Propriedades coligativas

Química Aula de Revisão 9 3 os anos Décio ago/09 Nome: Nº: Turma: Propriedades coligativas Objetivo O objetivo dessa ficha é dar continuidade à revisão do 3º ano Química, dos assuntos mais significativos. As dúvidas devem ser encaminhadas por e-mail até o dia 10/08/2009. Não se esqueça no e-mail de colocar o seu nome e o título RevColigativas. Evaporação É a passagem lenta na temperatura ambiente de um líquido para o estado gasoso. Evaporação em um recipiente aberto Observe os esquemas a seguir. vapor evaporação da água vapor evaporação do éter Explicação: As moléculas da superfície, aos poucos, deixam o líquido e se difundem no ar. Como Δt 1 > Δt 2, o éter é um líquido mais volátil que a água, pois as atrações intermoleculares no éter são menos intensas que as atrações intermoleculares na água.

Evaporação em um recipiente fechado Observe o esquema a seguir: Figura A: Só temos evaporação, pois no início não há vapor. Figura B: Continua a evaporação e começa a densação. Figura C: Atingiu o equilíbrio líquido vapor, isto é, o número de moléculas que deixam o líquido é igual ao numero de moléculas que voltam ao líquido. Conclusão Em um recipiente fechado após certo tempo, em cima do líquido, temos vapor que está em equilíbrio dinâmico (figura C) com o líquido. Pressão de vapor de um líquido (Pv) O vapor que fica em cima do líquido exerce uma pressão que é chamada de pressão de vapor, cujo valor numérico é registrado no manômetro (aparelho que mede a pressão de um gás). Pressão de vapor de um líquido é a pressão que o vapor exerce quando em equilíbrio com o líquido correspondente. 2

Exemplos (l) (v) Pv = 17,5 mmhg (20 o C). O vapor d água exerce uma pressão igual a 17,5 mmhg a 20º C. éter (l) éter (v) Pv = 442 mmhg (20 o C). O vapor do éter exerce uma pressão igual a 442 mmhg a 20º C. Importante maior Pv mais volátil o líquido Pv depende da natureza do líquido temperatura A análise do gráfico permite concluir que: 1. A uma mesma temperatura, líquidos diferentes apresentam diferentes Pv. 2. Pv de um líquido aumenta com a temperatura. 3

Ebulição A ebulição ocorre quando um líquido, ao receber calor de uma fonte, passa tumultuosamente para o estado gasoso com formação de bolhas. Um líquido entra em ebulição quando a sua pressão de vapor se iguala à pressão atmosférica. Exemplos Ao nível do mar P atm = 760 mmhg (1 atm), água ferve a 100 ºC (PE = 100 ºC). Isso quer dizer que a 100º C a pressão de vapor da água é igual a 760 mmhg (1 atm). PE = ponto de ebulição Ao nível do mar (760 mmhg): éter: PE = 35º C água: PE = 100º C Observação Em Santos, onde a pressão atmosférica é 760 mmhg, a água entra em ebulição a 100º C. Em São Paulo, a pressão atmosférica é aproximadamente 700 mmhg e, consequentemente, a água ferve a uma temperatura menor que 100º C. Em uma panela de pressão, a pressão que existe sobre a superfície do liquido está entre 1146 mmhg e 1520 mmhg, fazendo que a água ferva a uma temperatura maior que 100º C. 4

Propriedade coligativa de uma solução É aquela provocada apenas pelo número de partículas de soluto e não pela natureza do soluto. Principais efeitos coligativos (EC) Efeitos Tonoscópico Ebulioscópico Crioscópico Adição de soluto não volátil no solvente Diminuição da pressão de vapor (Pv) do solvente Aumento do ponto de ebulição (PE) do solvente Diminuição do ponto de congelação (PC) do solvente Exemplo Ao nível do mar água pura água ferve a 100 o C (PE = 100 o C) água congela a 0 o C (PC = 0 o C) água + açúcar (solução) solução ferve acima de 100 o C (PE = 100,52 o C) solução congela abaixo de 0 o C (PC = - 1,86 o C) 5

