volume parcial molar
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Universidade de São Paulo - USP
Faculdade de Filosofia Ciências e Letras de Ribeirão Preto - FFCLRP
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As moléculas interagem
diferentemente quando pura e
quando em uma mistura.
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Definido como o aumento no volumede uma quantidade infinita de
solução quando 1 mol de uma
substância é adicionado.
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Ele varia conforme a composição da
mistura, ou seja, com a concentração
de cada componente.
NaCl e H2O
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Propriedades extensivas: são
proporcionais à quantidade dematérias da substância presente na
amostra, como a massa e o volume.
Propriedades Intensivas:
independem da quantidade dematéria, como a temperatura,
pressão e densidade.
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Solução Ideal: é aquela na qual a
entalpia da solução é igual a zero, as
moléculas não interagem uma com a
outra.
Solução não Ideal: é a real, quando
as moléculas interagem e a entalpiaé diferente de zero.
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Lei de Raoult
A pressão de vapor de cada
componente é diretamente
proporcional à fração molar deste
componente na mistura, não tendo
influência nenhuma nesta alteração
as interações que as suas moléculas
teriam com outras moléculaspresentes.
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Desvio da Lei de Raoult
Nos componentes que têm algumtipo de interação físico-química, as
moléculas ficam mais ou menos
livres e as suas pressões de vapor sãomaiores ou menores do que as
previstas pela Lei de Raoult.
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Usa-se a picnometria paradeterminar a densidade das
soluções e através decálculos chegarem aos
volumes parciais molares.
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é um pequeno
frasco que possui uma
abertura suficientemente
larga e tampa bem
esmerilhada, provida de um
orifício capilar longitudinal.
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Pode-se perceber que a variaçãodas massas no picnômetro é muito
menor que a variação das massas
no balão volumétrico. Isso se deve
principalmente pelo formato
diferente das duas vidrarias.
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A grande diferença entre um balãovolumétrico e um picnômetro
consiste na precisão do menisco: a
precisão do menisco do
picnômetro é maior em relação à
do balão volumétrico.
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Esta prática visa determinar o volume parcial molar doNaCl e da água a partir de soluções aquosas com diferentesconcentrações de NaCl.
Utiliza-se a técnica da picnometria para determinar adensidade das soluções e através de cálculos obter osvolumes parciais molares.
O experimento visa verificar a dependência do volumemolar parcial de um determinado composto com acomposição da mistura.
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Material • Balança analítica;• Picnômetro de Wald;• 5 balões volumétricos de 100,0 mL e 1 de 250,0 mL;• Espátula;•
Pipeta de Pauster;• Pipeta volumétrica de 50,0 mL;• Béquer de 100,0 mL.• Conta gotas• Papel Filtro• Funil
Reagentes • NaCl refinado;• Água destilada.
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Inicialmente foi medida a temperatura ambiente e a pressãoatmosférica.
Foi pesada, em balança analítica, a massa de sal necessária para
preparar 250 mL de solução aquosa de NaCl 3M (43,8248 g).
Utilizando papel filtro, filtrou-se a solução.
Foram preparadas soluções de 1/2, 1/4, 1/8 e 1/16 da molaridadeinicial através de diluições volumétricas sucessivas, usando balõesvolumétricos de 100 mL para fazer uma série de diluições dasolução de NaCl 3 mol/L (2, 4, 8, 10 e 16 vezes).
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50mL50mL50mL50mL50mL
Balão 1
250mL
Balão 2
100mL
Balão 5
100mL
Balão 4
100mL
Balão 3
100mL
Balão 6
100mL
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• Não se deve tocar o picnômetro com os
dedos, pois a gordura das mãos interfere napesagem;
• Deve-se ajustar o menisco e eliminar
possíveis bolhas que se aderem à superfície
interna;
• Lava-se bem a cada troca de líquido,
usando acetona e na última lavagem usar o
líquido da pesagem seguinte;
Cuidados com o picnômetro
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Medida das densidades das soluções
Foram pesados em triplicata o picnômetro vazio (We) ecom água destilada (Wo)
Foram feitas as pesagens em triplicata do picnometro com
cada uma das soluções em ordem crescente de concentração(Wx);
Utilizando o balão volumétrico de 10 mL, foi calculado o
valor da densidade da água.
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T (ºC) d (g/mL)
27 0,99654
28 0,99626
29 0,99597
30 0,99567
31 0,99537
32 0,99505
33 0,99473
Valores de densidade da água
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O H
O H m
Vpic2
2
eO H wwm 02
Vpic
wm e
1
1
Calcula-se o volume real do picnômetro utilizando asequações:
We = massa do picnômetro com águaWo = massa do picnômetro vazio
ρ = densidade da água
Assim, determina-se a densidade das soluções :
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A molalidade [concentração (mol)/ kg de solvente] também deveser calculada:
1000
1
2 M
M
m
m= molalidadeM = molaridadeM2= massa molar do soluto = 58,44 g mol-1 ρ= densidade obtida experimentalmente
Com os valores encontrados, calcula-se o volume molar aparente (ϕ):
eww
ww
m M
0
0
2
10001
ϕ = volume molar aparentem= molalidadeM2 = massa molecular do soluto = 58, 44 g mol-1 W = massa do picnômetro com a soluçãoWo = massa do picnômetro com água destiladaWe = massa do picnômetro vazio e seco
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Faz-se o gráfico ϕ vs. (m)1/2 e encontra-se os valores necessáriospara o cálculo dos volumes parciais.
