SOLUÇÕES PROPRIEDADES COLIGATIVAS TERMODINAMICA II PROF. JAQUELINE SCAPINELLO

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1 SOLUÇÕES PROPRIEDADES COLIGATIVAS TERMODINAMICA II PROF. JAQUELINE SCAPINELLO

2 A SOLUÇÃO IDEAL Solução: mistura homogenia de espécies químicas (única fase) Solvente: constituinte em maior quantidade Soluto: constituinte em menor quantidade Solução ideal: solução que obedece a Lei de Raoult em todo intervalo de concentrações Lei de Raoult: a pressão de vapor do solvente sobre uma solução é igual a pressão de vapor do solvente puro multiplicada pela fração molar do solvente na solução: Todas as soluções reais compartam-se idealmente quando a concentração do soluto tende a zero.

3 Se dissolvermos uma substância não-volátil em um líquido puro, teremos a formação de uma solução (homogenia). Se avaliarmos a pressão de vapor dessa solução em relação a pressão de vapor do mesmo líquido puro, observamos que a solução apresentará menor pressão de vapor do que o líquido puro em uma mesma temperatura:

4 A SOLUÇÃO IDEAL

5 O abaixamento da pressão de vapor é uma propriedades coligativa. Propriedades Coligativas são aquelas propriedades das substâncias puras que são modificadas quando se adiciona um soluto não volátil a elas. Essas propriedades, portanto, não são explicadas pela natureza da substância, mas sim pela quantidade de suas moléculas, partículas ou átomos. Propriedades coligativas: - Abaixamento da pressão de vapor (Tonoscopia) - Elevação ebulioscópica (Ebulioscopia) - Abaixamento crioscópico (Crioscopia) - Pressão osmótica (Osmocopia)

6 O estudo dessas propriedades permite compreender algumas questões: Por que se acrescenta sal ao gelo para gelar cerveja/refrigerante em lata? Por que ao se acrescentar sal ou açúcar a uma quantidade de água que está fervendo, ela para de ferver? Por que as águas dos oceanos não congelam totalmente, mesmo em locais muito frios, com a temperatura abaixo de 0 C? O que acontece quando se coloca sal sobre um pedaço de carne? O que acontece com um pedaço de fruta desidratada dentro de um recipiente com água? Porque a solução de soro fisiológico intravenosa tem concentração de 0,9%?

7 Se a pressão de vapor diminui, podemos elaborar as curvas da solução (solvente + soluto) no mesmo diagrama do solvente puro:

8 A temperatura de fusão da solução pode ser calculada pela expressão abaixo: Onde x = fração molar do solvente ΔHFUS = calor de fusão do solvente puro T = temperatura de fusão da solução T0 = temperatura de fusão do solvente puro O abaixamento crioscópico pode ser calculado pela seguinte relação: Onde: KF é a constante crioscópica (característica do solvente puro), m = molalidade

9 Cálculo da constante crioscópica: A partir dessas equações podemos encontrar uma relação para calcular a massa molar do soluto:

10 Exercícios: 1 Calcule a massa de NaCl que deve ser adicionada em 10 kg de água para evitar o congelamento até -10 C. Dado: KF água = 1,86 K kg/mol. 2 Qual será a temperatura de fusão de uma solução aquosa de glicose, fração molar de glicose igual a 0,3? Dado ΔHfus = 6009,5 J/mol 3 Dois frascos com água, com capacidade de 500 ml cada um foram colocados no congelador de um refrigerador doméstico. Em um, dissolveuse 175,0 g de sal de cozinha. Por falha na vedação térmica da porta, a temperatura mínima obtida no congelador é de 5ºC. Considerando que a constante crioscópica da água é de 1,86 K.kg/mol pergunta-se: os líquidos dos dois frascos irão solidificar? Justifique. R = 8,314 J/mol.K

11 ELEVAÇÃO EBULIOSCÓPICA Para o cálculo da temperatura de ebulição de uma solução utiliza-se a seguinte equação: A elevação ebuliscópica pode ser calculada a partir: Onde: Keb é a constante ebulioscópica (característica do solvente puro), m = Molalidade

12 4 Considere duas soluções aquosas de cafeína A e B, conforme o quadro, e analise as afirmativas a seguir: I. A solução B tem pressão de vapor menor que a da solução A, na mesma temperatura. II. As soluções A e B apresentam pontos de ebulição menores que o da água pura. III. Independentemente da quantidade de soluto, as duas soluções apresentam o mesmo ponto de ebulição. IV. A solução B entra em ebulição a uma temperatura mais alta que a solução A. Quais alternativas estão corretas?

13 5 Qual a porcentagem molar deve apresentar uma solução de glicose para aumentar a temperatura de ebulição da água em 5 C (a 1 atm)? Dado: Calor de vaporização água = J/mol

14 PRESSÃO OSMÓTICA A osmose é a passagem do solvente de uma solução diluída para uma solução mais concentrada através de uma membrana semipermeável.

15 Já a pressão osmótica é a pressão externa que deve ser aplicada na solução para evitar a sua diluição. A Osmoscopia é a propriedade coligativa que estuda a difusão de um líquido para outro meio através de membranas.

16 A pressão osmótica pode ser calculada através da seguinte equação: C = concentração molar R = constante dos gases T = temperatura (Kelvin) Conforme se verifica na equação, quanto maior a concentração da solução, maior será a pressão osmótica exercida. A osmose pode ser identificada como o "princípio da ameixa seca". A casca da ameixa atua como uma membrana permeável à água. Os açúcares na ameixa são os solutos. A água difunde-se através da casca e a fruta se incha até o rompimento.

17 Solução isotônica O soro fisiológico deve ser isotônico em relação ao sangue, ou seja, ambos devem possuir a mesma pressão osmótica. A pressão osmótica normal do sangue é de aproximadamente 7,7 atm, assim como a pressão osmótica das hemácias (glóbulos vermelhos) também é do mesmo valor. É por isso que o soro fisiológico usado é uma solução de NaCl que contém 0,9% em massa (ou seja, a cada 100 ml da solução aquosa há 0,9 g do sal).

18 6 - Injeções endovenosas de glicose são aplicadas em pessoas que estão alcoolizadas. A solução de glicose, que é injetada nas veias desses pacientes, deve ser isotônica em relação ao sangue, para não lesar os glóbulos vermelhos. Considerando que o sangue humano possui uma pressão osmótica (π) da ordem de 7,7 atm. a) qual deve ser o valor da pressão osmótica da injeção endovenosa a ser aplicada no paciente alcoolizado? b) demonstre através de cálculos que o soro fisiológico, utilizado nas injeções endovenosas é uma solução com concentração de 0,315 mol/l em cloreto de sódio (NaCl). Considere: R = 0,08205 atml/molk e T = 298,15 K.

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