MÓDULO DIDÁTICO

APRESENTAÇÃO

Prezado Estudante

Este módulo desafio e convida você a exercer um papel central em seus estudos, a assumir os compromissos e responsabilidades com a sua comunidade e contribuir para a divulgação dos conhecimentos relacionados à Química – ramo da ciência que estuda a matéria, suas propriedades, estruturas e transformações.

Os assuntos tratados será um estimulo para que você estabeleça uma relação entre algumas situações vivenciadas em seu cotidiano e os fenômenos químicos que as explicam. Esse convite é feito a todo o momento: nas aberturas de unidades, nas atividades globais, nas atividades experimentais e nas leituras, que envolvem ciência, tecnologia e sociedade.

Aqui você terá oportunidades de participar em grupo e também individualmente, se posicionar criticamente ante os impactos provocados pelas tecnologias de informação e comunicação e os processos industriais que geram resíduos tóxicos provocando sérios danos ambientais. Além disso, poderá analisar, com base nos conceitos desenvolvidos, os meios para minimizar esses impactos.

Então, a cada capitulo você descobrir que a Química ela está presente tanto no nosso cotidiano como também em processos industriais. Descobrirá a importância da Química, de estudar e compreender os conceitos envolvidos nessa ciência e ampliar seus conhecimentos para que possam colaborar efetivamente em questões que afetam a sua vida, a de seus parentes e amigos, e a de muitas outras pessoas da Terra.

PLANO DE DISCIPLINA

Curso: SOLUÇÕES

Título da Disciplina: Química II

Carga horária presencial [x]: 40 hs/aulas      

Carga Horária online  [x]: 20 hs / aulas

Ementa

Esta curso “SOLUÇÕES”  compara os três tipos de dispersão – coloidal, suspensões e soluções – a partir de exemplos conhecidos dos alunos, com ênfase nas soluções.  Trata de aspectos quantitativos das soluções, e nele são abordados técnicas de preparo e forma de expressar a concentração de soluto em uma solução, com diferentes  unidades de medida. Além disso, são abordados conceitos das soluções, que dependem de sua natureza: as propriedades coligativas.

Objetivo Geral

·                    Reconhecer e compreender os tipos três de  dispersões percebendo a presença das mesmas na composição de diversos produtos usados na sociedade, e compreender o conceito de solução e distinguir os tipos de concentrações da soluções, além saber diferenciar as propriedades coligativas das soluções.

Objetivos Específicos

·                    Ler e interpretar informações mediante o uso de diferentes linguagens ou formas de representação como ilustrações e equações;

·                    Diferenciar os tipos de dispersões coloidais reconhecendo a presença das mesmas no cotidiano;

·                    Distinguir uma solução dos demais tipos de dispersão por meio da analise de suas propriedades;

·                    Reconhecer a importância da determinação da concentração do soluto em uma solução, expressa em rotulo de produtos industrializados (medicamentos, alimentos e bebidas);

·                    Empregar códigos e símbolos para expressar à relação entre a quantidade de soluto e a de solução presentes em uma mistura homogênea, nem como para caracterizar materiais, substancia e transformações químicas, identificando suas propriedades;

·                    Ler e interpretar informações e dados apresentados por meio de diferentes linguagens ou formas de representação, como gráficos e tabelas;

·                    Fazer previsões e estimativas de quantidades esperadas para o resultado de medidas (o abaixamento da pressão de vapor ou da temperatura de congelamento resultante da adição de soluto à agua)

Conteúdos

·         Dispersões: coloidais, suspensões e soluções;

·         Concentração e diluição de soluções;

·         Propriedades coligativas das soluções

Metodologia de ensino

·         Explanação do conteúdo;

·         Vídeos;

·         Atividades escritas;

·         Reflexão e comentários realizados pelos alunos sobre o assunto estudado;

·         Atividades experimentais

·         Avaliações escritas e orais

Avaliação

·         Avaliação diagnóstica para um conhecimento prévio do domínio de conteúdo por parte dos alunos;

·         Participação e envolvimento nas atividades propostas;

·         Resolução da lista de exercícios.

