CURSINHO TRIU QUÍMICA FRENTE B

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1 CURSINHO TRIU QUÍMICA FRENTE B AULA 3 EXPRESSÕES DE CONCENTRAÇÃO (CONT.) E PROPRIEDADES COLIGATIVAS DATA: 01/09/2014 1) EXPRESSÕES DE CONCENTRAÇÃO (CONTINUAÇÃO) a. FRAÇÃO EM MOL Fração em mols ou fração molar do soluto, em uma solução, é o quociente entre a quantidade de mols do soluto (n 1) e quantidade total de mols na solução (n 1 + n 2, soluto + solvente) x 1 = n 1 n 1 + n 2 A soma das frações molares do solvente e do soluto, sempre tem de dar 1.Se multiplicarmos o valor por 100, temos a fração molar em porcentagem. Exercício resolvido: Uma solução contém 230 g de álcool comum (C2H5OH) e 360 g de água. Calcule as frações molares do álcool e da água na solução (massas atômicas: H = 1; C = 12; O = 16) Resolução: Cálculo das massas molares: Álcool: (2x12) +(1x16) + (6x1) = 46 g/mol; água: (2x16) + (2x1) = 18 g/mol Cálculo das quantidades de mols: Álcool: n 1 = m 1 = 230 = 5 mols MM 1 46 Água: n 2 = m 2 = 360 = 20 mols MM 1 18 Total: 25 mols Frações molares Álcool: x 1 = n 1 = 5 = 0,2 (ou 20%) n 1 +n 2 25 Água: x 2 = n 2 = 20 = 0,8 (ou 80%) n 1 +n 2 25

2 b. CONCENTRAÇÃO MOLAL OU MOLALIDADE (MOL/QUILOGRAMA) Molalidade (W) é a quantidade, em mols, de soluto existente em 1 kg de solvente. Por exemplo, quando temos 3 mols de sal comum em 1 kg de água, dizemos que a molalidade da solução é igual a 3 mol/kg, ou ainda, 3 molal. De forma geral: m 2 g de solvente n 1 mol de soluto 1000 g de solvente W mol de soluto Sabendo que: W = 1000 n 1 m 2 Temos: n 1 = massa de soluto (g) massa molar do soluto ( g mol ) = W = 1000 m 1 m 2 MM 1 m 1 MM 1 Exercício resolvido:

3 2) PROPRIEDADES COLIGATIVAS a. É POSSÍVEL FERVER A ÁGUA SEM AQUECÊ-LA? SIM! No nosso dia a dia: Pressão (P) constante -> aumentar temperatura (T) No laboratório: T constante -> diminuir pressão Explicação -> diagrama de fases da água Se estamos ao nível do mar e vamos nos dirigindo para lugares mais elevados, a pressão atmosférica vai diminuindo. Consequentemente, a temperatura de ebulição da água também se reduz (mostrar no diagrama). b. PRESSÃO DE VAPOR DE UM LÍQUIDO Considere um sistema fechado contendo água:

4 Com o tempo, a água vai evaporando e seu vapor preenche o restante do recipiente. O vapor é composto por moléculas de água em alta velocidade que vão batendo nas paredes do recipiente e geram PRESSÃO. Essa pressão é conhecida como pressão de vapor (P V). A pressão de vapor aumenta conforme aumenta a temperatura (mais moléculas ganham energia para sair da fase líquida) A pressão de vapor não depende do volume da fase líquida A pressão de vapor depende do líquido Quanto maior a pressão de vapor, mais volátil é o líquido, ou seja, menor é seu ponto de ebulição; (quem evapora mais facilmente, água ou álcool?) c. O CONCEITO DE PROPRIEDADES COLIGATIVAS Existem quatro propriedades que dependem da quantidade de partículas (íons ou moléculas) de soluto não-voláteis dissolvidas no solvente, mas não dependem da natureza dessas partículas (tipo de soluto).

5 São elas: Abaixamento da pressão de vapor (efeito TONOSCÓPICO) Aumento da temperatura de ebulição (efeito EBULIOSCÓPICO) Abaixamento da temperatura de congelamento (efeito CRIOSCÓPICO) Aumento da tendência do solvente atravessar determinadas membranas de permeabilidade seletiva (efeito OSMÓTICO) d. EFEITO TONOSCÓPICO A presença de algumas moléculas de soluto na superfície da solução atrapalha a evaporação das moléculas de solvente, reduzindo sua pressão de vapor. A redução na P V depende da fração molar de solvente puro: quanto maior a concentração de soluto, menor a fração de solvente e, portanto, menor a pressão de vapor. A 30 C, a pressão de vapor da água é 4,2 kpa. Mas se tivermos a mistura abaixo: P solução = x solvente P solvente puro P solução = 0,95 4,2 kpa = 4,0 kpa e. EFEITO EBULIOSCÓPICO Se a adição de um soluto não volátil provoca o abaixamento da pressão de vapor de um solvente, ela também provoca o aumento do seu ponto de ebulição. Fica mais difícil (necessária maior temperatura) para evaporar um solvente se sua pressão de vapor é menor.

6 f. EFEITO CRIOSCÓPICO Do mesmo modo, a adição de um soluto não volátil provoca o abaixamento da temperatura de congelamento (fusão) do solvente. As partículas de soluto dificultam a cristalização do solvente. A água do mar congela a uma temperatura mais baixa que a água doce. g. EFEITO OSMÓTICO i) Membranas semipermeáveis: são seletivas às substâncias que as atravessam (ex.: parede celular) ii) Algumas membranas, naturais e artificiais, permitem somente a passagem de água, e não dos solutos nela dissolvidos. iii) iv) O fluxo efetivo de solvente através da membrana é chamado de OSMOSE O fluxo acontece espontaneamente do meio MENOS concentrado para o meio MAIS concentrado Dá para impedir a osmose? Sim! Quando uma solução aquosa está separada da água pura por uma membrana permeável somente à água, o valor exato da pressão que se deve aplicar sobre a solução para impedir a osmose é denominado pressão osmótica da solução (π).

7 v) A pressão osmótica aumenta conforme aumenta a molaridade (concentração da solução). Ou seja, quanto mais soluto, maior a pressão. vi) Se a pressão aplicada for maior que π, temos, então, o efeito de osmose reversa: a água passa do meio MAIS para o meio MENOS concentrado