1- PROPRIEDADES DAS SOLUÇÕES OU PROPRIEDADES COLIGATIVAS

Transcrição

1 1- PROPRIEDADES DAS SOLUÇÕES OU PROPRIEDADES COLIGATIVAS Em países quentes, é costume adicionar à água do radiador dos automóveis o etilenoglicol, que eleva a temperatura de ebulição da água. Evita-se assim que a água do radiador entre em ebulição. Já em países que apresentam inverno muito rigoroso, a mesma substância é usada para diminuir a temperatura de congelamento da água. A elevação da temperatura de ebulição e a diminuição da temperatura de congelamento são duas das propriedades das soluções que dependem do n de partículas de um soluto não-volátil na solução, e não da natureza dessas partículas. Essas propriedades, denominadas propriedades coligativas, são a tonoscopia, a ebulioscopia, a crioscopia e a osmose e estão relacionadas com a pressão máxima de vapor PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR Uma das propriedades físicas com a qual mais comumente convivemos e muito fácil de perceber é a volatilidade de diferentes substâncias. Um exemplo bastante banal é o éter, quando deixado sem a tampa do recipiente que o contém, evapora-se com muita facilidade. Isto é devido à sua pressão de vapor que é elevada. Observaremos então, logo a seguir, uma investigação da pressão máxima de vapor. Em um cilindro de aço, contendo um êmbolo móvel, no qual são adaptados um termômetro e um manômetro (aparelho para medir pressão), colocamos um certo volume de água pura, de modo que todo espaço interno disponível do cilindro seja ocupado pela água, e em seguida ergue-se o êmbolo a uma certa altura e, mantendo a temperatura constante, observamos que o ponteiro do manômetro está indicando um aumento da pressão na região compreendida entre o líquido e o êmbolo. Quando as velocidades de evaporação e de condensação se igualam, é atingido um estado de equilíbrio dinâmico e, não sendo alterada a temperatura, a pressão lida no manômetro permanece constante. A essa pressão damos o nome de pressão de vapor do líquido puro ou pressão máxima de vapor do líquido puro. Cada líquido possui sua pressão máxima de vapor, o éter, por exemplo, possui pressão de vapor igual a 442 mm Hg FATORES QUE INFLUENCIAM NA PRESSÃO DE VAPOR DE UM LÍQUIDO a) Temperatura Experiências feitas em várias temperaturas mostram os seguintes resultados: Transferem-se os dados obtidos para um gráfico, e a influência da temperatura será mais bem observada:

2 O aumento da temperatura acarreta um aumento na pressão de vapor de um líquido. b) A natureza do líquido Experiências realizadas com diferentes (à mesma temperatura) mostram os seguintes resultados: Sendo o éter o líquido de maior pressão de vapor, ele é o líquido cujas moléculas evaporam mais facilmente (mais volátil). Portanto a pressão de vapor de um líquido indica sua volatilidade TEMPERATURA DE EBULIÇÃO DE UM LÍQUIDO Quando um líquido é aquecido em recipiente aberto, no seu interior formam-se bolhas constituídas do vapor do líquido. Para que essas bolhas escapem do líquido, é necessário que sua pressão seja, no mínimo, igual à pressão atmosférica. Assim conclui-se que um líquido ferve (entra em ebulição) à temperatura na qual a pressão máxima de vapor se iguala à pressão exercida sobre sua superfície, ou seja, à pressão atmosférica. No caso do éter e da água, ao nível do mar, onde a pressão atmosférica é igual a 760 mm Hg, a temperatura de ebulição do éter é de 34,6 C e a da água como já é bem conhecida, 100 C. Quanto maior a altitude, menor é a pressão atmosférica. Desse modo, nas montanhas, onde a pressão atmosférica é menor do que no nível do mar, a temperatura de ebulição da água em recipiente aberto é menor que 100 C. A figura abaixo mostra a variação das temperaturas de ebulição da água a diferentes altitudes.

