4- Lista de exercícios

Profa. Marcia Margarete Meier
Disciplina QGE2001
4- Lista de exercícios
1) Qual o princípio químico por trás da expressão “semelhante dissolve semelhante”?
Um bom solvente consegue interagir com o soluto e vencer as interações entre soluto-soluto.
Podemos dizer que as forças intermoleculares entre solvente-soluto devem ser no mínimo iguais e
preferencialmente superiores às forças intermoleculares entre soluto-soluto para que ocorra a
dissolução. Caso contrário, se as interações soluto-soluto forem maiores que as interações solutosolvente, não ocorrerá dissolução. Resumidamente, as forças intermoleculares são responsáveis pela
expressão semelhante dissolve semelhante.
2) Responda se as substâncias abaixo são miscíveis entre si e justifique em termos de forças
intermoleculares entre soluto e solvente.
a) Nitrato de amônio e água sim, interação íon-dipolo
b) Benzeno e tetracloreto de carbono sim, interações de London
c) Iodo (I2) e clorofórmio sim, interações de london
d) I2 e água
sim, porém baixa solubilidade por dipolo induzido
e) Metanol e água
sim, por ponte de hidrogênio
f) Ureia e água
sim, por ponte de hidrogênio
g) Ureia e etanol
sim, por ponte de hidrogênio
3) Dissoluções endotérmicas podem ser espontâneas?
Sim. Para isso o fator entrópico deve ser numericamente superior ao valor de ∆H, de modo que T∆S
> ∆H tornando ∆G<0 (∆G = ∆H - T∆S). Do ponto de vista molecular, se houve um aumento global
da desordem no processo de dissolução, apesar do processo ser endotérmico, haverá espontaneidade.
4) Considere a equação química de dissolução do cloreto de cobre em água a seguir:
CuCl2(s) ↔ Cu2+(aq) + 2 Cl-(aq)
a) Faça um desenho das espécies presentes e que retratem a equação acima.
b) O que significa a flecha de vai e volta?
A flecha de vai e volta significa que o processo de dissolução do cloreto de cobre está em equilíbrio
entre as espécies solvatadas pela água (dissociadas) e o precipitado. Imaginemos que CuCl2 sólido
foi adicionado a um béquer de água, o sal começará a se dissolver. A quantia de sólido diminui, e a
concentração de Cu2+(aq) e Cl-(aq) na solução aumenta. Se continuarmos a adicionar CuCl2,
entretanto, será alcançado por fim um ponto em que o CuCl2 parece não se dissolver. Neste ponto a
solução está saturada. Embora nenhuma mudança seja observada em nível macroscópico quando a
solução está saturada, o processo de dissolução continua ocorrendo simultaneamente com o processo
de precipitação (formação do sólido de CuCl2). Com as duas velocidades (dissolução e precipitação)
são iguais, utiliza-se a flecha de vai e volta para representar a situação.
5) Demonstre se a dissolução do nitrato de amônio em água é endo ou exotérmica.
Dado: ∆Hf NH4NHO3(aq) = -339,9 kJ/mol ∆Hf NH4NHO3(s) = -365,6 kJ/mol
Resposta: +25,7 kJ/mol, portanto endotérmico
6) O gráfico abaixo trás a variação da pressão de vapor de diferentes substâncias em função da
temperatura:
1
Profa. Marcia Margarete Meier
Disciplina QGE2001
Sabe-se que a temperatura de ebulição normal ocorre quando a pressão de vapor da substância é
igual a pressão atmosférica (1 atm).
Considerando o gráfico acima responda:
a) Qual a temperatura de ebulição normal das três substâncias? Éter: 34 oC; água: 100oC; 1-butanol
117oC.
b) Qual será a temperatura de ebulição da água quando a pressão for de 240 mmHg, semelhante à
pressão no cume do Monte Everest?
Resposta: aproximadamente 70 oC.
c) Por que a temperatura de ebulição diminui com a diminuição da pressão sobre o líquido?
d) Qual substância é mais volátil à 60oC?
éter dietílico.
e) Como justificar as diferentes pressões de vapor destas substâncias em função das forças
intermoleculares?
7) O Monte Everest localiza-se na Cordilheira do Himalaia cuja a altitude é 8.848 m e a pressão
atmosférica é de 240 mmHg. Determine qual será a temperatura de ebulição da água, etanol e
acetona no cume do Monte Everest.
Utilize os seguintes dados:
Substância
Tvap (K) normal a 1 atm
∆Hvapo (kJ/mol)
Acetona
29,1
329,4
Água
40,7
373,2
etanol
43,5
351,5
Resposta: acetona T = 24,1 oC; água T= 69,8 oC; etanol T = 53,2 oC.