Apresentação da Unidade 1 do Módulo

Introdução

É bastante comum as pessoas adicionarem sal à água no cozimento de alimentos. Com a adição de sal de cozinha, a água demora mais tempo para entrar em ebulição. Entretanto, esse procedimento faz os alimentos cozinharem mais rapidamente. Como isso pode ser explicado? A adição de sal faz a água entrar em ebulição a uma temperatura maior que à água pura, o que acelera o cozimento dos alimentos.

Em cidades localizadas ao nível do mar, como Rio de Janeiro (RJ), Salvador (BA), e Recife (PE), é possível cozinhar os alimentos submetendo-os a uma temperatura de 100ª C, pois ao nível do mar a água ferve a essa temperatura. Em cidade localizadas acima do nível do mar, como Campos do Jordão (SP), São Joaquim (SC), percebe-se que a aua ferve a uma temperatura mais baixa. Isso acontece porque a temperatura de ebulição está relacionada com a pressão atmosférica do local.

Esse aumento na temperatura de ebulição do solvente não depende a substância adicionada, mas apenas da concentração de partículas de soluto presente na mistura. As propriedades das soluções que dependem apenas da concentração de partículas de soluto e que não depende de sua natureza, são denominadas propriedades coligativas.

Então, quando fazemos a análise química de um líquido em estado puro e da solução desse mesmo líquido e constatamos que houve mudanças no comportamento do líquido devido à presença do soluto, dizemos que ocorreram mudanças nas propriedades coligativas desse líquido.

As soluções podem ser moleculares quando as partículas encontradas são moléculas e iônicas quando as partículas encontradas são íons.

As propriedades coligativas são propriedades que se originam a partir da presença de um soluto não-volátil e um solvente. A intensidade da ocorrência dessas propriedades varia de acordo com a quantidade de partículas encontradas na solução. As mudanças sofridas por um líquido que contém um soluto não-volátil, também chamadas de efeitos coligativos, são:

Tonoscopia ou tonometria:Diminuição ou abaixamento da pressão máxima de vapor do solvente

Ebulioscopia ou ebuliometria: Aumento ou elevação da temperatura de ebulição do solvente

Crioscopia ou criometria: Diminuição ou abaixamento da temperatura de congelação do solvente

Osmoscopia ou osmometria: Pressão osmótica

PROPRIEDADE COLIGATIVAS

Propriedades Coligativas são aquelas propriedades das substâncias puras que são modificadas quando se adiciona um soluto não volátil a elas.

Essas propriedades, portanto, não são explicadas pela natureza da substância, mas sim pela quantidade de suas moléculas, partículas ou átomos.

O estudo das quatro propriedades coligativas (Tonoscopia, Ebulioscopia, Crioscopia e Osmose) permite responder e entender questões como:

• Por que se acrescenta sal ao gelo para gelar cerveja em lata?

• Por que, acrescentando sal ou açúcar a uma quantidade de água que está iniciando fervura, ela para de ferver?

• Por que as águas dos oceanos não congelam totalmente, mesmo em locais muito frios, com a temperatura abaixo de 0°C?

• O que acontece quando se coloca sal sobre um pedaço de carne?

• O que acontece com um pedaço de fruta desidratada dentro de um recipiente com água?

• Por que o peixe do rio não consegue sobreviver no mar e vice-versa?

Como explicado propriedades coligativas são modificações  (alteração) nas propriedades de um líquido puro quando nele é adicionado um soluto não volátil e outro exemplo bem simples é o seguinte: em uma localidade ao nível do mar (pressão de 1atm), uma amostra de agua entrará em ebulição a 100° C. Se adicionamos a esse liquido puro uma certa quantidade de NaCl e realizamos o aquecimento irá observar que ela não entrará em ebulição a 100° C. Começa entrar em ebulição a uma temperatura acima de 100° C. (alterou a temperatura de um liquido adicionando NaCl)

Isso é uma propriedade coligativa ou um efeito coligativo

Essas e outras questões interessantes serão abordadas com mais detalhes nessa subseção.