3 1.4 TONOSCOPIA Estudo da diminuição da pressão máxima de vapor de um solvente, provocada pela adição de um soluto não-volátil. A pressão máxima de vapor da água a 30 C é igual a 31,82 mm Hg. Soluções aquosas de solutos não-voláteis apresentam pressões máximas de vapor menores que a da água. Observe, na tabela a seguir, valores aproximados da pressão máxima de vapor do solvente em soluções que foram preparadas dissolvendo-se 1 mol de soluto em 1,0 L de água. Pode observar que o n de mols de soluto presente na solução tem sua influência sobre a sobre pressão de vapor. Assim podemos concluir que, quanto maior for o número de partículas (n de mol) do soluto não-volátil na solução, maior será o abaixamento absoluto da pressão máxima de vapor (AP) EBULIOSCOPIA E CRIOSCOPIA Ebulioscopia é o estudo da elevação da temperatura de ebulição do solvente em uma solução. O aumento (variação) da temperatura de ebulição ( t e ) pode ser justificado pela diminuição da pressão máxima de vapor, que se deve à presença das partículas do soluto. Crioscopia é o estudo da diminuição da temperatura de congelamento de um solvente em uma solução. A adição de um soluto não-volátil a um solvente provoca um abaixamento na temperatura de congelamento ( te) desse solvente, o que pode ser explicado pelo fato de as partículas do soluto dificultarem a cristalização do solvente. Esses dois efeitos coligativos - ebulioscopia e crioscopia - podem ser visualizados no gráfico abaixo, que mostra as temperaturas de fusão e ebulição, ao nível do mar, da água pura e de uma

4 solução aquosa 1 mol/l de ureia. Generalizando temos que, quanto maior o n de partículas (n de mol) do soluto não-volátil na solução: Maior a elevação da temperatura de ebulição do solvente (maior t e ); Maior o abaixamento da temperatura de congelamento do solvente (maior te) OSMOSE E PRESSÃO OSMÓTICA É a passagem do solvente para uma solução ou a passagem do solvente de uma solução diluída para outra mais concentrada, por meio de uma membrana semipermeável. A bexiga de porco, o papel celofane e as paredes de células de organismos são denominados membranas semipermeáveis. Recebem esse nome porque permitem a passagem de moléculas do solvente, mas não de soluto. Agora se é necessário impedir a diluição da solução mais concentrada é necessário aplicar sobre a membrana uma pressão externa denominada pressão osmótica da solução. Pressão osmótica é a pressão externa que deve ser aplicada a uma solução para evitar sua diluição (osmose).

