Físico-química II: equilíbrio entre fases, soluções líquidas e eletroquímica

Description

1. Físico-química. 2. Equilíbrio entre fases. 3. Transformações polimórficas. 4. Soluções não-eletrolíticas – Termodinâmica. 5. Soluções não-eletrolíticas – Propriedades coligativas. 6. Eletrólise – Migração iônica. 7. Condutividade eletrolítica. 8. Equilíbrio iônico. 9. Células galvânicas. 10. Descarga de íons. Sumário Equilíbrio entre fases em sistemas de um componente Capítulo 1 Equilíbrio líquido-vapor 1.1 – Equilíbrio líquido-vapor / 15 • 1.2 – Pressão de vapor e temperatura / 16 • 1.3 – Pressão de vapor e pressão total / 19 • 1.4 – Entalpia de vaporização / 21 • 1.5 – Entropia e energia de Gibbs de vaporização / 22 • 1.6 – Regra de Trouton / 23 • 1.7 – Determinação experimental da pressão de vapor / 24 • 1.8 – Equação de Clapeyron / 28 • 1.9 – Equação de Clapeyron-Clausius / 29 • 1.10 – Integração da equação de ClapeyronClausius. Fórmula da pressão de vapor / 29 • 1.11 – Comparação de líquidos normais / 31 • 1.12 – Temperatura de ebulição e temperatura crítica / 33 • 1.13 – Temperatura de ebulição e pressão externa / 33 • 1.14 – Problemas propostos / 34 Capítulo 2 Ponto triplo. Equilíbrio sólido-vapor e sólido-líquido 2.1 – Ponto triplo. Diagrama das fases da água / 39 • 2.2 – Equilíbrio sólido-vapor / 41 • 2.3 – Entalpia de sublimação / 42 • 2.4 – Pressão de sublimação e temperatura / 42 • 2.5 – Equilíbrio sólido-líquido / 43 • 2.6 – Entalpia de fusão / 45 • 2.7 – Entropia e energia livre de fusão / 46 • 2.8 – Pressão externa e temperatura de fusão / 46 • 2.9 – Superfusão / 47 • 2.10 – Problemas propostos/ 47 Capítulo 3 Transformações polimórfi cas 3.1 – Polimorfi a / 51 • 3.2 – Enantiotropia / 51 • 3.3 – Temperatura de transição e entalpia de transição / 54 • 3.4 – Pressão e temperatura de transição / 55 • 3.5 – Determinação do ponto de transição / 55 • 3.6 – Monotropia / 57 • 3.7 – Problemas propostos / 58 Soluções líquidas Capítulo 4 Termodinâmica das soluções não-eletrolíticas 4.1 – Solução / 63 • 4.2 – Composição de uma solução / 63 • 4.3 – Soluções ideais. Lei de Raoult / 65 • 4.4 – Solução líquida ideal em equilíbrio com o vapor / 66 • 4.5 – Potencial químico de um componente de uma solução ideal / 67 • 4.6 – Grandezas de mistura / 67 • 4.7 – Grandezas de mistura numa solução ideal / 69 • 4.8 – Equação de Duhem-Margules / 71 • 4.9 – Validade da Lei de Raoult para ambos os componentes de uma solução ideal / 71 • 4.10 – Equilíbrio líquido-vapor numa solução binária ideal, de composição variável, a temperatura constante / 72 • 4.11 – Infl uência da temperatura sobre o equilíbrio líquido-vapor / 76 • 4.12 – Infl uência da temperatura sobre o equilíbrio líquido-sólido / 77 • 4.13 – Soluções reais / 78 • 4.14 – Potencial químico de um componente de uma solução real / 80 • 4.15 – Grandezas de excesso / 81 • 4.16 – Equilíbrio líquido-vapor numa solução binária real, de composição variável, a temperatura constante / 83 • 4.17 – Soluções diluídas. Lei de Henry / 87 • 4.18 – Equação de Margules / 89 • 4.19 – Potencial químico de um componente de uma solução diluída / 90 • 4.20 – Problemas propostos / 92 Capítulo 5 Propriedades coligativas das soluções não-eletrolíticas 5.1 – Generalidades / 97 • 5.2 – Abaixamento da pressão de vapor / 97 • 5.3 – Determinação da massa molar de solutos por tonometria / 99 • 5.4 – Deslocamento dos pontos fi xos do solvente / 99 • 5.5 – Elevação do ponto de ebulição / 102 • 5.6 – Determinação da massa molar de solutos pela ebuliometria / 104 • 5.7 – Abaixamento do ponto de congelação / 105 • 5.8 – Determinação da massa molar de solutos por criometria / 107 • 5.9 – Apressão osmótica / 108 • 5.10 – Medida da pressão osmótica / 109 • 5.11 – A causa da semipermeabilidade / 111 • 5.12 – Analogia entre as soluções diluídas e os gases ideais. Equação de van’t Hoff / 113 • 5.13 – As teorias da pressão osmótica / 114 • 5.14 – Interpretação termodinâmica da pressão osmótica. Relações entre as pro- priedades coligativas / 116 • 5.15 – Determinação de massas molares / 120 • 5.16 – Coefi ciente osmótico / 120 • 5.17 – Problemas propostos / 121 Capítulo 6 Soluções eletrolíticas 6.1 – Soluções eletrolíticas / 127 • 6.2 – A condução eletrolítica / 127 • 6.3 – As propriedades coligativas das soluções eletrolíticas / 128 • 6.4 – A teoria da dissociação eletrolítica / 130 • 6.5 – Eletrólitos fortes e eletrólitos fracos / 133 • 6.6 – Insufi ciência da teoria de Arrhenius / 134 • 6.7 – A interação solvente-soluto na gênese das soluções eletrolíticas / 136 • 6.8 – Os eletrólitos fortes / 139 • 6.9 – A teoria da atração interiônica / 141 • 6.10 – Atividade iônica média de um eletrólito / 143 • 6.11 – Determinação experimental dos coefi cientes de atividade iônica média de eletrólitos / 145 • 6.12 – A teoria de Debye-Hückel e o coefi ciente de atividade iônica / 149 • 6.13 – Equação de Debye-Hückel para soluções mais concentradas / 157 • 6.14 – Problemas propostos/ 159 Equilíbrios entre fases em sistemas de vários componentes Capítulo 7 Equilíbrio das soluções líquido-gás com o gás 7.1 – Introdução / 165 • 7.2 – Infl uência da pressão. Lei de Raoult e Lei de Henry / 166 • 7.3 – Infl uência da temperatura / 169 • 7.4 – Desvios da Lei de Henry / 171 • 7.5 – Solubilidade de misturas gasosas / 171 • 7.6 – Solubilidade de gases em soluções eletrolíticas / 172 • 7.7 – Problemas propostos / 173 Capítulo 8 Equilíbrios líquido-vapor em sistemas binários 8.1 – Generalidades / 177 • 8.2 – Propriedades gerais dos diagramas de fase / 177 • 8.3 – Classifi cação dos equilíbrios líquido-vapor / 183 • 8.4 – Volatilidade relativa / 184 • 8.5 – Destilação isobárica: 1º caso / 185 • 8.6 – Destilação isobárica: 2º caso / 190 • 8.7 – Destilação isobárica: 3º caso / 192 • 8.8 – Líquidos parcialmente miscíveis / 193 • 8.9 – Soluções líquidas conjugadas / 195 • 8.10 – Equilíbrio líquido-vapor, a temperatura constante e a pressão constante, de líquidos parcialmente miscíveis / 199 • 8.11 – Equilíbrios líquido-vapor, a temperatura constante e a pressão constante de líquidos imiscíveis / 201 • 8.12 – Lei da Distribuição / 204 • 8.13 – Associação e dissociação do soluto / 206 • 8.14 – Extração do soluto por meio de um segundo solvente / 207 • 8.15 – Problemas propostos/ 208 Capítulo 9 Equilíbrios líquido-sólido em sistemas binários 9.1 – Os sistemas condensados e a regra das fases / 221 • 9.2 – Soluções sólidas / 223 • 9.3 – Curvas de so- lidifi cação / 224 • 9.4 – Curvas de solubilidade / 225 • 9.5 – Análise térmica / 226 • 9.6 – Transformações monovariantes e invariantes / 228 • 9.7 – Classifi cação dos equilíbrios líquido-sólido em sistemas binários / 228 • 9.8 – Os dois componentes são imiscíveis no estado sólido. Formação de eutético / 229 • 9.9 – O sistema antimônio-chumbo / 233 • 9.10 – Eutético nos sistemas água-sal / 235 • 9.11 – Eutéticos e compostos com pontos de fusão congruentes / 236 • 9.12 – Hidratos de sal com pontos de fusão congruentes / 238 • 9.13 – Composto com ponto de fusão incongruente. Peritético / 239 • 9.14 – Hidratos com pontos de fusão incon- gruentes / 241 • 9.15 – Os dois componentes são completamente miscíveis no estado sólido / 243 • 9.16 – Os dois componentes são parcialmente miscíveis no estado sólido / 248 • 9.17 – Ligas. Sistema ferro-carbono / 252 • 9.18 – Problemas propostos / 254 Capítulo 10 Equilíbrios sólido-gás 10.1 – Formação de composto entre sólido e gás / 267 • 10.2 – Dissociação de hidratos de sal / 267 • 10.3 – Dissociação de hidratos de sal e temperatura / 269 • 10.4 – Deliqüescência e efl orescência / 270 • 10.5 – Problemas propostos / 270Capítulo 11 Equilíbrios em sistemas ternários 11.1 – Os sistemas ternários e a regra das fases / 273 • 11.2 – Três líquidos / 276 • 11.3 – Dois sais e água / 279 • 11.4 – Água, sal e líquido orgânico / 281 • 11.5 – Um eutético ternário: o sistema bismuto, estanho e chumbo / 282 • 11.6 – Problemas propostos/ 283 Eletroquímica Capítulo 12 Eletrólise e migração iônica 12.1 – Um breve histórico da Eletroquímica / 299 • 12.2 – A corrente elétrica / 300 • 12.3 – Célula eletrolítica e célula