As propriedades coligativas não dependem da natureza química do soluto, mas apenas do número de partículas do soluto presente em relação ao total.

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1 ula: 17 Temática: Propriedades Coligativas das Soluções s propriedades coligativas não dependem da natureza química do soluto, mas apenas do número de partículas do soluto presente em relação ao total. Todas as propriedades coligativas têm como origem o abaixamento do potencial químico do solvente líquido provocado pela presença de soluto. redução deste potencial químico causa elevação da temperatura do equilíbrio líquido-vapor e diminuição da temperatura de equilíbrio sólido-líquido. Não há influência direta do soluto no potencial químico de solvente gasoso ou sólido. 1. Elevação ebulioscópica ou elevação do ponto de ebulição Simbolizando o solvente por e o soluto por, analisaremos o equilíbrio entre o vapor do solvente e o solvente na solução, a 1 atm. O equilíbrio existe em: µ ( ( l) g) µ Desta equação e usando as relações entre as propriedades termodinâmicas chega-se a conclusão que o ponto de ebulição normal do solvente passa de T* para T* + T, para a equação expressa em termos da fração molar do soluto. T Kx K RT H vap 2 s maiores elevações de T ocorrem em solventes que têm elevados pontos de ebulição. Para aplicação da equação, tomamos a fração molar de como proporcional à sua molalidade, b, pelo fato das soluções serem diluídas. T K Onde K eb é a constante ebulioscópica do solvente (valores tabelados). eb b FÍSICO-QUÍMIC

2 2. baixamento crioscópico ou abaixamento do ponto de solidificação Vejamos, agora, o equilíbrio entre o solvente sólido puro e a solução onde está o soluto com fração molar x, sendo que, no ponto de congelamento o potencial químico de na fase sólida é igual ao da fase líquida. µ ( ( l) s) µ O desenvolvimento da dedução para este caso é muito parecido com o que foi utilizado para o ponto de ebulição. Logo, os resultados possuem grande similaridade: T K' x K' RT H fus 2 qui, a temperatura passa de T* para T* T. Os maiores abaixamentos de temperatura ocorrem para solventes com baixas entalpias de fusão e altos pontos de fusão. Para soluções diluídas escrevemos a equação considerando a proporcionalidade entre a fração molar e a molalidade do soluto, b. T K Onde K f é a constante crioscópica do solvente (valores tabelados). f b técnica chamada crioscópia se baseia em usar o abaixamento crioscópico, de constante crioscópica conhecida, para determinar a massa molar do soluto em solução. Hoje em dia é pouco usada. 3. Solubilidade solubilidade não é estritamente uma propriedade coligativa, mas podemos usar o método utilizado para as determinações anteriores para estimar a solubilidade de um soluto. Um soluto sólido em contato com um solvente dissolve-se até que a solução encontre-se saturada. O termo saturado denota a maior concentração de soluto que uma solução pode conter e estar em equilíbrio com alguma porção de soluto não-dissolvido com o qual está em FÍSICO-QUÍMIC

3 contato. Sendo uma condição de equilíbrio consideramos que µ do soluto seja o mesmo em solução e como sólido puro. µ ( ) ( l) s µ única diferença que temos entre esta equação e a obtida para as duas propriedades anteriores é que está expressa em termos do soluto e não do solvente. Como agora o tipo de resultado que queremos é um pouco diferente, reordenemos a equação e com algumas considerações, como o fato de no ponto de fusão do soluto, a T*, fus G 0, chegamos a: ln x fush 1 1 R T T Plotando esta equação em um gráfico x T / T* é possível observar a diminuição exponencial da solubilidade do soluto quando a temperatura se afasta do ponto de fusão e a pouca solubilidade dos solutos com ponto de fusão elevados e entalpias grandes nas temperaturas normais. 4. Osmose Osmose é o fenômeno de passagem espontânea do solvente puro para uma solução da qual está separado por uma membrana semipermeável, que é permeável ao solvente e não ao soluto. pressão osmótica, Π, é a pressão aplicada à solução a fim de impedir esta passagem do solvente. técnica de osmometria se baseia na determinação da massa molar pela medida da pressão osmótica e é usada para este tipo de determinação em macromoléculas. análise termodinâmica da osmose tem como base a igualdade do potencial químico do solvente em ambos os lados da membrana, quando o equilíbrio é atingido. través de considerações termodinâmicas e matemáticas é possível demonstrar (não apresentada aqui) que tal igualdade leva à equação de Van t Hoff, para a pressão osmótica de soluções diluídas: FÍSICO-QUÍMIC

4 n Π RT n / V molaridade do soluto V Exercícios Propostos 1. O iodo ferve a 183,0ºC e a sua pressão de vapor, a 116,5ºC, é de 100 torr. Se fus Hº. 15,65 kj / mol e a pressão de vapor do sólido é 1 torr a 38,7ºC, calcule a) a temperatura e a pressão no ponto triplo b) vap Hº e vap Sº c) f Gº (I 2, g) a 298,15 K 2. Calcular o ponto de congelamento da água num copo de 250 cm 3 contendo 7,5 g de sacarose dissolvidos. 3. entalpia de fusão do antraceno é 28,8 kj / mol e o seu ponto de fusão é 217ºC. Calcular a solubilidade ideal do antraceno no benzeno, a 25ºC. Estudamos nesta aula, as propriedades coligativas das soluções: a elevação do ponto de ebulição, o abaixamento de ponto de congelamento e a pressão osmótica. nalisamos a solubilidade também como uma propriedade coligativa para utilização do mesmo método de estimativa. FÍSICO-QUÍMIC

5 FÍSICO-QUÍMIC

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