Número de partículas dispersas A intensidade dos efeitos coligativos depende do número de partículas dispersas do soluto (np), que é expressa em mol/l. Comparando-se duas ou mais soluções, a que tiver maior numero de partículas dispersas no soluto terá menor Pv, maior PE e menor PC. Fator de Van t Hoff (i) representa o número de partículas dispersas do soluto (considerando dissociação total) por fórmula. NaCl Na + + Cl - i = 2 Exemplos Solução aquosa 0,1 mol/l de C 6 H 12 O 6 Soluto não dissocia, np = 0,1 mol/l Solução aquosa 0,1 mol/l de NaCl Soluto dissocia NaCl Na + + Cl - 0,1 mol/l 0,1 mol/l 0,1 mol/l np = 0,2 mol/l Observação: solutos que dissociam: ácido, base e sal. 6

Osmose É a passagem de um liquido (em geral, água) através de uma membrana semipermeável (MSP). Exemplos de MSP: papel celofane, bexiga de porco, placa porosa contendo Cu 2 [Fe(CN) 6 ]. MSP Sentido da Osmose Solução de menor np solvente solução de maior np C 6 H 12 O 6 MSP NaCl MSP 0,1 mol/l 0,1 mol/l np = 0,1 mol/l np = 0,2 mol/l Pressão Osmótica (π) É a pressão que se deve aplicar sobre a solução para bloquear a entrada de solvente (água) através de uma membrana semipermeável. π Solvente solução (água) (água + glicose) membrana semipermeável A pressão osmótica é uma propriedade coligativa, pois depende da concentração de partículas dispersas. Quanto maior o número de partículas dispersas, maior a pressão osmótica. As soluções que apresentam mesma pressão osmótica denominam-se isotônicas. Em caso contrário, anisotônicas; a de maior pressão osmótica, hipertônica; e a de menor pressão osmótica, hipotônica. 7

Exemplo A água do mar é hipertônica em relação à água potável. Van t Hoff verificou que: π é diretamente proporcional à temperatura da solução na escala Kelvin. π é diretamente proporcional à concentração em mol/l. Soluto que não dissocia π = µ R T soluto que dissocia π = µ R T i 1. Analisando a tabela de pressão de vapor a 25º C: Ligação A B C Pressão de Vapor 30 mmhg 60 mmhg 90 mmhg Responda: a. Qual o líquido mais volátil? Justifique. b. Em qual líquido as atrações intermoleculares são mais intensas? Justifique. 2. (FATEC-SP) O gráfico abaixo mostra a variação da pressão de vapor, em função da temperatura, para o diclorodifluormetano. A temperatura de ebulição, em ºC, do CCl 2 F 2, ao nível do mar, é de aproximadamente a. 0 b. 20 c. 25 d. -25 e. -13 8

3. Considerando as curvas de pressão de vapor: As forças de atração intermoleculares estão na ordem: a. éter dietílico > água > 1-butanol b. água > 1-butanol > éter dietílico c. 1-butanol > água > éter dietílico d. 1-butanol > éter dietílico > água e. água > éter dietílico > 1-butanol 4. (UNIP) São dadas as curvas de pressão de vapor para os líquidos A e B. Pode-se concluir que: a. a temperatura de ebulição de A é maior que a temperatura de ebulição de B. b. se o líquido A for um solvente puro, o líquido B poderia ser uma solução de um soluto não volátil nesse solvente. c. o líquido B é mais volátil que o líquido A. d. se o líquido B for um solvente puro, o líquido A poderia ser uma solução de um soluto não volátil nesse solvente. e. a temperatura de ebulição de A em São Paulo é maior que a temperatura de ebulição de A em Santos. 9