5 1. (Fatec) Na panela de pressão, os alimentos cozinham em menos tempo, porque a pressão exercida sobre a água tornase maior que a pressão atmosférica. Em conseqüência desse fato, podemos afirmar que o tempo de cozimento do alimento é menor porque a) a água passa a "ferver" acima de 100 C. b) a água passa a "ferver" abaixo de 100 C. c) a água passa a "ferver" a 100 C. d) não há mudança na temperatura de ebulição da água. e) sob pressão maior a temperatura de ebulição da água deve ser menor. 2. (Fatec) Se a água contida em um béquer está fervendo, e o termômetro acusa a temperatura de 97 C, pode-se afirmar que a) a temperatura de ebulição independe da pressão ambiente. b) existe algum soluto dissolvido na água, o que abaixa a temperatura de ebulição. c) nessa temperatura a pressão de vapor de água é menor do que a pressão ambiente. d) nessa temperatura estão sendo rompidas ligações intramoleculares. e) nessa temperatura a pressão de vapor de água é igual à pressão ambiente. 3. (Fei) Aquecendo água destilada, numa panela aberta e num local onde a pressão ambiente é 0,92atm, a temperatura de ebulição da água: a) será inferior a 100 C b) depende da rapidez do aquecimento c) será igual a 100 C d) é alcançada quando a pressão máxima de vapor saturante for 1atm. e) será superior a 100 C 4. (Fei) Em um cilindro de aço de capacidade máxima de 4 litros, previamente evacuado, munido de um êmbolo móvel, coloca-se 1 litro de água pura. Uma vez atingido o equilíbrio, a uma dada temperatura, a pressão de vapor de água é registrada no manômetro instalado no cilindro. Relativamente às proposições: 1) a pressão de vapor da água pura não depende da quantidade de vapor entre a superfície líquida e as paredes do êmbolo móvel. 2) a pressão de vapor da água pura não depende da quantidade de líquido presente no cilindro. 3) o aumento da temperatura acarreta um aumento na pressão de vapor da água pura. 4) ao substituirmos a água por igual quantidade de éter puro, no cilindro, mantendo a mesma temperatura, a pressão de vapor do éter puro registrada no manômetro resulta a mesma da água pura. São verdadeiras: a) apenas a 3 b) apenas a 3 e 4 c) apenas a 1, 2 e 4 d) apenas a 1, 3 e 4 e) apenas a 1, 2 e 3 5. (Fei) Foram realizadas medidas de pressão de vapor em experiências com o tubo de Torricelli utilizando os líquidos puros: água, álcool, éter e acetona, todos na mesma temperatura de 20 C e ao nível do mar. Os resultados foram os seguintes: Considerando os mesmos líquidos, a 20 C, os que entrariam em ebulição na referida temperatura num ambiente onde a pressão fosse reduzida a 150 mmhg seriam: a) nenhum dos líquidos b) apenas a acetona c) apenas o éter e a acetona d) apenas a água e) apenas a água e o álcool 6. (Fuvest) Em um mesmo local, a pressão de vapor de todas as substâncias puras líquidas: a) tem o mesmo valor à mesma temperatura. b) tem o mesmo valor nos respectivos pontos de ebulição. c) tem o mesmo valor nos respectivos pontos de congelação. d) aumenta com o aumento do volume do líquido presente, à temperatura constante. e) diminui com o aumento do volume de líquido presente, à temperatura constante. 7. (Ita) Em uma amostra de água do mar dissolve-se um pouco de sacarose. Em relação à conseqüência deste acréscimo de sacarose, são feitas as seguintes afirmações: I. A pressão de vapor da água diminui. II. A pressão osmótica da solução aumenta. III. A condutividade elétrica da solução permanece praticamente a mesma. IV. A temperatura precisará descer mais para que possa começar a solidificação. V. O grau de dissociação dos sais presentes na água do mar permanecerá praticamente o mesmo. Das afirmações, estão CORRETAS: a) Apenas I, II e III. b) Apenas II, III e IV. c) Apenas III, IV e V. d) Apenas II, III, IV e V. e) Todas.

