Propriedades Coligativas. Diagrama de Fases

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Lúcia de Barros Arantes
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1 Diagrama de Fases

2 Ponto triplo: Ponto triplo é a intersecção das três linhas de uma substância, indicando um estado no qual se estabelece o equilíbrio sólido «líquido «vapor. Somente a uma determinada temperatura e pressão, encontramos esse equilíbrio triplo.

3 No caso da água, esse equilíbrio estabelecese a, e somente a, 0,01 C e 4,58 mmhg. Não existe líquido a uma pressão inferior à do respectivo ponto triplo. Assim, não existe água líquida a uma pressão menor que 4,58 mmhg. A uma pressão inferior à do ponto triplo, ocorre somente o equilíbrio sólido «vapor (sublimação).

4 Se adicionarmos um sal à água pura, temos alterações das propriedades físico-químicas da água, por exemplo, a temperatura de ebulição será maior. Consequentemente, o ponto triplo da mistura será diferente.

5 São as propriedades como o ponto de solidificação e ebulição, que dependem do número de partículas dispersas em certa quantidade de solvente e independem da natureza das partículas do soluto.

6 As principais mudanças sofridas por um líquido que contém um soluto não-volátil dissolvido são: A pressão de vapor diminui. Essa propriedade coligativa chama-se tonoscopia.

7 O ponto de ebulição aumenta. Essa propriedade coligativa chama-se ebulioscopia. O ponto de congelamento diminui. Essa propriedade coligativa chama-se crioscopia.

8 Vejamos algunas situações relacionadas com essas propriedades: O uso de aditivos, como o etilenoglicol, à água do radiador de carros evita que ela entre em ebulição, no caso de um superaquecimento do motor. Nos países frios, em que o inverno é rigoroso, esse mesmo aditivo tem o efeito de evitar o congelamento da água do radiador.

9 Tonoscopia Para estudarmos essa propriedade, vamos relembrar o conceito de pressão máxima de vapor. Vamos imaginar um cilindro munido de um êmbolo totalmente apoiado em um líquido puro contido no seu interior.

10 Tonoscopia

11 Tonoscopia Se elevarmos o êmbolo, criaremos um espaço vazio, e o líquido começará a vaporizar-se. I) Inicialmente temos evaporação, pois ainda não existem moléculas no estado de vapor; II) A velocidade de evaporação é maior que a velocidade de condensação; III) Após algum tempo, a velocidade de condensação iguala-se à velocidade de evaporação e o sistema atinge um equilíbrio dinâmico;

12 Tonoscopia Em resumo, no início, a velocidade com que o líquido passa a vapor é alta e a velocidade com que o vapor volta ao líquido é baixa. No decorrer do processo, a velocidade com que o líquido passa a vapor vai diminuindo, e aumenta a velocidade com que o vapor volta ao líquido. Quando temos a impressão de que o processo parou, o que ocorreu realmente foi um equilíbrio, isto é, as duas velocidades se igualaram.

13 Tonoscopia Nesta situação, dizemos que foi atingida a pressão máxima de vapor do líquido. Líquido Vapor (equilíbrio dinâmico) Fatores que influenciam a pressão máxima de vapor: Temperatura: p.máxima de vapor Natureza do líquido: volatilidade p.máxima de vapor

14 Tonoscopia Exemplos:

15 Tonoscopia

16 Tonoscopia Quando adicionamos um soluto não-volátil a um líquido puro, a pressão máxima de vapor do solvente na solução (p) é menor que a do solvente (p 2 ). Isso acontece, porque as partículas do soluto dispersas seguram as moléculas do solvente, impedindo-as de passarem para o estado de vapor.

17 Tonoscopia Esquematicamente, temos:

18 Tonoscopia

19 Tonoscopia Em 1878 o químico francês François-Marie Raoult ( ) afirma que o efeito coligativo de um soluto não-volátil molecular em um solvente é diretamente proporcional à molalidade da solução e que assim o p é o produto da pressão máxima de vapor do solvente (p 2 ) e da fração molar do soluto (x 1 ).

20 Tonoscopia W = molalidade (mol/kg ou molal) K t = constante tonoscópica K t = Massa molar - solvente/1000 p 0 = p 2 = solvente p = p 2 p(solução)

21 Tonoscopia Aplicação: No preparo de uma solução são dissolvidos 6 g de uréia (CON 2 H 4 ) em 300 g de água, a 20 0 C. Determine a pressão de vapor da água nessa solução, sabendo que a pressão máxima de vapor da água pura, a 20 0 C, é de 23,5 mmhg.

22 Tonoscopia Aplicação: Dados: p 0 = 23,5 mmhg n 1 = 6 g/ 60 gmol -1 = 0,1 mol m 2 = 300 g = 0,3 kg K t = 18/1000 = 0,018 g/mol p = 0,018. 0,1. 23,5 p = 0,141 mmhg 0,3 p = p 2 p(solução) 0,141 = 23,5 p Pressão da água na solução = 23,359 mmhg

23 Ebulioscopia É o estudo da elevação da temperatura de ebulição de um líquido, por meio da adição de um soluto não volátil. A diminuição da pressão máxima de vapor do solvente, devido à adição de um soluto, leva inevitavelmente ao aumento da temperatura de ebulição.

24 Ebulioscopia T e = T e(solução) T e2 K e = constante ebulioscópica K e = RT 2 /1000.L v W = molalidade (mol/kg)

25 Crioscopia É o estudo do abaixamento da temperatura de congelação de um líquido, por meio da adição de um soluto. A diminuição da pressão de vapor do solvente, devido à adição de um soluto, leva à diminuição da temperatura de congelamento.

26 Crioscopia T c = T c2 T c(solução) K c = constante crioscópica K c = RT 2 /1000.L f W = molalidade (mol/kg)

27 Ebulioscopia e Crioscopia: Graficamente, podemos representar os efeitos ebulioscópico e crioscópico:

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