PROPRIEDADES COLIGATIVAS 1- Pressão Máxima de Vapor: É a pressão exercida por seus vapores quando estes estão em equilíbrio dinâmico com o líquido. É bom lembrar também que quanto maior for a pressão máxima de vapor de um líquido maior será sua tendência a evaporar ou dizemos, ainda, que o líquido é mais volátil (maior volatilidade). 1.1. Influência da natureza do líquido: Líquidos diferentes, numa mesma temperatura, apresentam diferentes pressões máximas de vapor Líquidos mais voláteis do que a água, como o álcool comum, o éter comum, etc., evaporam-se mais intensamente, resultando maiores pressões máximas de vapor à mesma temperatura. Volatilidade: éter > álcool > água 1.2. Influência da temperatura na pressão máxima de vapor: A pressão máxima de vapor de um líquido aumenta com a elevação da temperatura. Quando um líquido é aquecido, a energia cinética média de suas moléculas aumenta, o que facilita a passagem para o estado de vapor. Como consequência, há um aumento do número de moléculas no estado de vapor, isto é, aumenta a pressão máxima de vapor da substância.
1.3. Influência da pressão atmosférica na temperatura de ebulição: Quando um líquido é aquecido em recipiente aberto, inicialmente observa-se, no fundo do recipiente (onde ocorre o fornecimento de calor), a formação de bolhas. À medida que é aquecido, parte das moléculas adquire, a uma dada temperatura, energia suficiente para que ocorra a mudança de estado do líquido, que sofre vaporização, acarretando a formação de grandes bolhas em toda a sua extensão. Essas bolhas são formadas pelo vapor do líquido cercado por uma película do próprio líquido. Para que elas se formem, subam paraa superfície e se rompam, escapando do líquido, é necessário que a pressão de vapor no interior da bolha seja, no mínimo, igual à pressão atmosférica. Um líquido ferve (entra em ebulição) à temperatura na qual a pressão máxima de vapor do líquido se iguala à pressão exercida sobre a sua superfície, ou seja, à pressão atmosférica. Se a ebulição ocorrer ao nível do mar, onde a pressão atmosférica é igual a 1 atm (760 mmhg), o líquido só ferverá quando a sua pressão máxima de vapor for igual a 1 atm.
1.4. Comparando líquidos diferentes: Observando o gráfico abaixo notamos que a curva da água está abaixo das outras duas. A água é o menos volátil dos três líquidos exemplificados e sua temperatura de ebulição é de 100ºC, a nível do mar. Dentre os três líquidos, é a água que tem a temperatura de ebulição mais elevada. Logo, podemos concluir que: Exercício Fator de Correção de Van t Hoff Para facilitar o cálculo do número de partículas, será usado um fator i, conhecido como fator de Van t Hoff. Logo, em uma solução iônica tem-se que o número total de partículas será: o número de partículas livres em solução é igual ao número de partículas dissolvidas multiplicado pelo fator de Van t Hoff. Segundo o cientista holandês, i=1+ (q-1) em que q é igual ao número total de íons que se encontram livres em solução; o 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. 1. Calcule o fator de Van t Hoff para as seguintes soluções: a) sulfato de alumínio Al2(SO4)3 =75% b) nitrato de prata AgNO3 =60% c) ácido sulfúrico H2SO4 =60% R:2,2 d) ácido ortofosfórico H3PO4 =27%
