Características e os efeitos das propriedades coligativas

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1 Características e os efeitos das propriedades coligativas O estudo das propriedades coligativas é um dos conteúdos mais importantes a serem estudados, pois facilita a compreensão de fenômenos químicos simples, que ocorrem diariamente, e/ou mais complexos. Um efeito coligativo é uma modificação que ocorre em certas propriedades de um solvente quando adicionamos nele um soluto não volátil. Essa modificação só depende do número de partículas (moléculas ou íons) dissolvidas - e não de suas naturezas. Usamos a expressão soluto não volátil quando o ponto de ebulição do soluto for superior ao do solvente. Sabemos que, para cada temperatura, a pressão de vapor de um líquido puro depende da fração de suas moléculas, que têm suficiente energia cinética para escapar da atração das moléculas vizinhas: Figura 1 (a) o equilíbrio na superfície do líquido (ilustra a passagem das espécies entre as fases líquido e vapor); (b) gráfico da pressão de vapor da água pura (note que a pressão de vapor correspondente à temperatura de 100 o C equivale a 1 atm). Fonte: Kotz, Treichel Jr., Química geral 1 e reações químicas, 2005.

2 Em síntese, faz-se necessário considerar a seguinte situação: a) Compostos moleculares, quando em solução, apresentaram o número de partículas dispersas, iguais à quantidade molar dos compostos dissolvidos, ou seja: Soluto Concentração, mol.l -1 Cada molécula corresponde a Total de partículas dispersas Glicose 0,01 1 partícula 1 x 0,01 x 6,02x10 23 Glicose 0,1 1 partícula 1 x 0,1 x 6,02x10 23 Etilenoglicol 0,01 1 partícula 1 x 0,01 x 6,02x10 23 Etilenoglicol 0,1 1 partícula 1 x 0,1 x 6,02x10 23 Onde: 6,02x10 23 = número de Avogadro b) Compostos iônicos, quando em solução, apresentaram o número de partículas dispersas, iguais à quantidade molar dos íons dissolvidos, ou seja: Soluto Concentração, mol.l -1 Cada eletrólito corresponde a Total de partículas dispersas NaCl 0,01 2 íons (Na + (sol) ) + Cl - (sol)) 2 x 0,01 x 6,02x10 23 NaCl 0,1 2 íons (Na + (sol) ) + Cl - (sol)) 2 x 0,1 x 6,02x10 23 MgCl 2 0,01 3 íons (Mg 2+ (sol) ) +2 Cl - (sol)) 3 x 0,01 x 6,02x10 23 MgCl 2 0,1 3 íons (Mg 2+ (sol)) +2 Cl - (sol)) 3 x 0,1 x 6,02x10 23 Onde: 6,02x10 23 = número de Avogadro Repare que uma solução de NaCl contém o dobro de partículas dispersas em solução, quando comparada com uma solução de glicose (na mesma concentração). Efeitos coligativos Para cada propriedade considerada, teremos um efeito observado: a) Pressão de vapor Efeito Tonoscópico

3 O efeito consiste na diminuição da pressão de vapor (aquela exercida pelas moléculas de maior energia do solvente contra a interface - para passar ao estado de vapor -, ou seja, a capacidade de evaporação) do solvente quando se adiciona um soluto não volátil: Figura 2 - Efeito tonoscópico, provocado pela presença de partículas do soluto na solução. Podemos afirmar que o soluto dificulta a evaporação do solvente. Em síntese, com a adição de partículas de soluto (íons ou moléculas) intensificam-se as forças atrativas moleculares e, consequentemente, a pressão de vapor do solvente diminui. b) Ponto de ebulição Efeito Ebulioscópico Nosso foco agora se direciona para o aumento da temperatura de ebulição do solvente, quando se adiciona um soluto não volátil. Do mesmo modo, o efeito é explicado pelo aumento da intensidade das forças interativas e pela presença das partículas do soluto.

4 Quanto maior o número de partículas de soluto, maior o número interações soluto-solvente e, consequentemente, menor a tendência de escape das moléculas de solvente para o estado gasoso: Figura 3 - Efeito ebulioscópico, provocado pela presença de partículas do soluto na solução. Ao adicionarmos açúcar à água de preparo do café, aumentamos a temperatura de ebulição da água. A interpretação simples seria dizer que água com açúcar irá demorar mais a ferver. Quanto maior for a quantidade de soluto, maior será o efeito. Qualquer dona de casa sabe dizer qual queimadura é mais dolorida: a causada por água quente ou por melado (água com açúcar). c) Ponto de fusão Efeito Crioscópico O efeito crioscópico consiste na diminuição da temperatura de congelamento ou fusão do solvente quando se adiciona um soluto não volátil:

5 Figura 4 - Efeito crioscópico, provocado pela presença de partículas do soluto na solução. Exemplos de aplicação deste efeito podem ser observados na fabricação de sorvete e na adição de etilenoglicol em radiadores de automóveis, para evitar seu congelamento (em regiões onde as temperaturas estão abaixo de 0 o C). Nas regiões polares, a água não congela por causa da presença de elevada quantidade de sais dissolvidos, principalmente NaCl. d) Pressão osmótica Efeito Osmoscópico Por fim, o efeito osmótico, que consiste na variação da pressão osmótica entre duas soluções separadas entre si por uma membrana semipermeável (m.s.p.) ou de uma solução com o solvente puro. Em resumo, a pressão osmótica é aquela pressão exercida pelo

6 solvente contra a m.s.p. para que ocorra a osmose. Uma membrana semipermeável deve permitir apenas a passagem de solvente (ex.: citoplasma, papel celofane,...). A passagem de solvente através da membrana ocorre até que as soluções tornem-se isotônicas, isto é, exerçam a mesma pressão osmótica. Deparamos com exemplos deste efeito todos os dias. Quando adicionamos açúcar à salada de frutas, verificamos o aumento no volume do caldo. Da mesma forma, o charque é preparado pela adição de sal sobre a carne, o que provoca a sua desidratação: Figura 5- Osmose: (a) movimento resultante de um solvente puro ou de uma solução com baixa concentração para uma solução com alta concentração de soluto; (b) a osmose para quando as pressões exercidas pelos dois lados da membrana se igualam. Fonte: Brown; LeMay; Bursten, Química a ciência central, Bibliografia KOTZ, J.C.; TREICHEL Jr,P.M. Química geral 1 e reações químicas. 5ª ed. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, BROWN, T. L.; LEMAY, H. E.; D. E. BURSTEN. Química - a ciência central. São Paulo: Pioneira, RUSSEL, J. B. Química Geral. 2ª ed. São Paulo: Makron Books, *Jacques Antonio de Miranda e Erivanildo Lopes da Silva são professores do curso de Química da Universidade Federal da Bahia - Campus ICADS-Barreiras

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