Definições e conceitos básicos
Teoria
Fala ai galera!!!! Tudo bem com vocês?
Para iniciarmos esse tópico gostaria de fazer uma experiência como você. Pegue um copo com água e adicionei aos poucos açúcar e mexa. Você irá reparar que para certa quantidade de açúcar conseguiremos dilui-lo totalmente na água, porém quando atingirmos certa quantidade de açúcar, esta irá precipitar no fundo do corpo. Mas por que isso ocorre?
Antes de respondermos a essa pergunta vamos reforçar alguns conceitos importantes para entendermos bem diagramas de fases e sua importância.
Na experiência descrita acima temos a água e o açúcar. Estes dois são considerados os componentes da mistura. A água, por sua vez, é o solvente e o açúcar é o soluto. Assim como misturamos a água e o açúcar formando uma solução, ou seja, uma mistura homogênea, podemos fazer o mesmo, só que agora, misturando metais puros com outros elementos formando uma liga metálica.
Da mesma maneira que acrescentando açúcar na água chega um momento em que a água não consegue mais diluir o açúcar e, portanto precipita-se açúcar no fundo, ocorrerá com as misturas de metais. Esse fenômeno ocorre por causa do limite de solubilidade!!!
Limite de solubilidade
Mas o quê é um limite de solubilidade?
Limite de solubilidade é a quantidade máxima de soluto que o solvente consegue diluir, ou seja, a quantidade máxima que o solvente solubiliza o soluto ainda formando uma mistura homogênea, isto é, solução.
O limite de solubilidade dependerá, normalmente, da temperatura e da pressão e pode ser representado através de um gráfico.
O gráfico acima mostra o limite de solubilidade do açúcar na água. Note que no eixo temos a composição de cada componente na mistura e no eixo temos a temperatura. Por exemplo, para o ponto 1 temos uma solução de de água por peso com de açúcar por peso. No ponto 2 temos ainda uma solução, porém agora com, aproximadamente, de água por peso com de açúcar por peso, observe que nessa situação estamos no limite de solubilidade. Já no ponto 3 temos a formação de uma solução de água e açúcar e açúcar solido no fundo, pois a quantidade de açúcar ultrapassou o limite de solubilidade da água à temperatura de .
Fases
O quê é uma fase?
Para responder a essa pergunta vamos observar novamente nosso experimento.
A solução de água e açúcar possui composição química diferente da composição de açúcar precipitado no fundo. Além disso, a estrutura molecular da solução de água e açúcar é diferente da estrutura molecular do açúcar não dissolvido. Logo, também, terão propriedades físicas diferentes. E por fim, entre a solução de água e açúcar e o açúcar não dissolvido há uma interface. Essas quatro características é o que vai diferenciar uma fase da outra. Só teremos a mesma fase se tivermos as quatro características iguais:
- Composição química
- Estrutura molecular
- Propriedades físicas
- Sem interface
Acima segue o resumo das características que devem ser iguais para que esteja na mesma fase.
A fim de checarmos nosso entendimento vamos ver outro exemplo:
Na figura acima temos um sistema de água e gelo. Vamos checar as quatro características para saber se há fases diferentes no meu sistema.
A composição química da água e do gelo é igual?
Sim!!!!!
A estrutura molecular da água e do gelo é igual?
Não!!!
A propriedade física é a mesma?
Não!!!
Há uma interface entre a água e o gelo?
Sim!!!
Como a estrutura molecular e, consequentemente, a propriedade física da água e do gelo são diferentes e, além disso, formam uma interface em entre eles, temos duas fases em nosso sistema!!!
Um sistema monofásico, isto é, só tem uma fase, é denominado de sistema homogêneo ou solução. Já sistemas que possuem mais de uma fase, como o ponto 3 acima, é denominado mistura ou sistema heterogêneo.
A microestrutura acima é de um ferro fundido cinzento, onde vemos a parte preta, grafite, e a parte clara, ferro-. Será que o grafite e o ferro- são duas fases diferentes? Para responder a essa pergunta vamos checar se as quatro características:
A composição química do grafite e do ferro- é igual?
Não!!!!!
A estrutura molecular do grafite e do ferro- é igual?
Não!!!
A propriedade física é a mesma?
Não!!!
Há uma interface entre o grafite e o ferro-?
Sim!!!
Logo, há duas fases distintas em nossa microestrutura!!!!
Vamos exercitar um pouco???
Fases
Exercícios Resolvidos
Exercício Resolvido #1
Callister W.D. Ciência e Engenharia de Materiais. Sétima edição. Cap.4.
Considere o diagrama de fases açúcar-água da Figura abaixo.
(a) Que quantidade de açúcar dissolverá em 1000 g de água a 80ºC (176ºF)?
(b) Se a solução líquida saturada da parte (a) for resfriada até 20ºC (68ºF), parte do açúcar precipitará como um sólido. Qual será a composição da solução líquida saturada (em %p açúcar) a 20ºC?
(c) Que quantidade do açúcar sólido sairá da solução no resfriamento até 20ºC?