R:1,81 e) hidróxido de cálcio Ca(OH)2 =90% R:2,8 f) cloreto de sódio NaCl =98% R:1,98 2. Numa solução aquosa, o grau de ionização do ácido sulfúrico (H2SO4) é 85%. Calcule o fator de Van t Hoff. R=2,70 3. Dissolvem-se 18,9g de ácido nítrico (HNO3) em água. Descobrir o número de partículas dispersas nessa solução, sabendo que o grau de ionização do referido ácido é de 92%. 4. Considere uma solução que contém 32,8g de ácido sulfuroso (H2SO3) em água. Sabendo que o grau de ionização do referido ácido é de 30%, calcule o número de partículas dispersas nessa solução. R=3,8528x10 23 5. Sabendo que o grau de ionização do hidróxido de sódio NaOH é de 91%, determine o número de partículas dispersas numa solução que contém 8g de NaOH dissolvidos em água. R=2,2996x10 23 6. Descubra o número de partículas dispersas numa solução preparada pela dissolução de 2,565g de hidróxido de bário Ba(OH)2 em água, sabendo que nessa solução o hidróxido encontra-se 75% dissociado. R=2,2575x10 22 Tonoscopia 1. Em uma solução foram dissolvidos 150g de sacarose (M1=342 g/mol) em 750g de água. Sabe-se que a pressão de vapor da água pura no local onde se encontra a solução é igual a 190 mmhg. Calcular o abaixamento relativo da pressão máxima de vapor, o abaixamento absoluto da pressão de vapor e a pressão máxima de vapor da solução. R: 0,01; 1,9 mmhg e 188,1 mmhg 2. No preparo de uma solução são dissolvidos 15g de uréia (CON2H4) em 450g de água, numa determinada temperatura. Calcule a pressão de vapor da água na solução, nessa temperatura, considerando que a pressão de vapor da água pura seja igual a 23,54 mmhg. R=23,3 mmhg 3. Em três recipientes A, B e C, há volumes iguais de soluções de glicose (M1=180 g/mol), uréia (M1=60 g/mol) e sacarose (M1=342 g/mol), respectivamente. As massas de cada soluto, que foram dissolvidas, correspondem a 36g de glicose, 12g de uréia e 68,4g de sacarose. Baseado nessas informações, em qual das soluções a pressão de vapor é maior? Justifique a resposta.r: as três soluções possuem a mesma pressão de vapor. 4. Calcule a pressão de vapor a 80 O C de uma solução contendo 11,7g de cloreto de sódio em 360g de água. Admita um grau de dissociação igual a 100% para o NaCl e considere a pressão máxima de vapor da água a 80 O C igual a 355,1 mmhg. R: 348,07mmHg.
5. Calcule a pressão de vapor a 30 O C de uma solução de cloreto de sódio, contendo 10g de NaCl e 250,0g de água. Admita o cloreto de sódio completamente dissociado (pressão máxima de vapor de água a 30 O C = 31,8 mmhg.) R=31,02 mmhg 6. A pressão de vapor do éter dietílico - C4H10O, a 20 O C, é igual a 440mmHg, Dissolvem-se 23,35g de anilina - C6H7N, em 129,5 de éter dietílico. Calcule a pressão de vapor desta solução, a 20 O C. R: 376,9mmHg, 7. Uma certa quantidade de sacarose (C12H22O11) é dissolvida em 720g de água. Calcule a massa de sacarose nessa solução sabendo que, na temperatura considerada, o abaixamento relativo da pressão de vapor da água na solução é 0,002. R=27,36g 8. Determine o abaixamento relativo da pressão de vapor da água numa solução que contém 20g de glicose (C6H12O6) dissolvidos em 800g de água, em determinada temperatura. R=0,0025 9. Uma solução contendo 3,20g de K3Fe(CN)6 em 90g de água apresenta um efeito tonoscópico de 0,005. Determine o grau de dissociação do sal nessa solução. Dado: K3Fe(CN)6 --> 3K + + Fe(CN)6-3 R: 52,3% Ebuliometria 10. Calcular a temperatura de ebulição de uma solução que contém 60g de glicose (C6H12O6) dissolvidos em 500g de água, sabendo que a temperatura de ebulição da água pura é de 100 O C e a constante ebuliométrica é de 0,52 O C/molal. R=100,346 O C 11. São dissolvidos 5,4g de glicerol em 500g de água. Determine a temperatura de ebulição dessa solução, sabendo que a constante ebuliométrica é de 0,52 O C/molal e a molécula-grama do glicerol é de 102g. R=100,055 O C 12. Que massa de uréia (CON2H4) deve ser dissolvida em 200g de água para que a temperatura de ebulição da solução seja igual a 100,26 O C? Dado: KE=0,52 O C/molal R=6g 13. São dissolvidos 6,84g de sacarose (C12H22O11) em 800g de água. Calcule a temperatura de ebulição de uma solução, sabendo que a constante ebuliométrica é de 0,52 O C/molal. R=100,013 O C 14. Uma solução de 16g de CaBr2 em 800g de água eleva de 0,13 O C o ponto de ebulição dessa solução. Qual o grau de dissociação do brometo de cálcio? Dado: Ke=0,52 O C/molal R=75% 15. A temperatura de ebulição de uma solução que contém 20g de um soluto não-eletrolítico e não-volátil dissolvidos em 520g de água é de 100,25 O C. Calcule a massa molecular dessa solução, considerando que o Ke seja 0,52 O C/molal. R: 80