Para soluções diluídas, podemos obter V1 e V2 a partir da
definição de volume molar parcial:
V1 = volume molar parcial da água;V2 = volume molar parcial do soluto;V1° = volume molar da água pura (18,079 cm-3 à 29°C)m = molalidade;
2
0 V md
d
φº = volume molar aparente extrapolado quando m = 0
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Sendo V1 = volume molar parcial da água e V2 = volume molar parcial da
solução de cloreto de sódio.
A partir desses valores do volume parcial da água e do cloreto de
sódio, podemos construir um gráfico analisando o comportamento deambos em função da concentração da solução.
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md
d x
mmV V
251,55
0
11
md
d mV
2
30
2
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Grupo Volume molar parcial
do água (V1)
Volume molar parcial
do NaCl (V2)
1 17,95 23,66
2 -------- --------
3 -------- --------
4 -------- --------
5 18,040 19,769
6 17,36 39,58
7 17,9547 22,5958
8 18,0671 20,5980
9 -------- ---------
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Grupo Volume molar
parcial do água Volume molar
parcial do NaCl
1 18,08 17,96
2 -------- --------
3 -------- --------
4 -------- --------
5 18,069 18,610
6 18,05 12,01
7 22,5958 16,5399
8 17,9393 25,6886
9 -------- --------
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[ ] =3 M
V1 médio = 17,87
V2 médio = 21,66
Vm da água pura, literatura = 18,07 cm3 mol-1
Vm do NaCl, literatura = 16,62 cm3 mol-1
[ ] =0,10 M
V1 médio = 18,95
V2 médio = 18,16
Conforme à molalidade de NaCl tende a zero, o volume
parcial da água se aproxima do volume molar da água pura
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Cada experimento foi feito sob uma
temperatura e pressão específica
A solubilidade do sal NaCl é influenciada
pela temperatura e pela pressão
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• Mudança na pressão, altera o potencial químico, fazendo comque o equilíbrio mude.
• Para uma mudança de equilíbrio, à temperatura constante, ecom expansão de trabalho, a mudança da energia de Gibbs é:
dG = V dp
dG2 = V2 dp
• Então, como o volume parcial molar do soluto em soluçãoaquosa é maior que o volume molar do sólido, um aumentona pressão irá aumentar o potencial químico do soluto emsolução.
A solubilidade vai aumentar com o aumento dapressão.
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• Dissolução (endotérmico):
Processo endotérmico, a solubilidade
aumenta com o aumento da temperatura
Processo exotérmico, a solubilidade diminui
com o aumento da temperatura.
A solubilidade vai aumentar com o aumento da
temperatura
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Aumento da concentração de sal
(eletrólito forte)
Maior atração das moléculas da superfície
para o centro da solução
Diminue o volume molar parcial da água
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0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
18,0
18,5
19,0
19,5
20,0
20,5
V o l u m
e m o l a r p a r c i a l d o s o l v e
n t e ( m L / m o l )
concentração (mol/L)
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Aumento da concentração de sal (eletrólito forte)
O sal fica com maior esfera de hidratação com o
aumento da concentração
aumento no volume molar parcial do sal
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0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
18,6
18,8
19,0
19,2
19,4
19,6
19,8
V o l u m
e m o l a r p a r c i a l d o s o
l u t o ( m L / m o l )
concentração (mol/L)
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O volume molar parcial de um
componente diminui paracompensar o aumento do
volume do outro componente
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Pressão de vapor de cada componente é
diretamente proporcional à fração molar
deste componente na mistura.
As interações que as moléculas teriam com as
outras moléculas presentes não influenciam
na diminuição da pressão de vapor de uma
substância.
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Componentes possuem algum tipo de
interação físico-química.
As moléculas ficam mais ou menos livres.
Pressões de vapor são maiores ou menores
do que as previstas pela Lei de Raoult.
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“Determinações dos volumes molares parciais dos
componentes de uma solução e a comparação com
seus respectivos volumes molares quando puros,
constitui um importante critério para verificar aaporximação do sistema com a idealidade” [1]
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• dilatação no picnômetro ( embora tenha umcoeficiente de dilatação pequeno)
• Pressão e temperatura constantes no momentoda pesagem
• frações da amostra podem ser perdidas durante oprocesso de transferência entre o recipiente e obalão volumétrico.
• entrada de bolhas de ar durante as medidas dopicnômetro
• boa limpeza da vidraria para eliminação deimpurezas
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• utilização de água destilada fervida na
pesagem do picnômetro (evitar a formação de
bolhas causadas pela presença de gases na
água)
• realização de um banho de 25° C durante 15
minutos para cada uma das soluções, paraque a temperatura fosse mantida constante.
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• http://www.marvial.oi.com.br/engqui/topicos/fisqui21.html , acessadaem Março
• CRC Handbook of Chemistry and Physics, 56th ed – F-5
• http://www.scielo.br/pdf/cta/v24n2/v24n2a17.pdf
• http://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:N-
G7M_86PNoJ:plato.if.usp.br/~fap0181d/texts/densidade-2006.pdf+picnometria&hl=pt-BR&gl=br&pid=bl&srcid=ADGEESi0OFVj74a9sy9EyaxxbZdsD6hq_W_SBugEn8S1WH4zT6wK90ztRQdpjKxgFUhETkfdSrYKv_o4FDHuEXm4xLx4N0Ymz_Fp5x0WUNvllpU17WTzQmkRcb5RWkpMoUzZJbcXMWFV&sig=AHIEtbQxe-ihNYi7U_1xCNkde398C4DX_A
• http://64.233.163.132/search?q=cache:qATcyZ9E1SEJ:www.angelfire.com/home/em96/EPP_rel.04.doc+picnometria+pol%C3%ADmeros&cd=10&hl=pt-BR&ct=clnk&gl=br