Passo 1
- Traçando uma reta em até interceptar a curva de solubilidade e descendo uma outra reta até chegar no eixo vemos que a solubilidade do açúcar a essa temperatura é de.
Logo,
Passo 2
Usando o gráfico, vemos que o limite de solubilidade do açúcar na água, a é de:
Passo 3
Agora vamos calcular a quantidade de açúcar dissolvida em a :
A teremos , logo irá precipitar.
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)
Exercício Resolvido #2
Callister W.D. Ciência e Engenharia de Materiais. Sétima edição. Cap.4.
Qual é a solubilidade máxima do no a
Passo 1
- Traçando uma reta em até interceptar a curva de solubilidade e descendo uma outra reta até chegar no eixo vemos que a solubilidade do estanho no chumbo é de , conforme podemos ver na figura abaixo.
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)
Exercício Resolvido #3
Callister W.D. Ciência e Engenharia de Materiais. Sétima edição. Cap.4.
Qual é a solubilidade máxima do no a
Passo 1
- Traçando uma reta em até interceptar a curva de solubilidade e descendo uma outra reta até chegar no eixo vemos que a solubilidade do chumbo no estanho é de aproximadamente , conforme podemos ver na figura abaixo.
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)
Exercício Resolvido #4
FMU-FIAM-FAAM-SP.
Os frascos contêm soluções saturadas de cloreto de sódio (sal de cozinha).
Podemos afirmar que:
a) a solução do frasco II é a mais concentrada que a solução do frasco I.
b) a solução do frasco I possui maior concentração de íons dissolvidos.
c) as soluções dos frascos I e II possuem igual concentração.
d) se adicionarmos cloreto de sódio à solução I, sua concentração aumentará.
e) se adicionarmos cloreto de sódio à solução II, sua concentração aumentará.
Passo 1
Ambas as soluções estão saturadas , conforme dito no enunciado, o que significa que as suas concentrações são iguais e que nenhuma quantidade de soluto que for adicionada a elas dissolver-se-á, pois essa é a máxima quantidade possível. Tudo que for adicionado transformar-se-á em precipitado.
Resposta
Letra: c)
Exercício Resolvido #5
UFRS.
Quais são as soluções aquosas contendo uma única substância dissolvida que podem apresentar corpo de fundo dessa substância
a) saturadas e supersaturadas.
b) somente as saturadas.
c) insaturadas diluídas.
d) somente as supersaturadas.
e) insaturadas concentradas.
Passo 1
As soluções saturadas são aquelas que atingiram a quantidade de soluto máxima possível que pode ser dissolvida em determinada quantidade de solvente a uma dada temperatura. Assim, se adicionarmos mais soluto, haverá formação de precipitado.
As soluções insaturadas não possuem precipitado porque a quantidade de soluto dissolvido nelas é inferior ao coeficiente de solubilidade, o que significa que, se mais soluto for adicionado a elas, ocorrerá solubilização.
Já as supersaturadas possuem uma quantidade de soluto dissolvido maior que o coeficiente de solubilidade na temperatura considerada, o que mostra que todo o soluto deve estar dissolvido e não há precipitado.
Resposta
Letra: b)
Exercício Resolvido #6
PUC SP.
A uma solução de cloreto de sódio foi adicionado um cristal desse sal e verificou-se que não se dissolveu, provocando, ainda, a formação de um precipitado. Pode-se inferir que a solução original era:
a) estável.
b) diluída.
c) saturada.
d) concentrada.
e) supersaturada.
Passo 1
Essa solução estava saturada. Uma solução saturada é uma mistura na qual a quantidade máxima de soluto foi dissolvida em um solvente a uma dada temperatura. Nesse estado, qualquer quantidade adicional de soluto precipitará.
Resposta
Letra: c
Exercício Resolvido #7
Elaboração própria
Sobre o limite de solubilidade determine a opção correta:
- O limite de solubilidade é a capacidade de um solvente em se dissolver em um soluto.
- A solução sólida entre os materiais ocorre de duas maneiras: miscível e imiscível
- O limite de solubilidade descreve a quantidade de um material que pode dissolver em outro.
Passo 1
O limite de solubilidade é a capacidade de uma solução se dissolver em outra
Passo 2
A solução sólida entre materiais pode ocorrer de três maneiras: ser totalmente miscível, totalmente imiscível, ou miscível parcialmente.
Passo 3
O limite de solubilidade descreve a quantidade de um material que pode dissolver em outro.
Resposta
Alternativa C
Exercício Resolvido #8
Elaboração própria
Descreva como ocorre a solução sólida entre os materiais.
Passo 1
Uma solução sólida é composta de uma fase cristalina homogênea que contém mais de dois componentes químicos, com características diferentes.
Passo 2
Elas podem ser: substitucionais ou intersticiais. Sustitucionais são quando os átomos de soluto repõem ou substituem os átomo s hospedeiros.
Passo 3
Intersticiais são quando os átomos de soluto relativamente pequenos ocupam posições intersticiais entre os átomos de solvente ou átomos hospedeiros
Resposta