5. (Mackenzie) Sob pressão atmosférica, têm-se dois sistemas contendo, respectivamente, (l) e (II) solução aquosa de NaCl. Comparando-se as temperaturas de ebulição (TE) e de congelação (TC) iniciais entre os sistemas, temos: TE TC a. II > I e I > II b. I > II e I > II c. II > I e II > I d. II = I e II = I e. II > I e II = I 6. (UNESP) A solução aquosa que apresenta menor ponto de congelação é a de a. CaBr 2 de concentração 0,10 mol/l. b. KBr de concentração 0,20 mol/l. c. Na 2 SO 4 de concentração 0,10 mol/l. d. glicose (C 6 H 12 O 6 ) de concentração 0,50 mol/l. e. NaNO 3 de concentração 0,30 mol/l. 7. (VUNESP) Considerando o gráfico abaixo, que representa as variações das pressões máximas de vapor de um solvente puro e duas soluções com diferentes concentrações de um mesmo soluto nesse solvente em função da temperatura, pode-se concluir que a curva a. x corresponde à solução mais concentrada. b. y corresponde à solução mais concentrada. c. z corresponde à solução mais diluída. d. x corresponde ao solvente puro. e. z corresponde ao solvente puro. 10

8. (Unisinos) Considere as afirmativas abaixo: I. Quando se compara éter etílico líquido com água líquida, à mesma temperatura e pressão, verifica-se que a água líquida apresenta menor pressão de vapor. II. Quando se coloca para congelar, ao mesmo tempo, uma forma de gelo contendo 50 ml de água pura líquida e outra forma contendo 50 ml de limonada (mistura de suco de limão, açúcar e água), que estão inicialmente à mesma temperatura, observa-se que a forma com água congela primeiro. III. Quando colocamos para cozinhar certa quantidade de batatas em água pura, observamos que ela cozinha mais lentamente do que as batatas em água com sal, iniciando-se o processo de cozimento com os dois líquidos à mesma temperatura. Isso ocorre porque a adição de sal provoca um aumento da pressão de vapor da água. Das afirmações acima, a. somente I está correta. b. somente II e III estão corretas. c. somente I e II estão corretas. d. somente I e III estão corretas. e. I, II e III estão corretas. 9. (FUVEST) Numa mesma temperatura, foram medidas as pressões de vapor dos três sistemas abaixo: x 100 g de benzeno y z 5,00 g de naftaleno dissolvidos em 100 g de benzeno. (massa molar do naftaleno = 128 g/mol) 5,00 g de naftaceno dissolvidos em 100 g de benzeno. (massa molar do naftaceno = 228 g/mol) Os resultados para esses três sistemas foram: 105, 106,4 e 108,2 mmhg, não necessariamente nessa ordem. Tais valores são, respectivamente, as pressões de vapor dos sistemas: 105,0 106,4 108,2 a. x y z b. y x z c. y z x d. x z y e. z y x 11

10. (PUCCamp) A pressão de vapor de uma solução aquosa 0,05 mol/l de glicose (C 6 H 12 O 6 ) é: a. o dobro da pressão de vapor de uma solução aquosa 0,05 mol/l de glicerol (C 3 H 8 O 3 ). b. a metade da pressão de vapor de uma solução aquosa 0,05 mol/l de sacarose (C 12 H 22 O 11 ). c. igual à pressão de vapor de uma solução aquosa de igual concentração, em mol/l, de frutose (C 6 H 12 O 6 ). d. a metade da pressão de vapor de uma solução aquosa 0,10 mol/l de glicose (C 6 H 12 O 6 ). e. igual à pressão de vapor de uma solução aquosa de igual concentração, em mol/l, de sal de cozinha (NaCl). 11. (FATEC SP) Considere as seguintes soluções aquosas: A: 0,10 mol/l de NaCl. B: 0,10 mol/l de CaCl 2. C: 0,20 mol/l de C 6 H 12 O 6 (glicose). Com relação a essas soluções, afirma-se: I. As três soluções são boas condutoras de corrente elétrica. II. A solução B apresenta maior temperatura de ebulição. III. A solução C tem menor pressão máxima de vapor. IV. As soluções A e C começam a se solidificar na mesma temperatura. Estão corretas somente as afirmações: a. II e IV b. II, III e IV c. I e IV d. I, II e III e. I e III 12. (FEI-SP) A adição de certa quantidade de uma substância iônica, não volátil, à água irá causar: a. diminuição da pressão osmótica da água. b. aumento do ponto de ebulição. c. aumento da pressão máxima de vapor. d. cristalização do solvente. e. aumento do ponto de congelamento. 12

