PROPRIEDADES COLIGATIVAS DAS SOLUÇõES

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Júlio César Terra das Neves
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1 PROPRIEDADES COLIGATIVAS DAS SOLUÇõES Propriedades coligativas são propriedades de uma solução que dependem exclusivamente do número de partículas do soluto dissolvido e não da sua natureza. Cada uma dessas propriedades depende da diminuição da tendência de escape das moléculas do solvente pela adição das partículas do soluto. As propriedades coligativas incluem: abaixamento da pressão do vapor elevação do ponto de ebulição abaixamento do ponto de congelação pressão osmótica. CÁLCULO DO Nº DE PARTÍCULAS DISSOLVIDAS soluções moleculares que não sofrem ionização: o número de partículas (moléculas) dissolvidas é igual ao número de partículas que se encontram em solução. FATOR DE VAN T HOFF Para facilitar o cálculo do número de partículas, será usado um fator i, conhecido como fator de Van t Hoff. 14 Jacobus H. Van 't Hoff

2 o número de partículas livres em solução é igual ao número de partículas dissolvidas multiplicado pelo fator de Van t Hoff. i = 1+ α (q-1) q é igual ao número total de íons que se encontram livres em solução; o α é o grau de dissociação ou ionização. Não podemos esquecer que os ácidos, mesmo sendo substâncias moleculares, sempre formarão soluções iônicas, devido ao efeito da ionização. Valor do fator de Van t Hoff para algumas soluções: 1. sulfato de alumínio Al 2 (SO 4 ) 3 α=75% i =4 2. nitrato de prata AgNO 3 α=60% i = 1,6 3. ácido sulfúrico H 2 SO 4 α=60% i = 2,2 4. ácido ortofosfórico H 3 PO 4 α=27% i = 1,81 5. hidróxido de cálcio Ca(OH) 2 α=90% i = 2,8 6. cloreto de sódio NaCl α=98% i = 1,98 PRESSÃO DE VAPOR DE UM LÍQUIDO PURO Um recipiente contendo água líquida, depois de algum tempo,evapora toda a água, ao fecharmos o recipiente, a evaporação não ocorrerá com a mesma intensidade. Agora a fase líquida estará em permanente contato com a fase vapor. Nesse momento o líquido está em equilíbrio dinâmico com o vapor. Aqui o vapor exerce sobre o líquido a pressão máxima de vapor (maior pressão possível) 15

3 Pressão máxima de vapor de um líquido é a pressão que seu vapor exerce, num recipiente fechado, quando está em equilíbrio com o líquido, a uma certa temperatura. É importante saber que : 1. Quanto maior a temperatura, maior a pressão de vapor de uma substância. 2. Quanto mais volátil forde uma substância, maior é a sua pressão de vapor. A uma mesma temperatura, líquidos mais voláteis têm maior pressão de vapor, ou seja, entram em ebulição antes. 3. Maior pressão de vapor faz o sistema atingir o ponto de ebulição mais rápido. 4. Líquidos diferentes possuem pressões de vapor diferentes, consequência das maiores ou menores forças de atração entre as moléculas dos líquidos. Temperatura de ebulição (também chamada de ponto de ebulição) é aquela na qual a pressão de vapor de um líquido é igual à pressão externa exercida sobre o líquido. Quanto maior a pressão externa, maior a temperatura de ebulição 16

4 Locais situados ao nível do mar, têm pressão atmosférica maior e a temperatura de ebulição é maior do que em locais com maior altitude onde a pressão atmosférica é menor. Assim, o tempo de cozimento dos alimentos aumenta quando a pressão externa diminui. Adotou-se como pressão normal : 760 mmhg ou 1 atm que equivale a 101,3kPa. PRESSÃO DE VAPOR DOS SÓLIDOS A maioria dos sólidos, possui pressão de vapor praticamente nula. Sólidos como naftalina e iodo apresentam pressão de vapor alta, pois ambos os sólidos sublimam, passam do estado sólido para o vapor. Nesta sublimação também ocorre um equilíbrio dinâmico entre o sólido e o vapor, existindo nesse momento a pressão máxima de vapor. A temperatura de fusão (também chamada ponto de fusão) de uma substância é aquela em que pressão de vapor do sólido é igual a do líquido. A temperatura de fusão é sempre igual à de solidificação ou temperatura de congelamento. O ponto de fusão sofre uma variação muito pequena com a pressão externa, para a maioria das substâncias sólidas, um grande aumento na pressão provoca um pequeno aumento na temperatura de fusão. Curiosidades As panelas de pressão são projetadas para reter boa parte do vapor de água, aumentando a pressão interna. A água permanece líquida, acima de 100 C e, em virtude da alta temperatura, os alimentos cozinham mais rápido. A água ferve sem necessidade de aquecimento em grandes altitudes. A m de altitude, a água entra em ebulição a 0 C. Quando patinamos no gelo, os patins deslizam sobre uma fina camada de água líquida, essa camada se forma devido à pressão exercida pelas lâminas dos patins, pressão essa que provoca a fusão do gelo. 17

