Propriedades Coligativas
INTRODUÇÃO
Propriedades coligativas das soluções são propriedades que dependem apenas do número de partículas dispersas na solução, independentemente da natureza dessas partículas.
Propriedade Coligativa | Estudada pela |
Diminuição ou abaixamento da pressão máxima de vapor do solvente | Tonoscopia ou tonometria |
Aumento ou elevação da temperatura de ebulição do solvente | Ebulioscopia ou ebuliometria |
Diminuição ou abaixamento da temperatura de congelação do solvente | Crioscopia ou criometria |
Pressão osmótica | Osmoscopia ou osmometria |
PRESSÃO
Pressão máxima de vapor de um líquido puro
Pressão ou (tensão) máxima de vapor de um líquido é a pressão exercida por seus vapores (vapores saturados) quando estes estão em equilíbrio dinâmico com o líquido.
Formação dos vapores de água (Foto: Colégio Qi)
Vale lembrar que, quanto maior for a pressão máxima de vapor de um líquido, maior será sua tendência a evaporar ou dizemos, ainda, que o líquido é mais volátil.
Influência da Temperatura na pressão máxima de vapor
Quando elevamos a temperatura, as partículas do líquido ficam mais agitadas; consequentemente, o liquido evapora mais intensamente, aumentando sua pressão de vapor.
Propriedades Coligativas (Foto: Colégio Qi)
Influência da natureza do líquido
Líquidos mais voláteis do que a água, como o álcool comum, o éter comum, etc., evaporam-se mais intensamente, resultando maiores pressões máximas de vapor à mesma temperatura. Logo, as curvas desses líquidos estarão, acima da curva de pressão máxima de vapor da água. O inverso ocorrerá com líquidos menos voláteis do que a água (como, por exemplo, querosene, óleos vegetais e minerais, etc.).
A maior ou menor pressão de vapor de um líquido depende das forças de intermoleculares. Forças intensas, como as pontes de hidrogênio, “prendem” fortemente as moléculas umas às outras e, em consequência, tornam o líquido menos volátil — isto é, com menor pressão de vapor, como é o caso da água. Forças pouco intensas, como as de Van der Waals, unem fracamente as moléculas umas às outras, tornando o líquido mais volátil — é o caso do éter comum.
Propriedades Coligativas (Foto: Colégio Qi)
Influência da quantidade de líquido ou de vapor presentes
É interessante notar que a pressão máxima de vapor de um líquido, a uma dada temperatura, não depende das quantidades de líquido e de vapor presentes, por exemplo, em um isqueiro a gás — o nível do líquido vai baixando com o uso; entretanto, enquanto houver líquido no interior do isqueiro (mesmo que seja em quantidade mínima), a pressão ali se mantém constante.
EBULIÇÃO
Ebulição dos Líquidos Puros
O fenômeno físico onde uma substância passa do estado líquido para gasoso é a vaporização e pode ocorrer de duas maneiras:
- por evaporação, que é uma vaporização calma e ocorre somente na superfície do líquido;
- por ebulição, que é uma vaporização turbulenta, com a formação de bolhas em todo o interior do líquido.
(Foto: Colégio Qi)
Para que a ebulição aconteça, é necessário que a pressão do vapor (p0) existente no interior de cada bolha seja igual ou superior à pressão externa. Ora, a pressão externa sobre a bolha é dada pela soma da pressão atmosférica com a pressão da camada líquida acima da bolha. Uma vez que esta última é desprezível, podemos dizer que: “um líquido entra em ebulição quando a pressão máxima de seus vapores (p0) torna-se igual à pressão externa — que, no caso de um recipiente aberto, é a pressão atmosférica local”.
A influência da pressão externa na temperatura de ebulição
A pressão atmosférica varia de acordo com a altitude. Com o aumento da altitude, a pressão atmosférica e o ponto de ebulição diminui, causando a diminuição da pressão de vapor.
