A osmose reversa é utilizada para produzir água potável a partir de água salgada. No processo, uma pressão um pouco acima da pressão osmótica
é aplicada à solução a fim de reverter o fluxo do solvente. Qual é a pressão mínima necessária para produzir água pura a partir da água do mar, a
? Suponha que a água do mar tenha densidade igual
, que seu teor de NaCl (P.M.
) seja
em peso e que este esteja
ionizado. Expresse sua resposta em kPa . ( 1,5 pontos)
Dado:
MRTi, onde M é a concentração do soluto em mol.
, R é a constante dos gases ideais, T é temperatura em escala absoluta e i é o número de íons gerados na dissolução do soluto.
Dado:
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício sobre osmose reversa, que é um processo usado pra transformar água salgada em água potável. O problema pede pra calcular qual a pressão mínima necessária pra fazer isso acontecer a partir da água do mar, dadas algumas informações sobre a concentração de sal e a temperatura. Vamos precisar usar a fórmula da pressão osmótica
, onde vamos calcular a concentração do soluto (NaCl) e aplicar os valores na fórmula pra achar a pressão mínima.
Passo 2
Primeiro, vamos determinar a concentração do NaCl na água do mar em mol/L. Sabemos que a água do mar tem uma densidade de
e que 3% do peso é de NaCl.
Passo 3
Vamos calcular a massa de NaCl em 1 litro de água do mar:
- A densidade é
, então 1 litro (1000 mL) pesa . - 3% dessa massa é NaCl:
de NaCl por litro.
Agora, convertendo essa massa para mols:
- Massa molar do NaCl é
. - Mols de NaCl:
.
Então, a concentração
é aproximadamente
.
Passo 4
Agora, vamos calcular a pressão osmótica usando a fórmula
.
-
-
(constante dos gases) -
(temperatura em Kelvin) -
(pois NaCl se ioniza completamente em Na⁺ e Cl⁻)
Substituindo os valores:
Primeiro calculamos os termos:
Como
, então
.
Para converter para kPa:
Resposta
A pressão mínima necessária para produzir água pura a partir da água do mar é aproximadamente
.