16. Determinar a temperatura de ebulição de uma solução que contém 20g de sulfato de sódio (Na2SO4), dissolvidos em 400g de água, sabendo que a constante ebulioscópica da água é de 0,52 O C/molal e que o grau de dissociação do sal é de 25%. R=100,275 O C 17. Qual o grau de ionização de uma solução aquosa de NaCl cuja concentração é de 80g/1000g (80g de soluto por 1000g de solvente) e que ferve a 101,35 O C? Dados: Ke=0,52 O C/molal R:89.8% 18. Em 40g de um certo solvente, cuja constante ebuliométrica é igual a 5 O C/molal, foram dissolvidos 2,67g de um composto molecular, provocando um aumento de 1,25 O C na temperatura de ebulição do solvente. Calcule a massa molecular do soluto e a molalidade da solução. R: 267 e 0,25 molal. 19. O grau de dissociação do sulfato de alumínio - A 2(SO4)3 em uma solução aquosa 0,75 molal é de 65%. Qual a temperatura de ebulição desta solução eletrolítica sob pressão de 760mmHg? Dado: Ke=0,52 O C/molal R:101,4 O C 20. Calcular a temperatura de ebulição de uma solução que contém 42,6g de sulfato de sódio (Na2SO4), dissolvidos em 240g de água, sabendo que a constante ebulioscópica da água é de 0,52 O C/molal e que o grau de dissociação do sal é de 30%. R=101,04 O C 21. Em 40g de um certo solvente, cuja constante ebuliométrica é igual a 5 O C/molal, foram dissolvidos 2,67g de um composto molecular, provocando um aumento de 1,25 O C na temperatura de ebulição do solvente. Calcule a massa molecular do soluto e a molalidade da solução. R: 267 e 0,25 molal. Crioscopia 22. São dissolvidos 20g de uréia (CON2H4) em 400g de água. Sabendo que a constante crioscópica da água é de 1,86 O C/molal, calcular a temperatura de congelamento dessa solução.r=-1,55 O C 23.Calcule a temperatura de congelamento de uma solução que contém 10,26g de sacarose (C12H22O11) dissolvidos em 500g de água. Considere o KC igual a 1,86 O C/molal. R= 0,1116 O C 24. Determine a massa de glicose (C6H12O6) que deve ser dissolvida em 1860g de água, de modo que a temperatura de congelamento da solução formada seja de 1 O C, considerando o KC igual a 1,86 O C/molal. R=180g 25. São dissolvidos 64g de naftaleno (C10H8) em 2000g de benzeno. A solução formada congela-se a 4,5 O C. Sabendo que a constante crioscópica do benzeno é de 5,12 O C/molal, calcule a temperatura de congelamento do benzeno puro. R= 5,78 O C
26. São dissolvidos 30g de uréia (CON2H4) em x gramas de água e a solução formada congela-se a 1,5 O C. Descubra o valor de x. Dado: KC=1,86 O C/molal. R=620g 27. Determine o abaixamento da temperatura de congelação de uma solução 0,05 molal de um sal de estrutura CA, que se encontra 100% dissociado. Dado: Kc=1,86 O C/molal R=0,186 O C 28. Uma solução de glicose se congela a 0,56 O C. Qual é a temperatura de congelação de uma solução, de mesma molalidade, de cloreto de cálcio CaCl2, suposto totalmente dissociado? R: -1,68 O C 29. Qual será o abaixamento máximo da temperatura de congelação de uma solução aquosa 0,03 molal de sulfato de cromo - Cr2(SO4)3, supondo total dissociação? Dado: Kc=1,86 O C/molal R: 0,279 O C 30. Uma solução aquosa de cloreto de sódio, na qual se admite o sal totalmente dissociado, ferve à temperatura de 101,3 O C