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Soluções

Storyboard

Quando um material (soluto) é dissolvido em um líquido (solvente), as propriedades físicas do solvente são alteradas.

Na presença de uma membrana semipermeável que permite a passagem do solvente, mas retém o soluto, gera-se o fenômeno conhecido como pressão osmótica. Esse efeito provoca uma redução na pressão efetiva do solvente.

Além disso, a dissolução afeta as temperaturas de transição de fase do líquido. Especificamente, o ponto de fusão é reduzido e o ponto de ebulição é elevado, alterando assim o seu comportamento térmico.

>Modelo

ID:(1675, 0)



Mecanismos

Iframe

>Top



Código
Conceito

Mecanismos

ID:(15290, 0)



Diagrama de fases de soluções

Imagem

>Top


Em um diagrama de fase de uma solução, as fronteiras entre as fases se deslocam de tal forma que, para uma mesma pressão, o ponto de fusão diminui enquanto o de ebulição aumenta:

ID:(1980, 0)



Modelo

Top

>Top



Parâmetros

Símbolo
Texto
Variáve
Valor
Unidades
Calcular
Valeur MKS
Unidades MKS
$R$
R
Constante de gás universal
J/mol K
$s_L$
s_L
Entropia molar do líquido
J/K mol
$s_S$
s_S
Entropia molar do sólido
J/K mol
$s_V$
s_V
Entropia molar do vapor
J/K mol
$M$
M
Massa
kg
$M_s$
M_s
Massa de soluto
kg
$M_m$
M_m
Massa molar
kg/mol
$M_{ms}$
M_ms
Massa molar do soluto
kg/mol
$N_A$
N_A
Número de Avogrado
-
$N_s$
N_s
Número de íons
-
$\mu_V$
mu_V
Potencial de vapor químico
J
$\mu_L$
mu_L
Potencial químico do líquido
J
$\mu_S$
mu_S
Potencial químico do sólido
J
$T_{fs}$
T_fs
Temperatura de congelamento com soluto
K
$T_b$
T_b
Temperatura de ebulição
K
$T_{bs}$
T_bs
Temperatura de ebulição com soluto
K

Variáveis

Símbolo
Texto
Variáve
Valor
Unidades
Calcular
Valeur MKS
Unidades MKS
$n_s$
n_s
Número de moles de soluto
mol
$N$
N
Número de partículas
-

Cálculos


Primeiro, selecione a equação: para , depois, selecione a variável: para

Cálculos

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

Cálculos

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

Variáve Dado Calcular Objetivo : Equação A ser usado




Equações

#
Equação

$ l_S = T_f ( s_L - s_S )$

l_S = T_f *( s_L - s_S )


$ l_V = T_b ( s_V - s_L )$

l_V = T_b *( s_V - s_L )


$ \mu_L N_A = s_L ( T_{fs} - T_f ) - \displaystyle\frac{ N_s }{ N } R T_{fs} $

mu_L * N_A = s_L *( T - T_L ) - N_s * R * T / N


$ \mu_L N_A = s_L ( T_{bs} - T_b ) - \displaystyle\frac{ N_s }{ N } R T_{bs} $

mu_L * N_A = s_L *( T - T_L ) - N_s * R * T / N


$ \mu_S N_A = s_S ( T_{fs} - T_f )$

mu_S * N_A = s_S *( T - T_S )


$ \mu_V N_A = s_V ( T_{bs} - T_b )$

mu_V * N_A = s_V *( T - T_V )


$ n = \displaystyle\frac{ M }{ M_m }$

n = M / M_m


$ n_s = \displaystyle\frac{ M_s }{ M_{ms} }$

n = M / M_m


$ n \equiv\displaystyle\frac{ N }{ N_A }$

n = N / N_A


$ n_s \equiv\displaystyle\frac{ N_s }{ N_A }$

n = N / N_A


$ T_{bs} = T_b +\displaystyle\frac{ N_s }{ N }\displaystyle\frac{ R T_b ^2}{ l_V }$

