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FISICO QUIMICA 1
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2010
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Solubilidade Termodinâmica, Notas de estudo de Engenharia de Alimentos
Os compostos químicos se dissolvem em diferentes solventes nos mais diferentes graus de intensidade, os quais por sua vez são afetados por vários fatores, dos quais sobressai a temperatura.
Tipologia: Notas de estudo
Antes de 2010
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UNVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO-UFMA
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ENGENHARIA DE ALIMENTOS
SILENE MARIA ALVES BARROS
FISICO QUIMICA 1
3º PERÍODO
SOLUBILIDADE TERMODINÂMICA
IMPERATRIZ
INTRODUÇÃO
Os compostos químicos se dissolvem em diferentes solventes nos mais diferentes graus de intensidade, os quais por sua vez são afetados por vários fatores, dos quais sobressai a temperatura.
A dissolução de um cristal iônico apenas ocorre em solventes polares e nessa dissolução ocorrem simultaneamente dois processos: a) separação dos íons fortemente ligados no retículo cristalino; b) solvatação (fenômeno que ocorre quando um composto iônico ou polar se dissolve em uma substância polar, sem formar uma nova substância )dos íons (hidratação no caso do solvente ser a água). 1 Quando a concentração do sal dissolvido atinge um determinado limite, a dissolução não continua mais, pois se atingiu um estado de equilíbrio entre a fase sólida e os íons em solução. Dizemos que a solução está saturada e a seguinte reação pode ser obtida:
AmBn (s) ßà mA(aq) n+^ + nB(aq) -m
Onde a constante de equilíbrio termodinâmica, K t, é obtida através da relação:
Kt =a(An+) m^ a(Bm-) n^ / a(AmBn(s))
onde a(A n+) e a(Bm- ) representam as atividades dos íons na solução saturada e a(AmBn) é a atividade do sólido o qual por definição é igual a unidade.^1 Quando o sal é de pequena solubilidade em água (geralmente solubilidade inferior a 0,01 mol L-1), sua concentração na solução é muito baixa, então o coeficiente de atividade dos seus íons em solução saturada será aproximadamente igual a 1, e então a expressão se torna:
K s = [A n+ ] m [B m- ] n
onde: K s = constante do produto de solubilidade aparente ou simplesmente constante do produto de solubilidade; [An+]m [Bm-] n = as respectivas concentrações molares dos íons do sal pouco solúvel, na solução saturada. A expressão acima representa o enunciado da Lei de Nernst , segundo a qual “numa solução saturada de uma substância iônica pouco solúvel, o produto da concentração dos íons, elevada a uma potência igual a seu coeficiente, é uma constante a determinada temperatura, denominada constante do produto de solubilidade ”. Como todo equilíbrio está sujeito a variações com a temperatura, fica evidente que o valor do produto de solubilidade também variará com a temperatura, quando expresso em termos de atividade, pois:
DG o = - RT ln Ks K s = e - DG^ o^ /RT
Na reação: NaNO3 (S) + H 20 F 0D B K+(aq) + NO 3 - (aq).
Adiciono-se ao tubo de ensaio 15 ml de água destilada e agito-se com bastão de vidro em seguida aquecido em banho de água agitando até o NaNO (^3) dissolver todo,após isto mediu-se ao volume da solução,sendo enchido outro tubo de ensaio igual ao usado na dissolução,com o auxilio da proveta e da peseta. Em seguida coloco-se um termômetro na solução, tirou do banho e deixou-o esfriar, no aparecimento dos cristais então registrou-se novamente na temperatura. Acrescentou-se a solução 15 ml de água e colocou-se no banho de água novamente até dissolver toda a solução. Determinou-se o volume da solução novamente, repetiu-se o mesmo procedimento anterior.Sendo realizado por 3 vez este processo.
CÁLCULO
T1: 363k V1: 23, C1: 20,04 / (85 x 23,08 x 10 -3) C1: 10,21 g /mol.L
T2: 341k V2: 23, C2: 20,04 / (85 x 23,0x10-3) C2: 10,25 g /mol.L
T3: 300k V3: 27, C3: 20,04 / (85 x 27x10-3) C3: 8,732 g /mol.L
1/T1= 2,75 x 10- 1/T2= 2,93 x 10- 1/T3= 3,33 x 10-
ln(100,4) = 13, ln(100,2) = 13, ln(72,76) = 10,
1- K = (Na)x(NO - 3 )=SxS = S^2 363k K = (10,21) 2 = 104, 341k K = (10,25) 2 = 105, 300k K = (8,732) 2 = 76,
2- ΔG° = -RTlnK 363k ΔG° = - (0,0082)363 ln104,36 = -13, 341k ΔG° = - (0,0082)341 ln105,07 = - 13, 300k ΔG° = - (0,0082)300 ln76,25 = - 10,
lnk1-lnk2= ( - F 04 4 H°/R) (1/T2 – 1/T1) ln104,35 / 76,25 = - F 04 4 H° / 0,0082(1 /3663 -1 /300)
F 0 4 4 H°= 542,3 kj/mol
4- F 0 4 4 G° =^ F 0 4 4 H° - T F 0 4 4 S° -13,85 = 542,3-363F 04 4 S° F 0 4 4 S° = 1,
CONCLUSÃO
Sendo esta uma reação endotérmica, o valor do k diminui com a temperatura O fenômeno da precipitação é o processo inverso da solubilização.
REFERÊNCIAS 1- http://www.lce.esalq.usp.br/arquimedes/Atividade06.pdf 2- http://pt.wikipedia.org/wiki/Solvata%C3%A7%C3%A3o 3- www.fortium.com.br/faculdadefortium.com.br/afranio_alen/.../3449.doc