6 8. (Mackenzie) Considere os sistemas I e II, constituídos, respectivamente, por: I- 50mL de água pura. II- 50mL de solução 0,1M de cloreto de sódio. Submetidos às mesmas condições apropriadas, verifica-se que: a) no sistema I, a pressão de vapor da água é menor do que no sistema II. b) no sistema II, a temperatura de ebulição da solução é maior do que no sistema I. c) no sistema II, a temperatura de solidificação da solução é maior do que no sistema I. d) os dois sistemas apresentam a mesma temperatura de congelamento. e) nos dois sistemas, a pressão de vapor é a mesma. 9. (Mackenzie) Quando um líquido puro, contido em um recipiente aberto, entra em ebulição: a) a pressão externa é maior que a pressão máxima de vapor desse líquido. b) a temperatura vai aumentando à medida que o líquido vaporiza. c) a pressão máxima de seus vapores é igual ou maior que a pressão atmosférica. d) a temperatura de ebulição tem sempre o mesmo valor, independente da altitude do lugar onde se realiza o aquecimento. e) a energia cinética de suas moléculas diminui. 10. (Puccamp) Nos invernos rigorosos é costume europeu aspergir cloreto de sódio ou cloreto de cálcio em ruas e estradas cobertas de gelo, bem como, adicionar etilenoglicol à água do radiador dos automóveis. Com esses procedimentos, qual alteração se deseja provocar na água? a) Diminuição da temperatura de ebulição. b) Aumento da condutibilidade elétrica. c) Diminuição da densidade. d) Aumento da pressão de vapor. e) Diminuição da temperatura de congelamento. 11. (Pucrs) Observe a figura a seguir. onde: A = solução de glicose 0,8 M B = solução de glicose 0,2 M MSP = membrana semipermeável Pela análise da figura, é correto afirmar que, após algum tempo, a) a solução A ficará mais concentrada. b) as duas soluções continuarão com a mesma concentração. c) ocorrerá a diluição da solução B. d) a solução B ficará mais concentrada. e) as duas soluções terão a sua concentração aumentada. 12. (Ufal) Analise as proposições sobre o ESTUDO DE LÍQUIDOS e de SOLUÇÕES. ( ) Sob mesma pressão, a temperatura da ebulição da água do mar é menor do que a da água pura. ( ) Duas soluções aquosas têm a mesma pressão de vapord'água desde que os solutos não sejam voláteis, sejam iônicos e as soluções tenham a mesma concentração, em mol/l. ( ) A pressão de vapor de um líquido puro mantém-se constante desde que a massa do mesmo fique constante. ( ) A temperatura de congelamento de uma solução aquosa 0,10mol/L de sal de cozinha é a mesma que a de uma solução aquosa 0,20mol/L de açúcar comum. ( ) As propriedades coligativas das soluções são aquelas que dependem da natureza do soluto e do solvente e não do número de partículas dissolvidas. 13. (Uflavras) O uso de panela de pressão diminui consideravelmente o tempo de cozimento dos alimentos. Isto deve-se: a) a uma distribuição mais uniforme do calor, sendo a temperatura de ebulição da água 100 C ao nível do mar, mesmo dentro da panela. b) à água estar na forma de vapor dentro da panela, sem que haja necessariamente um aumento da temperatura. c) ao aumento do ponto de ebulição da água pelo aumento da pressão interna da panela. d) ao fato de os alimentos, sob pressão, cozinharem mais facilmente, não sendo assim um efeito do aumento da temperatura. e) à diminuição do ponto de fusão dos alimentos pelo aumento da pressão. 14. (Ufmg) Em Belo Horizonte, quando a água está em ebulição em um recipiente aberto, pode-se afirmar que a) a energia cinética média das moléculas da água líquida permanece inalterada. b) a massa de água líquida permanece inalterada. c) a pressão de vapor da água líquida é menor do que a pressão atmosférica. d) a temperatura do sistema permanece em 100 C. e) o vapor produzido é formado pelos gases hidrogênio e oxigênio. 15. (Ufpe) Foi observado que o cozimento de meio quilo de batatas em 1 litro de água é mais rápido se adicionarmos 200 gramas de sal à água de cozimento. Considere as seguintes possíveis explicações para o fato: 1- a adição de sal provoca um aumento da temperatura de ebulição da água; 2- a adição de sal provoca um aumento da pressão de vapor da água; 3- o sal adicionado não altera a temperatura de ebulição da água, mas reage com o amido das batatas. Está(ão) correta(s) a(s) explicação(ões): a) 1 apenas b) 2 apenas c) 3 apenas d) 1 e 2 apenas e) 1, 2 e 3