T_bs = T_b +N_s * R * T_b ^2/( N * l_V )


$ T_{fs} = T_f - \displaystyle\frac{ N_s }{ N }\displaystyle\frac{ R T_f ^2}{ l_S }$

T_fs = T_f - R * N_s * T_f ^2/( l_S * N )

ID:(15348, 0)



O potencial químico de um gás

Equação

>Top, >Modelo


O potencial de vapor químico ($\mu_V$), juntamente com o número de Avogrado ($N_A$), é igual a la entropia molar do vapor ($s_V$) multiplicado pela diferença entre la temperatura absoluta ($T$) e la temperatura de referência do vapor ($T_V$), representado por:

$ \mu_V N_A = s_V ( T_{bs} - T_b )$

$ \mu_V N_A = s_V ( T - T_V )$

$s_V$
Entropia molar do vapor
$J/mol K$
9854
$N_A$
Número de Avogrado
6.02e+23
$-$
9860
$\mu_V$
Potencial de vapor químico
$J$
9851
$T$
$T_{bs}$
Temperatura de ebulição com soluto
$K$
9862
$T_V$
$T_b$
Temperatura de ebulição
$K$
9861

ID:(12815, 0)



O potencial químico de um sólido

Equação

>Top, >Modelo


O potencial químico do sólido ($\mu_S$), juntamente com o número de Avogrado ($N_A$), é equivalente a la entropia molar do sólido ($s_S$) multiplicado pela diferença entre la temperatura absoluta ($T$) e la temperatura de referência sólida ($T_S$), representado como:

$ \mu_S N_A = s_S ( T_{fs} - T_S )$

$ \mu_S N_A = s_S ( T - T_S )$

$s_S$
Entropia molar do sólido
$J/mol K$
9856
$N_A$
Número de Avogrado
6.02e+23
$-$
9860
$\mu_S$
Potencial químico do sólido
$J$
9853
$T$
$T_{fs}$
Temperatura de congelamento com soluto
$K$
9863
$T_S$
Temperatura de referência sólida
$K$
9857

ID:(12816, 0)



O potencial químico para uma solução (1)

Equação

>Top, >Modelo


O potencial químico do líquido ($\mu_L$), juntamente com o número de Avogrado ($N_A$), é igual a la entropia molar do líquido ($s_L$) multiplicado pela diferença entre la temperatura absoluta ($T$) e la temperatura de referência do líquido ($T_L$), além do efeito da pressão osmótica, que depende de o número de íons ($N_s$), o número de partículas ($N$), la temperatura absoluta ($T$) e la constante de gás universal ($R$), representado como:

$ \mu_L N_A = s_L ( T_{fs} - T_L ) - \displaystyle\frac{ N_s }{ N } R T_{fs} $

$ \mu_L N_A = s_L ( T - T_L ) - \displaystyle\frac{ N_s }{ N } R T $

$R$
Constante de gás universal
8.4135
$J/mol K$
4957
$s_L$
Entropia molar do líquido
$J/mol K$
9855
$N_A$
Número de Avogrado
6.02e+23
$-$
9860
$N_s$
Número de íons
$-$
9850
$N$
Número de partículas
$-$
6080
$\mu_L$
Potencial químico do líquido
$J$
9852
$T$
$T_{fs}$
Temperatura de congelamento com soluto
$K$
9863
$T_L$
Temperatura de referência do líquido
$K$
9858

ID:(12817, 1)



O potencial químico para uma solução (2)

Equação

>Top, >Modelo


O potencial químico do líquido ($\mu_L$), juntamente com o número de Avogrado ($N_A$), é igual a la entropia molar do líquido ($s_L$) multiplicado pela diferença entre la temperatura absoluta ($T$) e la temperatura de referência do líquido ($T_L$), além do efeito da pressão osmótica, que depende de o número de íons ($N_s$), o número de partículas ($N$), la temperatura absoluta ($T$) e la constante de gás universal ($R$), representado como:

$ \mu_L N_A = s_L ( T_{bs} - T_b ) - \displaystyle\frac{ N_s }{ N } R T_{bs} $

$ \mu_L N_A = s_L ( T - T_L ) - \displaystyle\frac{ N_s }{ N } R T $

$R$
Constante de gás universal
8.4135
$J/mol K$
4957
$s_L$
Entropia molar do líquido
$J/mol K$
9855
$N_A$
Número de Avogrado
6.02e+23
$-$
9860
$N_s$
Número de íons
$-$
9850
$N$
Número de partículas
$-$
6080
$\mu_L$
Potencial químico do líquido
$J$
9852
$T$
$T_{bs}$
Temperatura de ebulição com soluto
$K$
9862
$T_L$
$T_b$
Temperatura de ebulição
$K$
9861

ID:(12817, 2)



Calor latente de congelamento

Equação

>Top, >Modelo


Se ($$) representa a temperatura de ebulição, la entropia molar do líquido ($s_L$) corresponde à entropia molar do líquido e la entropia molar do sólido ($s_S$) à do sólido, então a entalpia de vaporização ($$) é calculada utilizando a seguinte fórmula:

$ l_S = T_f ( s_L - s_S )$

$s_L$
Entropia molar do líquido
$J/mol K$
9855
$s_S$
Entropia molar do sólido
$J/mol K$
9856

ID:(9051, 0)



Calor latente de evaporação

Equação

>Top, >Modelo


Se la temperatura de ebulição ($T_b$) é a temperatura de ebulição, la entropia molar do vapor ($s_V$) representa a entropia molar do vapor e la entropia molar do líquido ($s_L$) a do líquido, então a entalpia de vaporização ($$) é calculada utilizando a seguinte expressão:

$ l_V = T_b ( s_V - s_L )$

$s_L$
Entropia molar do líquido
$J/mol K$
9855
$s_V$
Entropia molar do vapor
$J/mol K$
9854
$T_b$
Temperatura de ebulição
$K$
9861

ID:(9050, 0)



Elementos de uma geladeira

Equação

>Top, >Modelo


Outro efeito que varia em soluções é o ponto de ebulição. Quando um solvente ferve a uma temperatura $T$ e pressão $p$ em seu estado puro, o potencial químico do solvente na fase líquida deve ser igual ao potencial químico na fase de vapor.

No entanto, devido à redução na pressão de vapor causada pela presença de um soluto, é necessário um aumento de temperatura para alcançar esse equilíbrio. Como resultado, o ponto de ebulição de uma solução é maior do que o do solvente puro.

Portanto, la temperatura de ebulição com soluto ($T_{bs}$), juntamente com la temperatura de ebulição ($T_b$), o número de íons ($N_s$), o número de partículas ($N$), ($$) e la constante de gás universal ($R$), é igual a:

$ T_{bs} = T_b +\displaystyle\frac{ N_s }{ N }\displaystyle\frac{ R T_b ^2}{ l_V }$

$R$
Constante de gás universal
8.4135
$J/mol K$
4957
$N_s$
Número de íons
$-$
9850
$N$
Número de partículas
$-$
6080
$T_b$
Temperatura de ebulição
$K$
9861
$T_{bs}$
Temperatura de ebulição com soluto
$K$
9862

ID:(12819, 0)



Redução do ponto de congelamento por solução

Equação

>Top, >Modelo


Outro efeito que varia em soluções é o ponto de congelamento. Quando um solvente congela a uma temperatura $T$ e pressão $p$ em seu estado puro, o potencial químico da fase sólida deve ser igual ao da fase líquida.

Devido à redução na pressão de vapor causada pela presença de um soluto, a temperatura deve ser diminuída para alcançar esse equilíbrio. Como resultado, o ponto de fusão do solvente é reduzido em uma solução.

