Módulo 5 – Soluções 17 horas Curso Técnico de Protecção Civil Portaria nº 1204/2008 de 17-10-2008

1. Módulo 5 – Soluções 17 horasCurso Técnico de Protecção CivilPortaria nº 1204/2008 de 17-10-2008

2. Módulo 6– Soluções Curso de Técnico de Gestão e Programação de Sistemas InformáticosPortaria 916/2005 de 26 de Setembro18 horas

3. Dispersões; • Soluções; • Colóides; • Suspensões. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com Conteúdos Fundamentais

4. Caracterizar disperso e dispersante; • Caracterizar dispersão sólida, líquida e gasosa; • Classificar critério de classificação de dispersões em soluções, colóides e suspensões; • Explicar a composição qualitativa de soluções; • Identificar a composição quantitativa de uma solução – unidades SI; • Caracterizar o estado coloidal; • Classificar Colóides; • Associar suspensões às partículas heterogéneas; • Referir o impacto ambiental e na saúde da matéria em suspensão quer em meios aquáticos que na atmosfera Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com Objectivos Gerais

5. Dispersão, Disperso e dispersante • Os materiais naturais e artificiais que foram objecto de estudo até este momento foram genericamente classificados em substâncias e misturas (dispersões). Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com Dispersões Materiais Misturas (dispersões) Substâncias Elementares Compostas Homogéneas Heterogéneas Soluções Dispersões coloidais Suspensões

6. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com ConceitosMisturas homogéneas e heterogéneas • As misturas podem ser classificadas em homogéneas e heterogéneas. • A diferença entre elas é que a mistura homogénea é uma solução que apresenta uma única fase, enquanto a heterogénea pode apresentar duas ou mais fases. Exemplos de misturas homogéneas: as águas salgadas, o ar, apresentam uma única fase. A água do mar contém, além de água, uma quantidade enorme de sais minerais. O ar é uma mistura de nitrogénio e oxigénio que apresenta aspecto homogéneo. Exemplos de misturas heterogéneas: água e óleo, granito. A água e o óleo não se misturam, sendo assim, é um sistema que apresenta duas fases e cada uma é composta por uma substância diferente. O granito é uma pedra cuja composição é feita por uma mistura heterogénea de quartzo, feldspato e mica, podemos ver pela diferença de cor de cada pedra.

7. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com Misturas homogéneas e heterogéneas: Exemplos • Mistura heterogénea : • mistura de água e azeite • granito • Mistura homogénea : • água do mar • ar

8. Dispersão é, genericamente, uma mistura de duas ou mais substâncias, em que as partículas de uma fase (fase dispersa) se encontram distribuídas no seio de outra (fase dispersante). • DISPERSO + DISPERSANTE • Do esquema já visto, sabemos que as dispersões podem ser classificadas em : • Soluções • Dispersões coloidais ou Colóides • Suspensões Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com O que é uma Dispersão?

9. Uma solução é uma mistura de duas ou mais substâncias, existindo apenas um solvente e podendo haver um ou mais solutos. Partículas do disperso menores que 1nm (10-9 m). Podem ser átomos, iões, moléculas.Ex.: água salgada Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com 1. Soluções

10. O disperso (soluto) • Não é visível por nenhum aparelho; • Não pode ser filtrado ou separado por nenhum aparelho; • As partículas não se sedimentam. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com 1.2. Características das soluções

11. Disperso = soluto (ms) • Dispersante ou Dispergente =solvente(msv) Solução = soluto + solvente m= ms + msv Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com 1.3. Numa solução

12. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com 1.4. Se a dispersão for uma solução:

13. Coloide ou dispersão coloidal é um tipo de mistura em que os componentes não se separam por acção da gravidade, mas em que é possivel separá-los usando filtros extremamente finos ou centrifugadoras extremamente potentes. • Partículas do disperso entre 1nm e 100 μm • Podem ser conjuntos de átomos, iões, moléculas, macro moléculas ou iões gigantes. Ex.: leite, água com areia em pó. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com 2) Dispersão coloidal ou coloíde Efeito de Tyndall – os colóides permitem o espalhamento de luz visível

14. O disperso • É visível através de ultramicroscópio; • Pode ser filtrado por um ultrafiltro; • É separado por ultracentrífuga. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com 2.1. Características da dispersão coloidal • acelerações até 500 000 g. • a câmara onde se situa o rotor é refrigerada e encontra-se sob vácuo

15. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com 2.2. Classificação de colóides

16. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com 2.3. Se a dispersão for um Colóide:

17. Electroforese • A electroforese é uma técnica de transporte de partículas na presença de um campo eléctrico, é um processo idêntico à sedimentação. • É aplicada no campo da bioquímica a separação de compostos que possuem carga (aminoácidos, péptidos, proteínas, acido nucleicos) tendo em conta que a carga destas substâncias depende do pH do meio em se encontram. • As partículas carregadas negativamente e positivamente mover-se-ão em direcções opostas do campo eléctrico. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com 2.4. Importância dos Colóides nos ambientes naturais e industriais

18. As águas naturais e o solo contêm muitos materiais dispersos de dimensões coloidais, desde as argilominerais solubilizadas das rochas até às macromoléculas, tais como os ácidos húmicos provenientes da matérias orgânicas de células vegetais e animais. Um dos passos mais importantes nos processos de depuração de águas residuais é a eliminação de sólidos em suspensão e de partículas coloidais. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com 2.4. Importância dos Colóides nos ambientes naturais e industriais (cont.)

19. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com 2.5. Aplicações tecnológicas com utilização de Colóides

20. Uma suspensão é uma dispersão na forma de uma mistura heterogénea, em que as dimensões das partículas do meio disperso são superiores a 1μm. As suspensões podem ter as seguintes formas: Matéria particulada (PM – sigla em inglês) são partículas sólidas, de diâmetros com valores compreendidos entre 5x10-4μm a 1x102μm. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com 3) Suspensão

21. O disperso • É visível até a olho nu; • Pode ser filtrado por um filtro comum; • É separado até pela ação da gravidade. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com 3.1. Características das Suspensões

22. Na saúde, as PM10são um dos principais poluentes atmosféricos com maior impacto na saúde humana, alojando-se nos pulmões, bloqueando as principais defesas do sistema respiratório. Toda a matéria particulada pode causar infecções do sistema respiratório superior, asma, conjuntivite, bronquite, entre outros problemas. A arteriosclerose – endurecimento, estreitamente e obstrução das artérias – pode ser provocada pela exposição à matéria particulada. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com 3.2. Impacto da matéria em suspensão na saúde

23. No ambiente, a matéria particulada pode ser responsável por: • diminuir trocas gasosas em espécies vegetais, por bloqueamento dos estomas; • Danificar património construído; • Interferir no processo de formação de núcleos de condensação, alterando os processos meteorológicos. • Causas a eutrofização e degradação dos ecossistemas devido às deposições de azoto e de substâncias ácidas. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com 3.3. Impacto da matéria em suspensão no ambiente

24. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com Quadro resumo

25. Os materiais existentes podem classificar-se em que classes? As misturas podem ser classificadas em que classes? Qual a diferença entre misturas homogéneas e heterogéneas? O que é uma dispersão? As dispersões podem classificar-se em que classes? O que é uma solução? Quais as características de uma solução? O que é um colóide? Quais as características de um colóide? Os colóides podem ser classificados de que forma? Qual a importância dos colóides? O que é uma suspensão? Quais as características de uma suspensão? Qual o impacto das suspensões no quotidiano? Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com Ficha de trabalho nº1

26. As soluções são misturas homogéneas, ou seja, são misturas de duas ou mais substâncias e possuem um aspecto uniforme. Geralmente, as soluções estão no estado físico do solvente. Assim, à temperatura ambiente, as soluções podem ser sólidas, liquidas ou gasosas. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com 4. Composição qualitativa de uma solução

27. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com Exemplos de Soluções

28. Solução Saturada: Apresenta a quantidade máxima de soluto que pode ser dissolvido em uma quantidade de solvente, após não poderemos mais dissolver soluto. Solução Insaturada: Quando a quantidade de soluto dissolvida é inferior ao valor máximo, estipulado pelo coeficiente de solubilidade, ou seja, poderemos dissolver mais soluto. Solução Sobressaturada: Sob certas condições especiais e artificiais de preparação é possível, em alguns casos, conseguir a solubilização de uma quantidade de soluto maior que a prevista pelo coeficiente de solubilidade. A solução assim obtida é denominada sobressaturada, sendo extremamente instável, ou seja, facilmente ocorre a precipitação do excesso que está ultrapassando o coeficiente de solubilidade. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com 4.1. Soluções insaturadas, saturadas e sobressaturadas.

29. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com Imagens de soluções

30. Diz-se na linguagem do quotidiano que o açúcar e o sal se dissolvem bem em agua, mas que é muito difícil ou impossível dissolver uma nódoa de gordura em agua. Solubilidade ou coeficiente de solubilidade, a determinada temperatura, é a quantidade máxima de um soluto que se pode dissolver numa certa quantidade de solvente. Há vários aspectos a considerar na solubilidade, no que diz respeito à propriedade do par soluto/solvente. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com 4.2. Solubilidade de um soluto

31. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com aspectos a considerar na solubilidade Há solutos que se dissolvem muito bem num determinado solvente mas não se dissolvem em outros. A quantidade de soluto que se dissolve na mesma quantidade de um mesmo solvente varia de soluto para soluto. Diz-se que as solubilidades são diferentes. Podemos dizer que de um modo geral, a solubilidade de compostos em água é um processo endotérmico, ou seja, a solubilidade aumenta com o aumento de temperatura

32. Observe o gráfico que relaciona a variação da solubilidade em água de solutos sólidos, em função da temperatura. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com gráfico - solubilidade

33. Como varia a solubilidade do brometo de potássio e do sulfato de césio(II) com a temperatura? • A solubilidade dos compostos referidos na alínea anterior é um processo endotérmico ou exotérmico? Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com Análise de gráfico - solubilidade

34. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com Parâmetros de qualidade de uma água - Lei da qualidade da águaDecreto-Lei n.º 236/98 de 1 de Agosto VMR – esta valor não deve ser ultrapassado; VMA – este valor não pode ser ultrapassado.

