Propriedades Coligativas

TIPOS DE SOLUÇÃO

Como o número de partículas presentes em solução é crucial para determinar as propriedades da solução na presença do soluto não-volátil, é crucial diferenciar os tipos de soluções:

Solução molecular: as partículas presentes na solução são moléculas.

Exemplo:

1 mol de C12H22O11 irá resultar em 1 mol de partículas na solução.

Solução iônica: as partículas presentes na solução são íons.

Exemplo:

1 mol de NaCl irá resultar em 2 mols de partículas em solução, sendo 1 mol de Na+ e 1 mol de Cl–:

NaCl → Na+ + Cl–

PRESSÃO DE VAPOR

A evaporação é um fenômeno comum em sistemas abertos e fechados. Porém, em sistemas fechados, a evaporação irá depender de um fator denominado pressão de vapor.

Em sistemas fechados, conforme a evaporação acontece, as moléculas que se encontram no estado gasoso irão exercer uma pressão sobre a superfície líquida da solução. Essa pressão é chamada de pressão de vapor. Isso irá fazer com que se tenha um limite na evaporação. Quando esse limite é atingido, o sistema entra em equilíbrio, as fases líquida e gasosa coexistem, e a pressão será máxima.

A pressão de vapor pode ser entendida como uma medida de volatilidade. Quanto maior a pressão de vapor, mais volátil é a substância; e quanto menor, menos volátil.

OBSERVAÇÃO 

Para que um líquido entre em ebulição é preciso que a pressão de vapor se iguale com a pressão ambiente. Assim, quanto menor for a pressão de vapor, maior o ponto de ebulição da substância.

Vale observar que, mudando-se a pressão de vapor, altera-se também o ponto de ebulição da solução.

A pressão de vapor das substâncias irá depender do tipo de ligação intermolecular que as moléculas desta exercem entre si.

Observe que o NaCl, por ser uma substancia iônica, apresenta maior ponto de ebulição, e portanto, menor pressão de vapor.

Já o álcool, por apresentar interações intermoleculares do tipo ligação de hidrogênio, apresenta ponto de ebulição alto (porém, menor que o de substancia iônicas). Assim, sua pressão de vapor é maior que a do cloreto de sódio.

Por fim, o éter, por apresentar um tipo de interação intermolecular mais fraca que as demais (dipolo-dipolo) irá apresentar maior pressão de vapor.

OBSERVAÇÃO

Quanto maior a pressão de vapor → menor o ponto de ebulição → maior a volatilidade

FATORES QUE INFLUENCIAM NA PRESSÃO DE VAPOR

Temperatura: Quanto maior a temperatura de um líquido, maior será sua facilidade em evaporar. Com isso, a pressão de vapor aumenta.

Natureza das interações: Quanto mais fracas as interações intermoleculares que mantém as moléculas de um líquido unidas, maior será sua pressão de vapor, já que seu grau de evaporação será maior.

TONOSCOPIA

É a diminuição da pressão de vapor pela adição de um soluto não volátil. Quanto maior a quantidade de partículas dissolvidas, menor a pressão de vapor.

EBULIOSCOPIA

É a elevação do ponto de ebulição pela adição de um soluto não volátil. Essa propriedade é decorrente da tonoscopia, uma vez que a adição de soluto não volátil ocasiona uma diminuição na pressão de vapor – aumentado, consequentemente, o ponto de ebulição.

Exemplo: a adição de cloreto de sódio à água faz com que a ebulição da mesma ocorra acima de 100 ºC. As partículas decorrentes da dissociação do sal (Na+ e Cl-) retém as moléculas de água, dificultando a vaporização.

Cabe frisar que, quanto maior a concentração, maior a quantidade de partículas em solução, aumentando o efeito ebulioscópico.

CRISPOCOPIA

É a diminuição da temperatura de congelamento de um líquido pela adição de um soluto não volátil. As partículas dispersas em solução dificultam o processo de congelamento.

Exemplo: a adição de sal grosso ao gelo diminui o ponto de congelamento da água. Isso é útil quando se deseja fazer com que bebidas imersas no gelo resfriem mais rapidamente.

OBSERVAÇÃO

Em países muito frios ou muito quentes é indicado que as pessoas adicionem à água dos radiadores (responsáveis pela refrigeração de motores) uma substância chamada aditivo. Os radiadores são usados como resfriadores dos motores. Os aditivos são solutos não voláteis, e ao serem adicionados à água, alteram suas propriedades. Em países quentes, o aditivo faz com que o seu ponto de ebulição da água aumente, o que retarda a sua ebulição. Em países muito frios, a presença do aditivo faz com que se reduza o ponto de congelamento, impedindo que a água congele.

