Classificação das soluções quanto ao estado físico

As soluções podem estar nos três estados físicos (sólido, líquido e gasoso), dependendo de seus componentes:

1. Solução Sólida: é composta de dois ou mais sólidos. Um exemplo comum são as ligas metálicas como o bronze, que é formado por dois sólidos: o cobre (Cu) e o estanho (Sn). Além disso, temos também o ouro de 18 quilates, que é apenas 75% ouro (Au). Os outros 25% são de cobre (Cu) e prata (Ag).

2. Solução Gasosa: nesse caso, todos os componentes também precisam estar no mesmo estado gasoso. Por exemplo, o ar que respiramos é uma solução, pois apresenta aspecto uniforme, homogêneo e ele é formado pela mistura de várias substâncias no estado gasoso. Os principais gases componentes do ar são o nitrogênio – N2 (80%) e o oxigênio – O2 (19%). O 1% restante é composto de gases em pequenas quantidades como ozônio (O3), gás metano (CH4), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), vapor de água (H2O), entre outros.

3. Solução Líquida: apesar de apresentar o aspecto totalmente líquido, nem todos os seus componentes estão inicialmente nesse estado físico ou de agregação. Existem três tipos básicos de soluções líquidas, que serão detalhadas a seguir:

3.1. Líquido + Líquido: o primeiro tipo de solução líquida é formado por todos os seus componentes no estado líquido. Exemplo: o álcool etílico é uma mistura de álcool etílico e água.

3.2. Líquido + Sólido: essa é a solução mais comum de todas, pois é produzida quando se dissolve um sólido em um solvente que, normalmente, é a água. Existem vários exemplos de soluções desse tipo; veja alguns:

• Soro fisiológico: solução formada por água e cloreto de sódio – NaCl (sal de cozinha);

• Álcool iodado: iodo dissolvido em álcool;

• Água sanitária: hipoclorito de sódio (NaClO), dissolvido em água;

• Suco: misturamos dois sólidos (suco em pó e açúcar) com a água;

• Soro caseiro: sal e açúcar solubilizados em água.

3.3 Líquido + Gás: esse tipo de solução necessita de alguns aspectos importantes para solubilizar o gás no líquido:

• O aumento da pressão é um fator que ajuda o gás a passar para o estado líquido e se dissolver no solvente líquido;
• A diminuição da temperatura aumenta a solubilidade do gás;

Observação importante: esses dois fatores citados (aumento da pressão e diminuição da temperatura) são usados para dissolver o gás carbônico (CO2) nos refrigerantes ou em águas gaseificadas. É por isso que ouvimos um barulho de gás escapando quando abrimos a garrafa ou latinha que contém esses produtos, isto é, estamos diminuindo a pressão e, por isso, um número de moléculas desse gás escapa para o meio ambiente. Nota-se, também, que quando aumentamos a temperatura dessas soluções líquidas, o escape do gás se dá de maneira ainda mais violenta.

• Se um gás reage com o líquido, sua solubilidade é maior. Por exemplo, o nitrogênio (N2) não reage com a água, sendo sua solubilidade em 1 litro de água igual a 0,020 apenas. Já o cloro, usado na limpeza de piscinas, solubiliza-se muito mais (8,1), porque ele sofre a reação em equilíbrio citada abaixo, com produção de ácido clorídrico e o ácido hipocloroso.

Cl2(g) + H2O(l) ↔ HCl (aq) + HClO(aq)

Videoaula relacionada:

O assunto que iremos estudar hoje é muito importante para a seção de química no Enem, uma vez que envolve as reações químicas, que ganha cada vez mais espaço entre as questões do Enem. Vamos falar sobre as soluções químicas, explicando brevemente o que é uma solução química e passando pelas suas classificações, utilizando diferentes parâmetros.

Quando temos uma reação química entre dois ou mais elementos, podemos dizer que estes elementos formam uma solução química, ou seja, podemos dizer que a mistura de dois ou mais elementos forma uma solução. E dependendo de uma série de fatores, como a concentração de cada elemento, temperatura, pressão e diversos outros, as reações podem apresentar comportamentos característicos.