Em locais onde há menos pressão atmosférica, a água ferve mais rápido. As moléculas escapam do líquido com mais facilidade.
Em lugares de grande altitude, as substâncias entram em ebulição a temperaturas mais baixas que ao nível do mar. Isto explica a dificuldade de cozinhar alimentos, como ovos e arroz e preparar bebidas quentes, como café e chá em locais que estão ao nível do mar.
Localidade | Altitude em rel. ao nível do mar (m) | Temp. de ebulição da água (°C) |
Rio de Janeiro | 0 | 100 |
São Paulo | 750 | 97 |
Campos do Jordão | 1.628 | 95 |
Cidade do México | 2.240 | 92 |
La Paz | 3.636 | 88 |
Monte Kilimanjaro | 5.895 | 82 |
Monte Everest | 8.848 | 70 |
CONGELAMENTO
Ponto de Congelamento
Esta propriedade pode ser chamada também de criometria ou crioscopia, é uma propriedade coligativa que ocasiona a diminuição da temperatura de congelamento do solvente é provocado pela adição de um soluto não-volátil em um solvente. Quando se compara um solvente puro e uma solução de soluto não-volátil , é possível afirmar que o ponto de congelamento da solução sempre será menor que o ponto de congelamento do solvente puro. Uma observação importante é que, quanto maior o número de partículas dissolvidas em uma solução, menor será o seu ponto de congelamento.
O fenômeno criométrico tem várias aplicações práticas:
• as fábricas de sorvete adicionam sal comum à água para poder resfriá-la muito abaixo de 0 °C, sem que a água venha a se solidificar; você mesmo poderá misturar gelo picado e sal comum e verificar como a temperatura desce consideravelmente;
• em países frios, coloca-se sal comum (ou o cloreto de cálcio) em pontos perigosos de rodovias, no inverno, para evitar o acúmulo de gelo;
• em locais muito frios, durante o inverno, colocam-se anticongelantes (como, por exemplo, etilenoglicol) na água dos radiadores dos automóveis para evitar que, durante a noite, com o carro estacionado, a água venha a se congelar no motor, arrebentando o radiador ou outras partes do motor (lembre-se de que a água, ao congelar-se, aumenta de volume). Com uma quantidade adequada de etilenoglicol, a água chega a congelar-se a 37 °C abaixo de zero.
OSMOMETRIA
Osmometria é o estudo e a medição da pressão osmótica (pressão exercida sobre a solução para impedir sua diluição pela passagem do solvente puro através de uma membrana semipermeável) das soluções.
Leis da Osmometria
• Primeira Lei da Osmometria: Em temperatura constante,a pressão osmótica é diretamente proporcional à molaridade da solução.
π=k
n
1
V
Em particular, para um número fixo (n1) de mols do soluto, a pressão osmótica será inversamente proporcional ao volume da solução.
• Segunda Lei da Osmometria: Em molaridade constante, a pressão osmótica é diretamente proporcional à temperatura absoluta da solução.
π=
K
′
T
Classificação das soluções
Tendo duas soluções, à mesma temperatura, com pressões osmóticas πA e πB, dizemos que:
- a solução A é hipertônica em relação à B, quando πA >πB;
- a solução A é isotônica em relação à B, quando πA = πB;
- a solução A é hipotônica em relação à B, quando πA < πB.
Duas soluções isotônicas são também denominadas soluções isosmóticas ou soluções de igual tonicidade.
EXERCÍCIO
Qual é a temperatura de congelação de uma solução contendo 8,9 g de antraceno (C14 H10 ) em 256 g de benzeno? (Temperatura de congelação do benzeno puro = 5,42 °C; constante criométrica molal do benzeno = 5,12 °C; massas atômicas: H = 1; C = 12)
Resposta
Δθc=θo−θc=Kc
5,42−θc=5,12
θc=4,42
Resposta
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