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Química 3 Nome: N0: TU:

PROPRIEDADES COLIGATIVAS

Professora Joseila

Propriedades coligativas são propriedades de uma solução que dependem apenas da concentração de partículas do soluto 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. Pressão máxima de vapor de um líquido puro É claro que você já notou que uma poça d’água acaba evaporando depois de certo tempo. Porque essa evaporação ocorre se a água somente ferve (ao nível do mar) a 100°C? Porque, em qualquer temperatura, as moléculas de qualquer líquido estão sempre em movimento; algumas moléculas, porém, têm velocidades maiores do que outras e, por isso, conseguem “escapar” do líquido, passando para a atmosfera. É assim que se explica o fenômeno da evaporação da água da poça d‘água. Do mesmo modo se explica por que a roupa molhada seca num varal. Um recipiente contendo água líquida, depois de algum tempo evapora, ao fecharmos o recipiente, a evaporação não ocorrerá com a mesma intensidade ⇒ a fase líquida estará em permanente contato com a fase vapor ⇒ o líquido está em equilíbrio dinâmico com o vapor.

O vapor exerce sobre o líquido a pressão máxima de vapor (maior pressão possível). 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 certa temperatura. Quanto maior a temperatura, maior a pressão de vapor de uma substância. Quanto mais volátil 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. Maior pressão de vapor implica atingir o ponto de ebulição mais rápido, o que significa, PONTO DE EBULIÇÃO MENOR. 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. Locais situados ao nível do mar, têm pressão atmosférica maior e a temperatura de ebulição é maior do que em locais com maior altitude em 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.

Ao nível do mar a pressão , a 760 mm ( 1 atm)

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Pressão máxima de vapor dos sólidos A maioria dos sólidos possui pressão de vapor praticamente nula. Sólidos como naftalina e iodo apresentam pressão de vapor alta, ambos 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 (também chamada 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.

Tonoscopia ou Tonometria

A pressão de vapor da solução deve-se exclusivamente à quantidade de solvente na fase de vapor. A pressão máxima de vapor da água a 30 ºC 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.

Nota-se que existe uma relação entre o abaixamento absoluto da pressão máxima de vapor (∆P) e o número de mol de partículas do soluto presente na solução.

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Com isso, podemos concluir que:

Ebulioscopia e Crioscopia

O aumento (variação) da temperatura de ebulição ( ∆tE) pode ser justificado pela diminuição da pressão máxima de vapor, que se deve à presença das partículas do soluto. Para que ocorra a ebulição da solução, é necessário que ela seja aquecida até que sua pressão de vapor se iguale à pressão atmosférica.

A adição de um soluto não-volátil a um solvente provoca um abaixamento na temperatura de congelamento (∆tC) 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 ao lado, que mostra as temperaturas de fusão e ebulição, ao nível do mar, da água pura e de uma solução aquosa 1 mol/L de ureia.

Generalizamos, temos:

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Osmose e pressão osmótica 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 do soluto. Esse fenômeno é denominado osmose.

A pressão osmótica (π) está relacionada com a molaridade da solução (M) e com a temperatura na escala Kelvin (T), da seguinte maneira:

A pressão osmótica pode atingir valores muito elevados, mesmo quando se trabalha com soluções que apresentam pequenas diferenças de concentração. Esse fato é muito importante para o funcionamento de nosso organismo.

A figura ao lado mostra um experimento clássico no qual ocorre osmose. O funil contendo uma solução aquosa de glicose é selado com uma membrana semipermeável e introduzido num béquer contendo água. Com o passar do tempo, a água flui para a solução, e o nível desta sobe na haste do funil, até que a pressão exercida pela coluna ( π) impeça a entrada de mais solvente.Para impedir a diluição da solução, seria necessário aplicar sobre ela uma pressão externa denominada pressão osmótica da solução (π).