De maneira a entender essas variações presentes nas soluções, foram estabelecidos alguns parâmetros de avaliação, que permitem a classificação das soluções químicas em três diferentes categorias, que são: estado de agregação, razão soluto/solvente e natureza das partículas dispersas. Vamos observar cada um em detalhes a seguir.

Classificação quanto ao estado de agregação

A classificação das soluções químicas quanto ao seu estado de agregação busca avaliar o estado físico da solução. Desta maneira, quanto ao estado de agregação da solução, podemos ter soluções sólidas, líquidas e gasosas.

• Solução sólida: são as soluções químicas onde os componentes estão no estado sólido a temperatura ambiente.
• Solução líquida: as soluções líquidas são aquelas onde os componentes estão no estado líquido, também para temperatura ambiente.
• Solução gasosa: nas soluções gasosas, a temperatura ambiente, os componentes da mistura estão no estado gasoso.

Classificação das soluções químicas quanto a razão soluto/solvente

Podemos também realizar a classificação das soluções químicas baseado na razão soluto/solvente da solução. Basicamente, esta classificação avalia a quantidade de soluto baseado na quantidade de solvente presente, e podemos realizar a classificação em quatro categorias: diluídas, concentradas, saturadas e supersaturadas.

• Soluções diluídas: as soluções diluídas são aquelas onde a quantidade de soluto é muito menor que a quantidade de solvente. Desta maneira, a solução química encontra-se totalmente diluída.
• Soluções concentradas: as soluções químicas concentradas são aquelas onde a quantidade de soluto é elevada quando comparada a quantidade de solvente. Sendo assim, a solução não é totalmente dissolvida.
• Soluções saturadas: nas soluções saturadas, a quantidade de soluto é a máxima permitida pela solução. Acima desta quantidade de soluto, a solução passará a apresentar um composto precipitado em sua mistura.
• Soluções supersaturadas: são as soluções químicas onde a quantidade de soluto é superior a máxima permitida. Deste modo, trata-se de uma solução química instável.

Classificação quanto a natureza das partículas

Também podemos realizar a classificação das soluções químicas baseado na natureza das partículas presentes na solução. Sendo assim, podemos classificar as soluções em iônicas e moleculares.

• Soluções químicas iônicas: as soluções iônicas são aquelas onde as partículas estão dispersas na forma de íons. Estas soluções também são denominadas eletrolíticas, já que possuem a capacidade de conduzir corrente elétrica.
• Soluções moleculares: as soluções moleculares são as soluções que apresentam as partículas dispersas na forma de moléculas.

Portanto, estudamos nesta postagem as diferentes classificações das soluções químicas, quanto ao estado de agregação, a razão soluto/solvente e quanto a natureza das partículas. Deste modo, estudamos mais um conteúdo importante para a seção de química para o Enem.

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As soluções são misturas homogêneas, ou seja, que apresentam um aspecto visual uniforme com uma única fase que podem se apresentar nos estados físicos sólido, líquido ou gasoso, compostas por partículas menores que 1 nm e que são compostas basicamente por soluto e solvente.

Devido às reduzidas dimensões das partículas que compõe as soluções, não é possível realizar a separação da mistura através dos processos tradicionais, como filtros por exemplo.

• Soluto: O soluto é uma substância que está dispersa em um solvente, ou seja, é a substância que será dissolvida em um meio chamado solvente afim que formar uma solução qualquer desejada. Os solutos são normalmente compostos iônicos, mas podem se apresentar também como compostos moleculares polares.
• Solvente: O solvente é uma substância onde o soluto é disperso, ou seja, é a parte que se apresenta em maior quantidade em uma solução e onde o soluto é dissolvido. O solvente mais utilizado é a água, que também é conhecido como solvente universal.

As soluções podem ser classificadas de diferentes maneiras, pelo estado físico em que se encontram, com relação à natureza do soluto ou ainda pela quantidade de soluto e solvente que compõe a solução.