5 PONTO TRIPLO pressão Ponto triplo de uma substância é um estado no qual se estabelece o equilíbrio sólido líquido vapor. Somente a uma determinada temperatura e pressão, que varia de uma substância para outra, estabelecese esse equilíbrio triplo. No caso da água, esse equilíbrio estabelece-se a, e Ponto triplo Ponto crítico 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). Substância que sublima à pressão ambiente tem a pressão do ponto triplo acima da pressão ambiente (1 atm ao nível do mar). Exemplo: Naftalina, cristais de iodo, cânfora e gelo seco ou CO 2 (s). TONOSCOPIA ou TONOMETRIA É o estudo da diminuição da pressão de vapor de um solvente puro pela adição de um soluto não volátil. Como vimos, a pressão de vapor aumenta com o aumento da temperatura. Quando a pressão de vapor se iguala a pressão atmosférica, o líquido entra em ebulição. Quanto mais volátil o líquido, maior será sua pressão de vapor, assim a pressão de vapor de um líquido indica sua volatilidade. 18

6 A pressão de vapor de uma solução a cada temperatura diminui como resultado da presença de um soluto e, assim, é necessário aquecer a solução a uma temperatura mais alta, a fim de alcançar seu ponto de ebulição Logo,Assim pode-se afirmar que: Quanto maior a quantidade de partículas dispersas em uma solução, menor será sua pressão de vapor. EBULIOSCOPIA ou EBULIOMETRIA É o estudo do aumento do ponto de ebulição de um solvente puro pela adição de um soluto não volátil. Como vimos, um líquido ferve à temperatura na qual sua pressão de vapor é igual à pressão atmosférica. Caso seja necessário reduzir a temperatura de ebulição de um liquido, basta diminuir a pressão exercida sobre ele. Ao se adicionar um soluto ( não volátil e molecular) à água pura, a temperatura de ebulição do solvente na solução aumenta. Assim, pode-se afirmar que: Quanto maior a quantidade de partículas dispersas em uma solução, maior será o seu ponto de ebulição. 19

7 CRIOSCOPIA ou CRIOMETRIA É o estudo do abaixamento do ponto de congelamento de um solvente,quando se adiciona a ele um soluto não-volátil. A Temperatura de início de congelamento do solvente de uma solução é sempre menor que a temperatura de início de congelamento do solvente puro. Assim pode-se afirmar que: Uma utilidade prática do abaixamento da temperatura de congelamento é a utilização de água e etilenoglicol no radiador de carros de países de clima frio, a mistura pode baixar a temperatura até -35 C, utilizando água pura a temperatura mínima seria de 0 C. Quanto maior a quantidade de partículas dispersas em uma solução, menor será o seu ponto de congelamento. OSMOSE Entende-se por osmose a passagem de um Solvente (líquido) por meio de uma membrana Mesma pressão semipermeável, de um meio menos concentrado (diluído) para o meio mais concentrado. Para impedir a passagem do solvente para o meio mais concentrado, é necessário aplicar uma pressão sobre a solução concentrada, que será chamada de pressão osmótica. Podemos definir pressão osmótica como : a pressão que se deve aplicar à solução para não deixar o solvente atravessar a membrana semipermeável. Solução diluída Solução concentrada Assim, para ocorrer osmose, as concentrações das partículas de soluto devem ser diferentes nos dois líquidos. 20

8 Osmose reversa consiste em aplicar uma elevada pressão para fazer com que a água flua de uma solução mais concentrada para uma solução menos concentrada, através de uma membrana semipermeável. Pressão Podemos utilizar a osmose reversa para obter a dessalinização das águas dos oceanos, já que a pressão osmótica da água do mar é da ordem de 30 atm. Se aplicarmos uma pressão superior a 30 atm, o fluxo osmótico será revertido e poderemos obter água pura. CÁLCULO DA PRESSÃO OSMÓTICA PV = nrt ou πv = nrt EFEITOS COLIGATIVOS QUANTITATIVOS Lei de Raoult O efeito coligativo produzido num solvente pela adição de um soluto não-volátil é diretamente proporcional a molalidade da solução. Efeito tonoscópico: p / p 0 = k t. W e k t = M 2 / 1000 Efeito ebulioscópico: t e = k e. W e k e = R. T 2 / 1000.Lv Efeito crioscópico: François Marie Haoult François Marie Raoult t c = k c. W e k c = R. T 2 / 1000.Lf 21

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