O QUE DEPENDE UM EFEITO COLIGATIVO? (O QUE DEPENDE ESSA ALTERAÇÃO REALIZADA EM UM LIQUIDO PURO?)

Dependem apenas do número de partículas do soluto.

Quanto mais soluto for adicionado mais partículas de soluto tem em contato com aquele liquido puro, com isso o efeito coligativo é cada vez maior.

EFEITOS COLIGATIVOS

1 - TONOSCOPIA

Estuda uma redução (um abaixamento, uma diminuição) na pressão de vapor de um liquido puro, porque nele foi adicionado um soluto não volátil.

A pressão de vapor de um liquido puro depende de dois fatores: temperatura e forças intermoleculares.

Ao adicionarmos glicose ao liquido puro (água) ocorrerá à redução ou abaixamento da pressão de vapor.

Ex 1 – Quando, por exemplo, a sacarose se dissolve na água, as moléculas se dispersam entre as moléculas do solvente. Para que ocorra a dissolução é preciso que haja uma interação entre soluto e solvente. Essa interação se dar por meio de forças intermoleculares. As interações existentes entre as moléculas de agua e as de sacarose dificultam a vaporização do solvente. Isso faz com que a pressão de vapor de um solvente em uma solução seja menor que a pressão de vapor em um líquido puro.

Ex 2: como o etanol é mais volátil que a água, sua pressão máxima de vapor será também maior na mesma temperatura.

O etanol possui uma pressão de vapor maior que a da agua.

E o que significa dizer que tem pressão de vapor maior? É porque evapora com mais facilidade. Porque entre as moléculas do álcool (etanol) há um tipo de força intermolecular mais fraca do que a existente entre as moléculas da agua.

Por isso, então, o álcool consegue evaporar, volatilizar com mais facilidade do que a agua. Estamos trabalhando na mesma temperatura (20° C), a diferença está nas forças intermoleculares.

Forças intermoleculares mais fortes determina que o liquido seja menos volátil (tem uma pressão de vapor menor) por consequência ele passa a ter uma temperatura de ebulição maior. No caso da água.

Forças intermoleculares mais fracas, tem um liquido mais volátil, pressão de vapor maior e menor temperatura de ebulição. No caso do álcool.

Dados experimentais mostraram que a pressão de vapor de uma solução é proporcional a fração em quantidade de matéria(fração em mol) do solvente. Esses dados levaram à formulação da Lei de Raoult, definida da seguinte maneira:

p _solução = x _solvente . p _{solvente puro}

em que x _solvente é a fração em quantidade de matéria (fração em mol) do solvente. 

2 - EBULIOSCOPIA

 É o estudo da elevação da temperatura de ebulição de um solvente, provocada pela adição a este solvente de um soluto não volátil.

Ex: ao adicionarmos soluto ao líquido puro, ele entra em ebulição em uma temperatura acima da temperatura de ebulição do liquido puro.

Essa elevação que estar causando na temperatura de ebulição do liquido puro, ocorre por causa da adição de soluto não volátil. É isso que chamamos de ebulioscopia.

O aumento da temperatura de ebulição de uma solução em relação ao solvente puro pode ser calculado pela expressão:

∆t_e = K_e. C . i

Em que: ∆t_e = variação da temperatura de ebulição

K_e  = constante ebulioscópica (especifica para cada solvente)

C = molalidade

I = fator de Van’t Hoff

3 - CRIOSCOPIA

É o estudo da diminuição da temperatura de congelamento de um solvente, provocada pela adição, a este solvente de um soluto não volátil.

Imaginamos que tenhamos um liquido puro, ele congela a uma  determinada temperatura, mas se colocamos nesse liquido um soluto não volátil, ele passa a congelar em uma temperatura inferior.