Com relação ao estado físico de agregação em que se encontram, podemos classificar as soluções em:

• Soluções sólidas: ouro 18 quilates, latão e outras ligas metálicas diversas.
• Soluções líquidas: soro fisiológico, álcool comercial e água com açúcar.
• Soluções gasosas: ar atmosférico entre outras misturas gasosas de interesse comercial.

Em casos onde todos os componentes da solução se encontram no mesmo estado físico, considera-se o soluto o composto presente em menor quantidade e solvente o composto presente em maior quantidade na mistura.

Com relação à natureza do soluto, classificamos as soluções em:

• Soluções iônicas: São compostas de solutos iônicos, por exemplo, NaCl em água.
• Soluções moleculares: São compostas por solutos de origem molecular, por exemplo, água com açúcar (C12H22O11 + água).
• Há casos especiais onde há presença de compostos iônicos e moleculares compondo a solução, como o caso do ácido acético em água, que possui moléculas CH3COOH e íons CH3COO- e H+.

Com relação entre a quantidade de soluto e solvente que compõe a solução (saturação da solução), classificamos as mesmas em:

• Soluções insaturadas: Possuem menor quantidade de soluto em relação à quantidade de solvente.
• Soluções saturadas: Possuem a máxima quantidade de soluto em determinada quantidade de solvente.
• Soluções supersaturadas: Possuem maior quantidade de soluto em relação à quantidade de solvente.

As soluções podem ser concentradas ou diluídas, de acordo com a necessidade e aplicação a qual se destinam. Nas soluções concentradas, o volume total de solução diminui, porém, a concentração de soluto se mantém a mesma, já nas soluções diluídas, o volume total é aumentado, contudo a concentração de soluto se mantém a mesma. Para realizar diluições ou aumentar a concentração de soluções, utiliza-se a seguinte fórmula:

C(inicial) x V(l) (inicial) = C(final) x V(l) (final)

Onde:

• C = Concentração (inicial e final, respectivamente)
• V = Volume de solução em litros (inicial e final, respectivamente).

Conteúdo deste artigo

As diferentes relações entre a quantidade de soluto, de solvente e de solução são denominadas genericamente de concentrações.

Também chamada concentração em g/L (grama por litro), relaciona a massa do soluto em gramas com o volume da solução em litros.

C = m/V

Concentração em quantidade de matéria (Cn)

Relaciona a quantidade de soluto (mols) com o volume da solução, em litros. Sua unidade é mol/L:

Cn = n/V

Título (T)

Relaciona a massa de soluto (m) com a massa da solução (M) ou o volume do soluto (v) com o volume da solução (V).

T = m/M

T = v/V

O título não tem unidade, pois é uma divisão de dois valores de massa ou volume.

Densidade da solução (d)

Relaciona a massa (m) e o volume da solução (V):

d = m/V

Geralmente as unidades usadas são g/mL ou g/cm3.

Cuidado: não confunda densidade com concentração comum, pois as duas relacionam massa com volume. Lembre-se de que na concentração comum se relaciona a massa de soluto com o volume da solução e, na densidade, a massa de solução com o volume da solução.

Referências bibliográficas:

SANTOS, W. L. P.dos.; MOL, G. de S. Química Cidadã: Volume 2: Ensino Médio. 2. ed. São Paulo: AJS, 2013.

FONSECA, M.R.M. da. Química 2. 1. ed. São Paulo: Ática, 2013.

http://zeus.qui.ufmg.br/~qgeral/downloads/aulas/aula%203%20-%20solucoes.pdf

http://www2.dracena.unesp.br/graduacao/arquivos/quimica_geral/solucoes.pdf

http://www.ufjf.br/cursinho/files/2013/05/3-Apostila-de-fisico-Qu%C3%ADmica.pdf

https://web.archive.org/web/20130418041129/http://www.pucrs.br:80/quimica/mateus/quimicageralII.pdf