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Exercícios (1) 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 seria (m) (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 (2) (Pucmg 2006) As temperaturas normais de ebulição da água, do etanol e do éter etílico são, respectivamente, 100 °C, 78 °C e 35 °C. Observe as curvas no gráfico da variação de pressão de vapor do líquido ( Pv ) em função da temperatura ( T ). As curvas I, II e III correspondem, respectivamente, aos compostos: (a) água, etanol e éter etílico. (b) éter etílico, etanol e água. (c) éter etílico, água e etanol. (d) água, éter etílico e etanol.

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(3). (Pucmg 2006) Sejam dadas as seguintes soluções aquosas: I. 0,1 mol/L de cloreto de potássio (KCl) II. 0,3 mol/L de glicose (C6H12O6) III. 0,1 mol/L de sacarose (C12H22O11) IV. 0,3 mol/L de sulfato de sódio (Na2SO4) Assinale a alternativa que apresenta as soluções em ordem decrescente de temperatura de ebulição. (a) III > I > II > IV (b) IV > II > I > III (c) IV > II > III > I (d) III > II > I > IV (4) (Pucmg 2007) Em um laboratório, um estudante recebeu três diferentes amostras (X, Y e Z). Cada uma de um líquido puro, para que fosse estudado o comportamento de suas pressões de vapor em função da temperatura. Realizado o experimento, obteve-se o seguinte gráfico da pressão de vapor em função da temperatura. Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que

(a) o liquido Z é aquele que apresenta maior volatilidade. (b) o líquido X é o que apresenta maior temperatura de ebulição ao nível do mar. (c) as forças de atração intermoleculares dos líquidos aumentam na ordem: X < Y < Z. (d) a temperatura de ebulição do liquido Z, à pressão de 700 mmHg, é 80 °C. (5). (Pucmg 2006) Certas propriedades físicas de um solvente, tais como temperatura de ebulição e de solidificação, são alteradas quando nele dissolvemos um soluto não-volátil. Para se verificar esse fato, quatro sais distintos foram dissolvidos em frascos contendo a mesma quantidade de água, formando as soluções I, II, III e IV, como indica o esquema a seguir: Assinale a alternativa que apresenta soluções em ordem CRESCENTE de abaixamento da temperatura de solidificação. (a) IV < I < II < III (b) III < I < II < IV (c) IV < II < I < III (d) III < II < I < IV

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(6) 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) Em países onde os invernos são rigorosos, coloca-se sobre o leito de ruas consideradas prioritárias ao trânsito, uma mistura de sal (NaCl), cloreto de cálcio (CaCl2) e areia, para diminuir os riscos de derrapagens dos veículos, durante os períodos de nevadas. Cada um desses produtos tem uma função definida, que associadas são muito eficientes. Indique a afirmação correta. (a) O sal abaixa o ponto de congelamento da água, o cloreto de cálcio quando se dissolve, absorve calor, e a areia aumenta a aderência dos pneus ao solo. (b) O sal eleva o ponto de congelamento da água, o cloreto de cálcio quando se dissolve, absorve calor, e a areia aumenta a aderência dos pneus ao solo. (c) O sal abaixa o ponto de congelamento da água, o cloreto de cálcio quando se dissolve, libera calor, e a areia aumenta a aderência dos pneus ao solo. (d) O sal abaixa o ponto de congelamento da água, o cloreto de cálcio dissolve-se através de uma reação endotérmica, e a areia aumenta a aderência dos pneus ao solo. (e) O sal eleva o ponto de congelamento da água, o cloreto de cálcio dissolve-se através de uma reação endotérmica, e a areia aumenta a aderência dos pneus ao solo. (8) As paredes dos glóbulos brancos e vermelhos do sangue são membranas semipermeáveis. A concentração de soluto no sangue é cerca de 0,60 M. Os glóbulos brancos e vermelhos foram isolados de uma amostra de sangue. Constante universal dos gases = 0,082 atm.L/K.mol (a) O que acontecerá se as células sangüíneas forem colocadas em solução salina 1,0 M? Justificar. (b) Calcular a diferença de pressão existente entre o interior e o exterior das células do sangue, quando colocadas em água pura a 27 °C.