galvânica / 305 • 12.4 – As leis da eletrólise / 306 • 12.5 – O faraday / 308 • 12.6 – Mecanismo da eletrólise / 308 • 12.7 – Coulômetro / 310 • 12.8 – Mobilidade iônica e número de transporte / 312 • 12.9 – A Lei de Faraday e o número de transporte / 314 • 12.10 – Determinação do número de transporte / 316 • 12.11 – Resultados das medidas dos números de transporte / 319 • 12.12 – Problemas propostos / 320 Capítulo 13 A condutividade eletrolítica 13.1 – Resistência e condutância / 323 • 13.2 – Medida da condutividade / 324 • 13.3 – Células de condutividade / 326 • 13.4 – Água de condutividade / 327 • 13.5 – Condutividade molar / 327 • 13.6 – Lei da condutividade independente dos íons / 329 • 13.7 – Condutividade iônica e mobilidade iônica / 330 • 13.8 – Condutividade iônica e temperatura / 332 • 13.9 – Condutividades iônicas anormais / 333 • 13.10 – Aplicações das condutivi- dades iônicas / 334 • 13.11 – Teoria da condutividade eletrolítica / 339 • 13.12 – Condutividade de eletrólitos fracos / 339 • 13.13 – Condutividade de eletrólitos fortes / 341 • 13.14 – Verifi cação da equação de Onsager / 343 • 13.15 – Problemas propostos / 346 Capítulo 14 Equilíbrios iônicos 14.1 – Produto de solubilidade / 349 • 14.2 – Infl uência de íons estranhos na solubilidade de um sal / 351 • 14.3 – Infl uência de íons comuns na solubilidade de um sal / 353 • 14.4 – Íons complexos / 355 • 14.5 – Teoria protônica dos ácidos e bases / 355 • 14.6 – Efeito nivelador do solvente / 358 • 14.7 – Produto iônico da água / 360 • 14.8 – A concentração dos íons hidrogênio / 362 • 14.9 – Constante de ionização de ácidos fracos / 363 • 14.10 – Constante de ionização de bases fracas / 366 • 14.11 – Ácidos polipróticos / 367 • 14.12 – Cálculo do pH em soluções de ácidos e bases fracas / 369 • 14.13 – Relação entre as forças de ácidos e bases conjugadas / 371 • 14.14 – Neutralização e hidrólise / 371 • 14.15 – Soluções-tampão / 376 • 14.16 – Ionização de anfólitos / 379 • 14.17 – Indicadores ácido-base / 380 • 14.18 – Problemas propostos / 383 Capítulo 15 Células galvânicas 15.1 – Células galvânicas / 387 • 15.2 – Medida da força eletromotriz / 392 • 15.3 – Potencial de junção líquida / 393 • 15.4 – Potencial de eletrodo / 394 • 15.5 – Classifi cação dos eletrodos / 398 • 15.6 – Células de combustível / 399 • 15.7 – Outras células / 401 • 15.8 – Reação da célula e sinal da f.e.m. / 402 • 15.9 – Potencial dos eletrodos na escala de hidrogênio / 403 • 15.10 – Potencial de eletrodos-padrão / 405 • 15.11 – Grandezas de reação e f.e.m. / 407 • 15.12 – Força eletromotriz e concentração dos componentes da célula. Equação de Nernst para as células e eletrodos / 409 • 15.13 – Cálculo da afi nidade de reações iônicas / 412 • 15.14 – Cálculo da constante de equilíbrio / 413 • 15.15 – Determinação do produto de solubilidade / 415 • 15.16 – Determinação do coefi ciente de atividade iônica média de um eletrólito / 416 • 15.17 – Determinação do produto iônico da água / 417 • 15.18 – Determinação da constante de ionização de ácidos fracos / 418 • 15.19 – Determinação do pH / 419 • 15.20 – Titulação potenciométrica / 421 • 15.21 – Células de concentração / 425 • 15.22 – Cé- lulas de concentração de eletrodo / 425 • 15.23 – Células de concentração de eletrólito sem junção líquida / 426 • 15.24 – Células de concentração com junção líquida / 427 • 15.25 – Potencial de junção líquida / 428 • 15.26 – Problemas propostos / 430Capítulo 16 A descarga dos íons 16.1 – Eletrólise e polarização / 433 • 16.2 – Descarga sucessiva no cátodo / 436 • 16.3 – Descarga sucessiva no ânodo / 438 • 16.4 – Transporte de corrente e descarga dos íons / 439 • 16.5 – Sobrevoltagem na eletrólise da água / 440 • 16.6 – Origem da sobrevoltagem / 440 • 16.7 – Sobrevoltagem de concentração / 441 • 16.8 – Sobrevoltagem de ativação / 442 • 16.9 – Sobrevoltagem do hidrogênio / 443 • 16.10 – Sobrevoltagem do oxigênio / 445 • 16.11 – Polarografi a / 446 • 16.12 – Problemas propostos / 450 Bibliografi a / 451 Apêndice – Unidades e constantes físicas / 455 Índice / 459