Assim, la temperatura de congelamento com soluto ($T_{fs}$), juntamente com la temperatura de congelamento ($T_f$), o número de íons ($N_s$), o número de partículas ($N$), ($$) e la constante de gás universal ($R$), é igual a:

$ T_{fs} = T_f - \displaystyle\frac{ N_s }{ N }\displaystyle\frac{ R T_f ^2}{ l_S }$

$R$
Constante de gás universal
8.4135
$J/mol K$
4957
$N_s$
Número de íons
$-$
9850
$N$
Número de partículas
$-$
6080
$T_{fs}$
Temperatura de congelamento com soluto
$K$
9863

ID:(12818, 0)



Concentração molar (1)

Equação

>Top, >Modelo


O número de moles ($n$) corresponde a o número de partículas ($N$) dividido por o número de Avogrado ($N_A$):

$ n \equiv\displaystyle\frac{ N }{ N_A }$

$N_A$
Número de Avogrado
6.02e+23
$-$
9860
$N$
Número de partículas
$-$
6080

ID:(3748, 1)



Número de moles com massa molar (1)

Equação

>Top, >Modelo


O número de moles ($n$) é determinado dividindo la massa ($M$) de uma substância pelo seu la massa molar ($M_m$), que corresponde ao peso de um mol da substância.

Portanto, a seguinte relação pode ser estabelecida:

$ n = \displaystyle\frac{ M }{ M_m }$

$M$
Massa
$kg$
5183
$M_m$
Massa molar
$kg/mol$
6212

O número de moles ($n$) corresponde a o número de partículas ($N$) dividido por o número de Avogrado ($N_A$):

$ n \equiv\displaystyle\frac{ N }{ N_A }$



Se multiplicarmos tanto o numerador quanto o denominador por la massa molar ($m$), obtemos:

$n=\displaystyle\frac{N}{N_A}=\displaystyle\frac{Nm}{N_Am}=\displaystyle\frac{M}{M_m}$



Portanto, é:

$ n = \displaystyle\frac{ M }{ M_m }$

A massa molar é expressa em gramas por mol (g/mol).

ID:(4854, 1)



Concentração molar (2)

Equação

>Top, >Modelo


O número de moles ($n$) corresponde a o número de partículas ($N$) dividido por o número de Avogrado ($N_A$):

$ n \equiv\displaystyle\frac{ N_s }{ N_A }$

$ n \equiv\displaystyle\frac{ N }{ N_A }$

$N_A$
Número de Avogrado
6.02e+23
$-$
9860
$N$
$N_s$
Número de íons
$-$
9850

ID:(3748, 2)



Número de moles com massa molar (2)

Equação

>Top, >Modelo


O número de moles ($n$) é determinado dividindo la massa ($M$) de uma substância pelo seu la massa molar ($M_m$), que corresponde ao peso de um mol da substância.

Portanto, a seguinte relação pode ser estabelecida:

$ n = \displaystyle\frac{ M_s }{ M_{ms} }$

$ n = \displaystyle\frac{ M }{ M_m }$

$M$
$M_s$
Massa de soluto
$kg$
10506
$M_m$
$M_{ms}$
Massa molar do soluto
$kg/mol$
10507

O número de moles ($n$) corresponde a o número de partículas ($N$) dividido por o número de Avogrado ($N_A$):

$ n \equiv\displaystyle\frac{ N }{ N_A }$



Se multiplicarmos tanto o numerador quanto o denominador por la massa molar ($m$), obtemos:

$n=\displaystyle\frac{N}{N_A}=\displaystyle\frac{Nm}{N_Am}=\displaystyle\frac{M}{M_m}$



Portanto, é:

$ n = \displaystyle\frac{ M }{ M_m }$

A massa molar é expressa em gramas por mol (g/mol).

ID:(4854, 2)