8) Considere o diagrama de fases do carbono a seguir:
2
Profa. Marcia Margarete Meier
Disciplina QGE2001
Responda: a) Em quais condições é possível transformar grafite em diamante? B)Quantos pontos triplos
existem neste diagrama?c)É possível sublimar grafite? D)É possível sublimar diamante?
9) Solutos dissolvidos em solventes interferem na habilidade das moléculas de solvente escaparem para
a fase vapor, diminuindo a pressão de vapor da solução em relação ao solvente puro. Sob o ponto de
vista molecular, por que isso ocorre? Qual o nome dado a este fenômeno?
Tonoscopia.
10) Qual a relação entre a diminuição da pressão de vapor de uma solução (soluto + solvente) e a
elevação do ponto de ebulição da solução em relação ao solvente puro?
11) O gráfico abaixo mostra a variação da pressão de vapor do solvente puro e da solução em função da
temperatura. Analise o gráfico e indique como determinar a temperatura de ebulição normal do
solvente puro e da solução (a linha tracejada horizontal refere-se à pressão atmosférica de 1 atm).
Considere que ambos os líquidos (solvente e solução) estejam à mesma temperatura, qual terá maior
pressão de vapor?
12) Que massa de etilenoglicol (anticongelante automotivo), HOCH2CH2OH, deve ser adicionada a
5,500 kg de água para abaixar o ponto de congelamento da água de 0,0 a -10 oC? Resposta: 1.840 g
de etilenoglicol.
13) Uma solução preparada com 1,25g de óleo de gualtéria (salicilato de metila) em 99 g de benzeno tem
ponto de ebulição de 80,31 oC. Determine a massa molar desse composto. Resposta: 150 g/mol
14) A glicerina (C3H8O3) é um não-eletrólito não-volátil com ensidade de 1,26 g/mL a 25oC. Calcule a
pressão de vapor a 25oC de uma solução preparada pela adição de 50,0 mL de glicerina a 500,0 mL
de água. A pressão de vapor da água pura a 25oC é 23,8 torr. Resposta: 23,2 torr
15) Imagine que células vivas são colocadas em soluções isotônicas, hipertônicas e hipotônicas. O que
irá ocorrer com as células em cada uma destas soluções? Justifique sua resposta.
16) O beta-caroteno é a mais importante das vitaminas A. Sua massa molar pode ser determinada por
meio da medida da pressão osmótica gerada por determinada massa de beta-caroteno dissolvida no
solvente clorofórmio. Calcule a massa molar do beta-caroteno se 10,0 mL de uma solução que
contém 7,68 mg de beta-caroteno tem prssão osmótica de 26,57 mmHg a 25oC. R: 538 g/mol
3
Profa. Marcia Margarete Meier
Disciplina QGE2001
17) A pressão osmótica média do sangue é 7,7 atm a 25oC. Qual concentração de glicose (C6H12O6) será
isotônica com o sangue? Resposta: 0,31 mol/L
18) O gráfico abaixo refere-se a pressão de vapor do benzeno puro em função da temperatura e a pressão
de vapor de uma solução de benzeno com um soluto não volátil. Com base no gráfico, explique o
efeito de tonoscopia e relacione com a modificação da temperatura de ebulição do benzeno puro e da
solução.
19) O eugenol, um composto encontrado na noz-moscada e no caro, tem a fórmula C10H12O2. Qual é o
ponto de ebulição de uma solução contendo 0,144g desse composto dissolvido em 10,0g de
benzeno? A temperatura de ebulição normal do benzeno é 80,10 oC. Resposta: 80,32oC.
20) A imagem a seguir representa o fluxo osmótico através de uma membrana que é seletivamente
permeável à água. Do lado esquerdo está representada uma solução de açúcar (sacarose) dissolvido
em água. Discuta como será o fluxo de fluído através da membrana e o que este fluxo causa no nível
das soluções do lado direito e esquerdo da membrana? Existe uma diferença de pressão entre os dois
lados da membrana, qual é a expressão matemática associada?
21) Considere a imagem abaixo que ilustra um ovo colocado em uma solução de ácido acético (a).
Observa-se que a casca do ovo é dissolvida no meio ácido. Em (b) é ilustrado o ovo, com a casca
removida, mergulhado em uma solução de água pura. Observa-se o ovo inchar. Em (c), o ovo sem
casca, foi mergulhado em uma solução concentrada de açúcar. Observa-se que o ovo murcha.
Baseando-se em propriedades coligativas, justifique o que ocorreu com o ovo nos itens b e c.
4
Profa. Marcia Margarete Meier
Disciplina QGE2001
5