluções Gasosas → ex: ar , nitrox * (N 2+O 2), heliox * (He+O 2).

*misturas usadas em mergulho profissional.

2) Quanto à natureza do soluto: A solução será classificada segundo a capacidade do soluto em tornar o meio condutor de eletricidade ou não.

Solução Iônica ou eletrolítica Solução que apresenta íons “livres” oriundos do fenômeno da dissociação ou ionização.

Ex: NaCl (s) →Na +(aq) + Cl -(aq) (Dissociação iônica)

A figura mostra que a dissociação é acompanhada pelo fenômeno da solvatação. Nem toda solvatação promove dissociação. A dissociação é uma características de substâncias iônicas.

Ex: HCl + H 2O → H 3O+ + Cl - (Ionização) A ionização é uma característica de algumas substâncias moleculares, como ácidos e amônia (NH 3). Apesar de

substâncias moleculares, em meio aquoso serão tratatas como soluções iônicas.

Solução molecular ou não eletrolítica Solução isenta de íons “livres”. Esta solução não condutora de eletricidade e é compostas por substâncias moleculares que não sofrem ionização.

Ex: glicose (C 6H12 O6) em solução aquosa.

3) Quanto à solubilidade:

Devido aos diversos parâmetros envolvidos na solubilidade de uma substância, é importante criar mecanismos para quantificar esta solubilidade, padronizando esta medida experimental segundo alguns critérios, tais como quantidade de solvente, temperatura, pressão e outros.

COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE Quantidade máxima de soluto que satura uma quantidade padrão de solvente, numa dada temperatura.

Substância

Coeficiente de solubilidade (g por 100g de água a 20º C)

NaCl NaBr KNO3 CaSO4 AgCl

36 73 31,6 0,2 0,0014

Segundo a quantidade de soluto dissolvido numa solução, classifica-se a solução em:

Insaturada: a quantidade de soluto dissolvida é inferior ao coeficiente de solubilidade na dada temperatura.

Saturada: a solução está em equilíbrio com exatamente a quantidade de soluto máxima expressa pelo coeficiente de solubilidade na dada temperatura.

Saturada com corpo de fundo: a solução está em equilíbrio com exatamente a quantidade de soluto máxima expressa pelo coeficiente de solubilidade na dada temperatura e ainda apresenta a fase corpo de chão. O sistema é composto por uma quantidade de soluto superior ao coeficiente de solubilidade e portanto deve ser classificado como heterogêneo.

Vale à pena destacar que a condutividade de uma solução estará vinculada a concentração e a força dos eletrólitos que formam o sistema.

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Supersaturada: Através de modificação na temperatura durante a preparação, dissolve-se uma quantidade de soluto superior ao coeficiente de solubilidade. Este sistema é extremamente instável e é considerado eminência de precipitação.

As figuras mostram uma solução supersaturada de acetato de sódio sendo preparada e colocada em cima de um cristal do sal. O acetato de sódio é uma substância solúvel em