7 16. (Ufpe) Por que a adição de certos aditivos na água dos radiadores de carros evita que ocorra o superaquecimento da mesma, e também o seu congelamento, quando comparada com a da água pura? a) Porque a água mais o aditivo formam uma solução que apresenta pontos de ebulição e de fusão maiores que os da água pura. b) Porque a solução formada (água + aditivo) apresenta pressão de vapor maior que a água pura, o que causa um aumento no ponto de ebulição e de fusão. c) Porque o aditivo reage com a superfície metálica do radiador, que passa então a absorver energia mais eficientemente, diminuindo, portanto, os pontos de ebulição e de fusão quando comparados com a água pura. d) Porque o aditivo diminui a pressão de vapor da solução formada com relação à água pura, causando um aumento do ponto de ebulição e uma diminuição do ponto de fusão. e) Porque o aditivo diminui a capacidade calorífica da água, causando uma diminuição do ponto de fusão e de ebulição. 17. (Ufrs) Em uma cidade do interior gaúcho, observou-se que a água ferve a 98,2 C. Com base nessa informação, pode-se deduzir que a) a pressão de vapor da água nessa cidade, a 98,2 C, é exatamente igual à pressão de vapor da água, na temperatura de 100 C, ao nível do mar. b) a pressão de vapor da água nessa cidade é maior que a pressão de vapor da água ao nível do mar, para a mesma temperatura. c) a pressão de vapor da água é diretamente proporcional à pressão atmosférica. d) nessa cidade a pressão de vapor da água a 98,2 C é exatamente 1atm. e) nessa cidade a pressão atmosférica é igual à pressão de vapor da água a 98,2 C. 18. (Ufsc) Assinale com V (verdadeiro) ou F (falso) as proposições adiante. Verifica-se, experimentalmente, que a pressão de vapor de um líquido aumenta com a elevação da temperatura e que, na temperatura de ebulição, seu valor é máximo. A 100 C a pressão máxima de vapor da água pura é de 1 atmosfera, e nessa temperatura a água pura entra em ebulição, conforme ilustração a seguir: Numa cidade, cuja altitude é superior à do nível do mar, a temperatura de ebulição da água pura é: ( ) menor que 100 C, porque a pressão atmosférica é menor. ( ) maior que 100 C, porque a pressão atmosférica é menor. ( ) menor que 100 C, porque a pressão atmosférica é maior. ( ) maior que 100 C, porque a pressão atmosférica é maior. ( ) igual a 100 C, porque a fórmula da água não se altera, seja qual for a temperatura ou pressão. 19. (Unesp) Uma das formas de se conseguir cicatrizar feridas, segundo a crença popular, é a colocação de açúcar ou pó de café sobre elas. A propriedade coligativa que melhor explica a retirada de líquido, pelo procedimento descrito, favorecendo a cicatrização, é estudada pela a) osmometria. b) crioscopia. c) endoscopia. d) tonoscopia. e) ebuliometria. 20. (Unirio) Para dessalinizar a água, um método ultimamente empregado é o da osmose reversa. A osmose ocorre quando se separa a água pura e a água salgada por uma membrana semipermeável (que deixa passar moléculas de água, mas não de sal). A água pura escoa através da membrana, diluindo a salgada. Para dessalinizar a água salobra é preciso inverter o processo, através da aplicação de uma pressão no lado com maior concentração de sal. Para tal, essa pressão exercida deverá ser superior à: a) densidade da água b) pressão atmosférica c) pressão osmótica d) pressão de vapor e) concentração do sal na água

8 21. (Ufmg) A dissolução de cloreto de sódio sólido em água foi experimentalmente investigada, utilizando-se dois tubos de ensaio, um contendo cloreto de sódio sólido e o outro, água pura, ambos à temperatura ambiente. A água foi transferida para o tubo que continha o cloreto de sódio. Logo após a mistura, a temperatura da solução formada decresceu pouco a pouco. Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que a) a entalpia da solução é maior que a entalpia do sal e da água separados. b) o resfriamento do sistema é causado pela transferência de calor da água para o cloreto de sódio. c) o resfriamento do sistema é causado pela transferência de calor do cloreto de sódio para a água. d) o sistema libera calor para o ambiente durante a dissolução. Gabarito 1. [A] 2. [E] 3. [A] 4. [E] 5. [C] 6. [B] 7. [E] 8. [B] 9. [C] 10. [E] 11. [D] 12. F F F V F 13. [C] 14. [A] 15. [A] 16. [D] 17. [E] 18. V F F F F 19. [A] 20. [C] 21. [A]