PRESSÃO OSMÓTICA

É o estudo da elevação da pressão osmótica de um líquido em função da adição de um soluto não volátil. A pressão osmótica é um fenômeno que se opõe à osmose, dificultando sua ocorrência. A osmose pode ser definida como a passagem de solvente de uma solução menos concentrada (mais diluída) para uma mais concentrada, através de uma membrana semipermeável. A passagem de solvente se encerra com quando as concentrações em ambos os lados se igualam.

A pressão osmótica (π) é a pressão externa necessária para que se evite a ocorrência do fenômeno de osmose. Qualitativamente, a pressão osmótica (π) pode ser definida como:

π = M ⋅ R ⋅ T ⋅ i

Onde:

M = concentração molar (mol⋅L-1);

T = temperatura (K)

R = 0,082 atm . L⋅mol-¹⋅K-¹

i = fator de Van’t Hoff, que é igual ao número de mols de partículas em solução. Em soluções moleculares, o valor de i será sempre igual a 1.

EXERCÍCIOS RESOLVIDOS

01. (UEMG) Ebulioscopia é a propriedade coligativa, relacionada ao aumento da temperatura de ebulição de um líquido, quando se acrescenta a ele um soluto não volátil.
Considere as três soluções aquosas a seguir:

Solução A = NaCl 0,1 mol/L
Solução B = sacarose 0,1 mol/L
Solução C = CaCl² 0,1 mol/L

As soluções foram colocadas em ordem crescente de temperatura de ebulição em

a) C, A, B.
b) B, A, C.
c) A, B, C.
d) C, B, A.

Resolução: B

A solução A é iônica, logo, o NaCl em meio aquoso irá sofrer dissociação:

NaCl(s) → Na+(aq) + Cl-(aq)

1 mol 1 mol 1mol

0,1 mol 0,1 mol 0,1 mol

Logo, serão formados 0,2 mols de partículas em solução.

A solução B é molecular, logo, não sofre dissociação/ ionização. Ou seja, se a concentração é 0,1 mol/L, serão formados 0,1 mol de partículas.

A solução C é iônica, logo, o CaCl² em meio aquoso irá sofrer dissociação:
CaCl²⁽ˢ⁾ → Ca²⁺(aq) + 2 Cl-(aq)
1 mol 1 mol 1mol
0,1 mol 0,1 mol 0,2 mol

Logo, serão formados 0,3 mols de partículas em solução.

Quanto maior o número de partículas em solução, maior o efeito ebulioscópico, ou seja, maior a temperatura de ebulição. Sendo assim, em termos de temperatura de ebulição, tem-se: C > A > B, uma vez que há, respectivamente, 0,3 mols, 0,2 mols e 0,1 mols de partículas em solução, respectivamente.

Em ordem crescente de temperatura de ebulição: B, A, C.

02. (UECE) A purificação da água através do processo de osmose é citada, em 1624, na obra Nova Atlântida, de Francis Bacon (1561-1626). A dessalinização de uma solução de sulfato de alumínio pelo processo citado acima ocorre utilizando-se uma membrana semipermeável. Considerando a concentração em quantidade de matéria da solução 0,4 mol/L, 0 admitindo-se o sal totalmente dissociado e a temperatura de 27 ºC, a diferença da pressão osmótica que se estabelece entre os lados da membrana no equilíbrio, medida em atmosferas, é

a) 39,36.
b) 49,20.
c) 19,68.
d) 29,52.

Resolução: B

O cálculo da pressão osmótica é feito por meio da seguinte expressão:
π = i ⋅ M ⋅ R ⋅ T

Antes de aplicar na fórmula, deve-se levar em consideração que o sulfato de alumínio é um composto iônico, e sofrerá dissociação em meio aquoso:

Al²(SO⁴)³⁽ˢ⁾ ➝ 2 Al³⁺ (aq) + 3 SO4²⁻(aq)
   1 mol               2 mol              3 mol

Note que após a dissociação foram formados 5 mols de partículas em solução. Logo, tem-se que i = 5.

Aplicando os dados na expressão:

π = i ⋅ M ⋅ R ⋅ T
π = 5 ⋅ 0,4 ⋅ 0,082 ⋅ (273 + 27)
π = 49,20 atn