13. (FCC-BA) Em dois frascos A e B, ligados conforme o esquema a seguir e inteiramente mergulhados num banho à temperatura constante, colocam-se, respectivamente, uma solução 1 mol/l de sacarose em água e uma solução 2 mol/l de sacarose em água, ambos no mesmo nível inicial. Com o passar do tempo, observa-se que: A B a. o nível de A sobe e o nível de B baixa. b. o nível de A baixa e o de B sobe. c. ambos os níveis sobem. d. ambos os níveis descem. e. os níveis permanecem inalterados. 14. (UNESP) Considerando-se 100 ml de cada solução e dissociação completa das substâncias iônicas, apresenta maior pressão osmótica a solução aquosa de concentração a. 0,010 mol/l de uma proteína não dissociada. b. 0,500 mol/l de frutose. c. 0,050 mol/l de cloreto de potássio. d. 0,025 mol/l de nitrato de ferro III. e. 0,100 mol/l de cloreto de cálcio. 15. Um protozoário que vive normalmente no oceano é colocado em água potável. Haverá definhamento ou turgência (inchaço) desse protozoário? Explique resumidamente. 13

16. MSP 5 atm água solução Na aparelhagem acima, um químico conseguiu imobilizar o anteparo ao aplicar uma pressão de 5 atm. Nessas condições, conclui-se que: I. A água passará da solução para o lado que contém solvente puro. II. A água tende a atravessar a membrana com pressão de 5 atm. III. A pressão osmótica da solução vale 5 atm. IV. A solução empurrará o anteparo com pressão de 5 atm. Está(ão) correta(s) somente a(s) conclusão(ões): a. I. b. II. c. III. d. II, III e IV. e. II e IV. 17. (INATEL MG) A pressão osmótica de uma solução preparada pela adição de 29,25 g de cloreto de sódio (massa molar = 58,5 g/mol) em 4,1 litros de solução a 27 o C é, considerando R = 0,082 atm L/K mol: a. 0,5 atm. b. 2 atm. c. 3 atm. d. 5 atm. e. 6 atm. 14

GABARITO 01. a) C (maior pressão de vapor) b) A (menor pressão de vapor) 02. Alternativa d Ao nível do mar, P = 1 atm ebulição Pv = 1 atm -25 o C 03. Alternativa c. De acordo com o gráfico, as pressões de vapor estão na ordem: P éter > P água > P 1-butanol. Quanto menor a pressão de vapor, mais intensa é a força intermolecular. 04. Alternativa b. Curva A: solvente; Curva B: solução. Observa-se que, para a mesma temperatura, A tem maior pressão de vapor que B, o que indica ter menos partículas em solução ou ser um solvente. 05. Alternativa a. A solução aquosa de NaCl, em relação à água pura, apresenta maior TE e menor TC. Isso ocorre devido à presença de partículas que interagem fortemente com o solvente, exigindo maior quantidade de energia para que este passe mude de estado. 06. Alternativa e a) CaBr 2 Ca 2+ + 2 Br 0,10 mol/l 0,10 mol/l 0,20 mol/l b) KBr K + + Br 0,20 mol/l 0,20 mol/l 0,20 mol/l c) Na 2 SO 4 2 Na + + 2 SO 4 0,10 mol/l 0,20 mol/l 0,10 mol/l d) 0,50 mol/l e) NaNO 3 Na + + NO 3 0,30 mol/l 0,30 mol/l 0,30 mol/l 07. Alternativa d. Em uma temperatura (25 o C), quanto mais concentrada for a solução, menor sua pressão de vapor, ou, em uma mesma pressão externa (760 mmhg), quanto mais concentrada for a solução, maior o seu ponto de ebulição. Isso ocorre devido à presença de partículas que interagem fortemente com o solvente, exigindo maior quantidade de energia para que este passe mude de estado. Portanto, em ordem crescente de concentração: x < y < z. 08. Alternativa c. I. V. O éter é mais volátil que a água, portanto apresenta maior pressão de vapor. II. V. Quanto mais partículas dispersas, menor a temperatura de congelamento. III. F. Quanto mais partículas dispersas (água com sal), menor a pressão de vapor. 15

