Soluções, Cinética Química e Termodinâmica

Soluções, Equilíbrio Químico e Termodinâmica

Soluções: uma solução é completamente homogênea e formada por duas ou mais substâncias puras, cuja composição pode variar dentro de certos limites. São misturas de um soluto e um solvente unidos de forma fraca: o soluto está em menor quantidade e o solvente em maior quantidade. O soluto se dissolve no solvente.

Solubilidade

Solubilidade: é medida pela quantidade, em gramas, de uma substância que pode se dissolver em 100 g de solvente para formar uma solução saturada.

Fatores que afetam a solubilidade de um soluto em um solvente

• Propriedades do soluto e do solvente
• Temperatura: a solubilidade de um gás em um líquido diminui quando a temperatura aumenta.
• Pressão: aumenta a solubilidade de gases em líquidos.

Velocidade de dissolução

A velocidade de dissolução de um soluto em um solvente depende de:

• Tamanho da partícula: quanto menor a partícula, mais rápida a dissolução.
• Velocidade de agitação.
• Temperatura: quanto maior a temperatura, maior a velocidade.

Tipos de soluções

• Solução saturada: encontra-se em equilíbrio dinâmico com o soluto não dissolvido.
• Solução insaturada: a concentração do soluto é menor que a de uma solução saturada.
• Solução supersaturada: a concentração do soluto é maior que a de uma solução saturada.

Propriedades coligativas das soluções

Dependem apenas da quantidade de partículas do soluto presentes na solução:

1. Diminuição da pressão de vapor: um soluto não volátil em um solvente volátil diminui a pressão de vapor do solvente.
2. Elevação do ponto de ebulição.
3. Depressão do ponto de congelamento.

Coloides

Coloides: são dispersões de partículas de uma substância em outra (como os aerossóis). Os mais comuns são: soluções (sólido em líquido), géis, emulsões e aerossóis.

Efeito Tyndall: um feixe de luz que atravessa um coloide é disperso em todas as direções.

Pressão osmótica

Pressão osmótica: é a pressão mínima que deve ser aplicada a uma solução para impedir a passagem líquida do solvente em direção à solução, através de uma membrana semipermeável.

Equilíbrio e Cinética Química

Velocidade de reação: é a rapidez com que os produtos se formam ou os reagentes se consomem.

Fatores que influenciam a velocidade de reação

• Natureza dos reagentes
• Concentração dos reagentes
• Temperatura
• Catalisador

Equilíbrio químico

Quando uma reação química atinge o equilíbrio a uma temperatura dada, o produto das concentrações molares dos produtos, elevadas aos seus coeficientes estequiométricos, dividido pelo produto das concentrações molares dos reagentes, elevadas aos seus coeficientes estequiométricos, é uma constante (K). Se K > 1, o equilíbrio se desloca para os produtos; se K < 1, a concentração de reagentes é maior que a de produtos.

Princípio de Le Chatelier

Se um sistema em equilíbrio sofrer uma alteração nas condições de concentração, temperatura ou pressão, ele se deslocará para uma nova posição de equilíbrio, na qual haverá uma tendência a restabelecer as condições originais.

Química e Eletricidade

Reações de oxirredução

Oxidação: combinação de um elemento com oxigênio. Redução: perda de oxigênio de um elemento.

"A oxidação implica perda de elétrons, enquanto a redução implica ganho de elétrons".

Em toda reação em que um elemento se oxida, outro elemento se reduz simultaneamente. Os elétrons cedidos por um elemento devem ser captados por outro, pois não podem ficar livres.

Número de oxidação

Número de oxidação: é a carga elétrica que um átomo teria se fossem adicionados ou subtraídos os elétrons que ele troca com outros átomos.

"Toda oxidação, ou perda de elétrons, produz aumento do número de oxidação de um elemento".

Potencial redox

Potencial redox: é a tendência de uma substância a ganhar elétrons, comparada a outra que é tomada como padrão de referência.

Eletrólise

Eletrólise: é o fenômeno de decomposição de um eletrólito (substâncias cujas soluções aquosas são boas condutoras de eletricidade).

Lei de Faraday

As quantidades de substâncias formadas nos eletrodos são diretamente proporcionais à quantidade de eletricidade (q) que circula.

Pilhas químicas

As reações de oxirredução têm por objetivo produzir energia elétrica. A transferência de elétrons nas reações redox ocorre pelo circuito externo às soluções.

Ponte salina: conexão entre as duas soluções.

Corrosão

Corrosão: é o ataque químico superficial de metais, que causa sua destruição parcial ou total.

A Química e a Energia

1ª Lei da Termodinâmica (entalpia)

A energia é a capacidade de realizar trabalho ou transferir calor. A energia não se cria nem se destrói nas reações químicas nem nas mudanças físicas, apenas se transfere entre o sistema e suas vizinhanças.

A energia do sistema, para uma quantidade específica de substância, representa toda a energia que essa substância contém.

Se q (+), o sistema absorve calor das vizinhanças; se for negativo, libera calor. Se W (+), as vizinhanças realizam trabalho sobre o sistema; se for negativo, o sistema realiza trabalho sobre as vizinhanças.

"O único tipo de trabalho presente na maioria das mudanças físicas e químicas é o de pressão-volume (W = -PdV)".

Variação de entalpia: é a variação de calor de uma reação a pressão constante.

Lei de Hess: "A variação de entalpia de uma reação é a mesma, quer ela ocorra em uma única etapa, quer em uma série de etapas". O resultado é a energia necessária para que a reação ocorra.

2ª Lei da Termodinâmica (entropia)

Em processos espontâneos, o universo tende ao estado de maior desordem. A função de estado entropia (S) mede o grau de desordem do sistema.

"Esta lei pode prever o sentido de uma mudança. O aumento de entropia em um processo é igual ou maior que o calor absorvido no processo dividido pela temperatura".

Quanto menor a entropia, menor a desordem.

3ª Lei da Termodinâmica

3ª Lei da Termodinâmica: mede a espontaneidade.