35. A solubilidade do oxigénio em água diminui com a temperatura. As descargas de efluentes num rio aumentam a temperatura da água e diminuem a quantidade de oxigénio dissolvido, provocando a morte dos seres vivos, para além de acarretarem outros problemas ambientais. A água para ser potável e poder ser consumida pelo ser humano necessita que os valores referentes aos seus parâmetros de qualidade respeitem os VMR e o VMA. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com A reter Solubilidade do compostos em água Processo endotérmico Processo exotérmico Solubilidade do composto diminuí com o aumento de temperatura Solubilidade do composto aumenta com o aumento de temperatura

36. Classifique as seguintes frases em verdadeiras (V) ou falsas (F). Justifiques as falsas. • As descargas de efluentes num rio aumentam a temperatura da água aumentando a quantidade de oxigénio dissolvido. • Uma solução possui partículas de dimensões inferiores a 1 nm. • Numa solução sobressaturada pode haver sólido depositado. • A solubilidade é a quantidade máxima de soluto que é possível dissolver num determinado volume de solvente, a uma dada temperatura. • As soluções estão no estado físico do soluto. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com Ficha de Trabalho nº2

37. Qual a importância da temperatura de uma água na quantidade de oxigénio dissolvido?  • Uma água do tipo A2 possui os seguintes parâmetros de qualidade: • Consultando a tabela (slide 33), indique, justificando se esta água é própria para o consumo ou não. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com Ficha de Trabalho nº2

38. As partículas que constituem a matéria – átomos, iões e moléculas – são reduzidíssimas dimensões. Numa pequena amostra de substância podem existir milhões de partículas, Para calcular a quantidade de substância que se encontra dissolvida. Os químicos definiram a mole como uma unidade de grandeza fundamental – quantidade de substância. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com 5. Composição quantitativa de soluções

39. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com 5. Composição quantitativa de soluções O Sistema internacional de Unidades (SI) tem sete grandezas fundamentais e, consequentemente, sete unidades fundamentais.

40. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com Quantidade de substância, Mole 1 mol Corresponde a 6,022 x 1023 partículas O numero de partículas que existe numa mole é constante e designa-se constante de Avogadro, NA, sendo o seu valor NA = 6,022 x 1023 mol -1

41. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com Exemplo

42. As átomos têm uma massa extremamente pequena, daí que para a determinar se utilizar como padrão de comparação o isótopo do carbono-12. Deste modo, para designar a massa de um átomo fala-se em massa atómica relativa (Ar) pois esta é obtida em relação a este padrão e é uma grandeza adimensional: Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com Massa atómica relativa

43. No caso de moléculas, fala-se de massa molecular relativa (Mr) e o seu valor obtêm-se somando as massas atómicas relativas dos átomos que constituem o agregado. A massa molar (M) é a massa de 1 mole de partículas e tem como unidade g/mol. A massa molar (M) é numericamente igual à massa molecular relativa (Mr), mas não é adimensional. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com Massa molecular relativa

44. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com exemplo

45. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com exercícios

46. Uma solução só fica totalmente identificada se conhecermos a sua composição quantitativa, ou seja, a proporção de combinação entre os diversos constituintes. • Existem diversas formas de exprimir a composição quantitativa de uma solução. • Concentração mássica; • Concentração; • Percentagem em massa; • Percentagem em volume; • Percentagem em massa/volume; • Partes por milhão; • E partes por bilião. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com Concentração de uma solução

47. A concentração mássica de uma solução representa-se por cm e é determinada fazendo o quociente entre a massa de soluto (m) e o volume da solução (V), de acordo com a seguinte expressão: Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com Concentração mássica

48. Outra forma de exprimir a composição quantitativa de uma solução é a concentração. A concentração representa-se por c e traduz o quociente entre a quantidade de substancia de soluto (n) e o volume de solução (V), de acordo com a seguinte expressão: Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com concentração

49. Pretende-se determinar a concentração mássica de uma solução aquosa de sulfato de cobre(II). • Para tal utilizaram-se 2 g de sulfato de cobre(II) e 0,2 dm3 de solução. • Utiliza a expressão  • Agora, determine a concentração da amostra anterior. • Primeiro, calcula a massa atómica do sulfato de cobre(II). • Depois utiliza a expressão  Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com Exercícios:

50. Outras formas de exprimir a concentração de uma solução é através da percentagem em massa, percentagem em volume e percentagem em massa por volume. Inês Borralho - I_C_B_B@hotmail.com PERCENTAGEM EM MASSA; EM VOLUME; EM MASSA/VOLUME