09. Alternativa c. O efeito coligativo é diretamente proporcional ao número de partículas dispersas por unidade de volume. Quanto maior o número de partículas dispersas, menor a pressão de vapor. Sistema x: somente solvente, portanto não apresenta partículas dispersas (maior pressão de vapor). Sistema y: quantidade em mol de partículas dispersas: 1 mol 128 g n y 5 g n y = 0,04 mol Sistema z: quantidade em mol de partículas dispersas: 1 mol 228 g n z 5 g n z = 0,02 mol Portanto: P x > P z > P y 10. Alternativa c. O abaixamento da pressão de vapor é diretamente proporcional à concentração das soluções: Cálculo das concentrações: Glicose: C 6 H 12 O 6 C 6 H 12 O 6 0,05 mol/l 0,05 mol/l a. glicerol C 3 H 8 O 3 C 3 H 8 O 3 0,05 mol/l 0,05 mol/l b. sacarose C 12 H 22 O 11 C 12 H 22 O 11 0,05 mol/l 0,05 mol/l c. frutose C 6 H 12 O 6 C 6 H 12 O 6 0,05 mol/l 0,05 mol/l d. glicose C 6 H 12 O 6 C 6 H 12 O 6 0,10 mol/l 0,10 mol/l e. sal de cozinha NaCl Na + + Cl - 0,05 mol/l 0,05 mol/l 0,05 mol/l A pressão de vapor da solução de glicose 0,05 mol/l é igual às das soluções das alternativas a, b e c. As soluções das alternativas d e e têm pressão de vapor menor que a da solução de glicose 0,05 mol/l. 16

11. Alternativa a A solução de glicose não apresenta íons, portanto, não é boa condutora de corrente elétrica. NaCl Na + + Cl - 0,10 mol/l 0,20 mol/l CaCl 2 Ca 2+ + 2 Cl - 0,10 mol/l 0,30 mol/l C 6 H 12 O 6 C 6 H 12 O 6 0,20 mol/l 0,20 mol/l Quanto mais partículas dispersas (solução B), menor a pressão de vapor, maior a temperatura de ebulição e menor a temperatura de congelamento. 12. Alternativa b. A adição causará diminuição da pressão de vapor e do ponto de congelamento e o aumento da temperatura de ebulição e da pressão osmótica. 13. Alternativa b. O nível de A baixa e o nível de B sobe, pois a evaporação é mais intensa no frasco A (menor concentração) do que no frasco B (maior concentração). 14. Alternativa b. A solução que apresenta maior pressão osmótica é aquela que contém o maior número de partículas dispersas por unidade de volume. Têm-se as dissoluções: a. Proteína Proteína (aq) (solução molecular) 0,010 mol/l 0,010 mol/l b. C 6 H 12 O 6 C 6 H 12 O 6(aq) (solução molecular) 0,500 mol/l 0,500 mol/l c. KCl K + (aq) + Cl - (aq) (solução iônica) 0,050 mol/l 0,050 mol/l 0,050 mol/l 0,100 mol/l d. Fe(NO 3 ) 3 Fe 3+ (aq) + 3 NO 3 - (aq) (solução iônica) 0,025 mol/l 0,025 mol/l 0,075 mol/l 0,100 mol/l e. CaCl 2 Ca 2+ (aq) + 2 Cl - (aq) (solução iônica) 0,100 mol/l 0,100 mol/l 0,200 mol/l 0,300 mol/l 15. Quanto menor o número de partículas, menor a pressão osmótica. A água potável é hipotônica em relação à água do mar e, portanto, haverá entrada de água no protozoário, ocorrendo a turgência (inchaço). 17

16. Alternativa d. I Errada. A quantidade de água que entra na solução é igual a quantidade que sai da solução. A água passará da solução para o lado que contém solvente puro quando a pressão aplicada é maior que 5 atm (osmose reversa). II, III e IV corretas. 17. Alternativa e NaCl Na + + Cl - i = 2 1 mol NaCl ------- 58,5 g x mol ------------- 29,25g x = 0,5 mol 0,5 mol ---------- 4,1 L y mol ------------ 1L y = 0,5/4,1 π = [ ]. R. T. i 0,5 π =.0,082.300. 2 4,1 π = 3 300.82.10 2 = 300.2.10 1 41.10 = 6 atm G:\Editoração\Ped2009\Química\AulaRevisão09-3C.doc 18