ao nível do mar. Qual o ponto de congelamento da solução? Dados: Ke=0,52 O C/mol Kc=1,86 O C/molal R=-4,65 O C 31. O efeito crioscópico é aplicado na produção de misturas refrigerantes, Na indústria de sorvetes, por exemplo, emprega-se salmoura, uma solução saturada de NaCl, para manter a água líquida abaixo de OºC. Calcule a massa de NaCl com grau de dissociação = 100% que deve ser adicionada por quilograma de H2O para que a mesma só comece a solidificar a -12ºC.Dado: kc = 1,86ºC/molal. R=188,7 32. Nos países que costumam ter um inverno rigoroso, adicionamse anticongelantes à água do radiador dos automóveis para impedir que a expansão de volume que acompanha o congelamento da água rompa os alvéolos do radiador. Do ponto de vista crioscópico, seriam ótimos anticongelantes sais como MgCl2, ou CaCl2, que em soluções aquosas a 30% em massa congelam em torno de -50ºC. Essas soluções no entanto são inconvenientes, porque corroem o motor. Alternativamente, empregam-se como solutos, etanol, glicerina ou etilenoglicol, e se obtêm soluções que congelam entre-10 e-25ºc. Calcule a massa de glicerina, C3H8O3, que deve ser adicionada por quilo de água para que a solução só comece a solidificar a -10ºC, Dado: kc = 1,86 O C/molal.R=494,6 g 33. A respeito do exercício anterior, calcule a massa de CaCl2, com grau de dissociação 100% que seria necessário adicionar, por quilo de água, para que a solução comece a se solidificar a - 20ºC. R:398 g 34.Considere uma solução aquosa 0,35 molal de um soluto nãoeletrolítico e não-volátil. Determine o efeito crioscópico, sabendo que o Kc da água é 1,86 O C/molal. R:0,651
Osmometria 35. A pressão osmótica do sangue na temperatura do corpo, 37 O C, é de 7,62 atm. Considerando todos os solutos do sangue como sendo moleculares, calcule a molaridade total do sangue. R=0,3M 36. Eventualmente, a solução 0,3M de glicose é utilizado em injeções intravenosas, pois tem pressão osmótica próxima à do sangue. Qual a pressão osmótica, em atm, da referida solução, a 37 O C? R=7,626 atm 37. Sabe-se que 2,8g de um composto orgânico são dissolvidos em benzeno, fornecendo 500 ml de uma solução molecular que, a 27 O C, apresenta pressão osmótica igual a 2,46 atm. Qual a massa molar do composto orgânico? R=56 38.Foi preparada uma solução pela adição de 1,0 grama de hemoglobina em água suficiente para produzir 0,10 litro de solução. Sabendo que a pressão osmótica dessa solução é 2,75mmHg, a 20 O C, calcule a massa molar da hemoglobina. R: 6,7x10 4 39. Determine a massa de uréia que deve ser dissolvida em água para obtermos 8L de solução que, a 27 O C, apresente pressão osmótica de 1,23 atm. R:24g 40. São dissolvidos 36g de glicose em água. Calcule o volume da solução formada, sabendo que, a 47 O C, sua pressão osmótica é de 1,64 atm. R:32L
Questões Teóricas sobre Osmose Observação: As respostas para estas perguntas se encontram no blog da professora. www.darcylainemartins.blogspot.com.br 1. Porque as plantas murcham quando deixamos de regá-las? Ou por que as plantas de jardim murcham ao meio dia? 8. Pressão hidrostática e pressão osmótica são sinônimos? 9. Como os animais conseguem regular seu níveis de osmolaridade? 10. Por que as lesmas "derretem" quando jogamos sal sobre elas? 2. Porque a água destilada ou a água deionizada é considerada o meio mais hipotônico existente? 3. Os filtros do tipo vela removem todos os sais da água? 4. É possível retirar o sal da água do mar? 5. O sal de cozinha e o açúcar podem ser considerados solutos? 6. Os dedos das mãos e os pés enrrugam quando ficamos muito tempo dentro da água, porque a pele absorve água por osmose? 7. Quais as diferenças e semelhanças entre a osmose e a difusão?