4 - OSMOSCOPIA

          A osmose é a passagem do solvente de uma solução diluída para uma solução mais concentrada através de uma membrana semipermeável. Já a pressão osmótica é a pressão externa que deve ser aplicada na solução para evitar a sua diluição. Quando uma solução é diluída por um solvente que atravessou uma membrana semipermeável, dizemos que ocorreu o processo denominado de Osmose.

       Todas estas definições acima dizem respeito a uma propriedade coligativa dos líquidos, e é com base neste conceito que podemos definir a Osmoscopia.

A Osmoscopia é a propriedade coligativa que estuda a difusão de um líquido para outro através de membranas. Veja a demonstração de um processo onde a Osmoscopia se faz presente: a osmose do álcool em água.

1. Primeiro coloque o álcool em um copo e depois tampe com um balão (de festa);

2. Mergulhe o copo em um recipiente com água e deixe por alguns instantes;

3. Observe que o copo com álcool vai ficar mais cheio, o que aconteceu? 

Ocorreu que a água presente no recipiente foi transferida em parte para dentro do copo com álcool, se o balão for furado neste instante, vai haver uma propulsão da solução de álcool e água que estava dentro do copo, o líquido é jorrado. Esta demonstração permite verificar a presença da pressão osmótica.

A fórmula da osmoscopia é: π = [soluto] . R . T.  i , onde:
π = pressão osmótica
t = temperatura da solução

EXERCITANDO

01 - Os médicos aconselham às mães a dar soro caseiro para os filhos quando estes estão com diarreia ou vômito, pois isso faz com que o organismo das crianças perca muita água. Para fazer soro caseiro, a mãe mistura, em um litro de água fervida, uma colher de chá de açúcar e meia colher de chá de sal.

a) Por que é importante seguir exatamente essas medidas?

b) Que propriedade coligativa está relacionada com esse processo?

02 - As propriedades coligativas explicam uma série de fenômenos que observamos no cotidiano. A respeito desse assunto, julgue os itens:

a)      Quando colocamos gelo dentro de um copo e o colocamos sobre a mesa, num dia quente de verão, a água que aparece na superfície externa do copo deve-se ao fenômeno conhecido como osmose.

b)      Ao dissolvermos, em água do mar, um pouco de açúcar, a pressão de vapor da água diminui.

c)      A adição de aditivos na água de refrigeração torna possível a diminuição da temperatura dos sistemas.

d)     Em certas regiões do interior é comum salgar pedaços de carne, pois em presença do sal, por osmose, a água atravessa a membrana celular, desidratando o alimento.

e)      Ao nível do mar, os sucos congelam a uma temperatura inferior a 0ºC.

f)       Os alimentos cozinham mais rapidamente na panela de pressão, pois a temperatura de ebulição da água no seu interior é maior.

g)      Ao nível do mar, se você aquecer um recipiente contendo café preparado, o líquido entrará em ebulição a uma temperatura superior a 100ºC.

03 - Um aluno viu num noticiário que nos países frios como Estados Unidos, Canadá e países europeus, a prática de adicionar aditivos especiais a radiadores de automóveis é bastante comum, pois esses aditivos alteram algumas propriedades físicas da água. Que alterações podem ocorrer com as propriedades físicas da água?

04 - (UCDB-MT) As propriedades coligativas das soluções dependem:

a)      Da pressão máxima de vapor do líquido.

b)      Da natureza das partículas dispersas na solução.

c)      Da natureza do solvente, somente.

d)     Do número de partículas dispersas na solução.

e)       Da temperatura de ebulição do líquido.

05 - (FCMSC-SP)  Considere o gráfico da pressão máxima de vapor em função da temperatura para um solvente puro e para uma solução desse solvente contendo um soluto molecular não volátil.

A seu respeito podemos afirmar:

a)      A curva A representa a solução.

b)      A curva A representa o solvente.

c)      A curva B representa o solvente.

d)     A solução apresenta pressão máxima de vapor maior que o solvente.

e)      Ambas as curvas, numa mesma temperatura, apresentam mesma pressão máxima de vapor.