Propriedades Coligativas

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Danilo Martini Carrilho
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1 Físico-Química I Profa. Dra. Carla Dalmolin Propriedades Coligativas Ebulioscopia Crioscopia Pressão Osmótica

2 Desordem e Potencial Químico A adição de um soluto em um líquido puro aumenta a desordem do sistema Para soluções ideais mis H = 0; G (sol) < G (l) A adição do soluto modifica as propriedades físico-químicas do solvente Redução da pressão de vapor (p A = x A p A ) Aumento da temperatura de ebulição Redução da temperatura de fusão Origina a pressão osmótica Propriedades devidas a desordem do sistema: independente do tipo de soluto, mas depende da quantidade de soluto Propriedades coligativas: dependentes do conjunto

3 Crioscopia Abaixamento do Ponto de Fusão μ A μ A = μ A + + RT ln x A

4 Ebulioscopia Aumento do ponto de ebulição μ A = μ A + + RT ln x A μ A

5 Variação nos pontos de fusão e ebulição A relação entre a quantidade de soluto adicionada a um solvente e a variação nas temperaturas de fusão e ebulição foi determinada de maneira empírica como: Crioscopia Ebulioscopia T f = K f b K f : constante crioscópica = K b b K eb : constante ebulioscópica T depende apenas de uma constante típica para cada solvente e da quantidade de espécies em solução Soluto não volátil (não está presente na fase vapor) Soluto insolúvel no solvente sólido (não está presente na fase sólida)

6 Abaixamento crioscópico Estime o abaixamento no ponto de fusão de uma solução preparada pela dissolução de 3,0g de sacarose (C 12 H 22 O 11 ) em 100g de água: Molalidade da sacarose b sacarose = n sacarose m água = m MM m água b sacarose = 3,0 (343,88)(0,1) = 0,087 mol/kg Diferença entre o ponto de fusão da água pura e em solução T f = K f b *K f (água) = 1,86 kg.k/mol T f = 0,16 K

7 Origem de K f e K b Equilíbrio entre a fase sólida e a solução, ou entre o vapor e a solução Solvente puro: μ g = μ l Solvente em solução: μ (g) = μ (l) + R ln x A ln x A = G (g) G l R = vapg R ln x A = vaph R vaps R

8 Origem de K f e K b Para o solvente puro: x A = 1(ln x A = 0) ln x A = vaph R vaps R = 0 Diferença entre o solvente puro e a solução: ln x A ln x A = ln x A = vaph R vaps R vaph R vaps R ln x A = vaph R 1 1 Composição em termos do soluto: ln x A = ln 1 x B x B Válido quando x 1

9 Origem de K f e K b Em termos do soluto: x B = vaph R 1 1 = vaph R = T eb Considerando que a variação da temperatura da transição é pequena devido à adição do soluto: T eb x B = vaph R 2 T eb = R 2 vap H x B K b ou T f = RT 2 f f H x B K f

Osmose Passagem espontânea de um solvente puro para uma solução que está separada dele por uma membrana semipermeável (permeável ao solvente, mas não ao soluto.

10 Osmose Passagem espontânea de um solvente puro para uma solução que está separada dele por uma membrana semipermeável (permeável ao solvente, mas não ao soluto. Transporte de fluidos através das membranas das células Diálise Osmometria: determinação da massa molar pela medida da pressão osmótica Pressão osmótica (Π): é a pressão que deve ser aplicada à solução para impedir a passagem do solvente No equilíbrio: μ A p = μ A (p + Π)

11 Pressão Osmótica A pressão osmótica de uma solução é proporcional à concentração do soluto Equação de Van t Hoff Válida para soluções diluídas ideais Deduzida a partir do equilíbrio: μ A (solvente puro na pressão p) = μ A (solvente na solução na pressão p + Π) μ A p = μ A (p + Π) μ A p + Π = μ A p + Π + RT ln x A μ A p + Π = μ A p + p p+π V m dp RT ln x A = p p+π V m dp Para: ln(1 x B ) x B RTx B = V m Π Em soluções diluídas: x B n B /n A ΠV = n B RT ou Π = B RT

Osmometria Medição de massas molares de proteínas e polímeros sintéticos a partir da pressão osmótica de suas soluções Como macromoléculas produzem soluções que estão longe de serem ideais, supõe-se

12 Osmometria Medição de massas molares de proteínas e polímeros sintéticos a partir da pressão osmótica de suas soluções Como macromoléculas produzem soluções que estão longe de serem ideais, supõe-se que a equação de van t Hoff é apenas o primeiro termo de uma expansão: Solução Altura proporcional à (Π = ρgh) Solvente Membrana semipermeável Π = B RT 1 + K 1 B + K 2 [B] 2 + Π [B] = RT + K 1RT[B] Coeficientes Viriais Osmóticos A pressão osmótica é medida numa série de concentrações e a massa molar do soluto é determinada através de um gráfico de vs. C

13 Determinação da massa molar por osmometria A tabela abaixo mostra valores de pressão osmótica medidos para soluções de diferentes quantidades de PVC em ciclo-hexanona, a 298K. As pressões estão expressas em termos da altura da coluna de solução (ρ = 0,980 g/cm -3 ) em equilíbrio com a pressão osmótica. c / (g.dm -3 ) 1,00 2,00 4,00 7,00 9,00 h / cm 0,28 0,71 2,01 5,10 8,00 Determinação da massa molar do polímero: B = c MM Π [B] = RT + K 1RT[B] Π = ρgh h c = y = RT ρgmm + RT ρgmm + K 1RT ρgmm 2 K 1RT ρgmm 2 c x

14 Determinação da massa molar por osmometria A partir da tabela inicial, calcula-se os dados para construção do gráfico de h c vs. c: c / (g.dm -3 ) 1,00 2,00 4,00 7,00 9,00 (h/c) / (cm.g -1.dm 3 ) 0,28 0,71 2,01 5,10 8,00 A interseção em c = 0 ocorre em y = 0,21, portanto: RT ρgmm = 0,21 MM = RT ρg 1 0,21(cm. g 1 dm 3 ) MM = RT ρg 1 2, (m 4. kg 1 ) MM = 120 kg/mol

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