Propriedades Coligativas 1b2a4g

Prof. Fábio Alexandre Assunto: Propriedades Coligativas Definição: Propriedades Coligativas; Pressão máxima de vapor; Pressão máxima de vapor e o ponto e ebulição; Diagrama de fases

PROPRIEDADES COLIGATIVAS São propriedades que independem da natureza das substâncias, mas dependem do número de partículas presentes de um soluto não volátil na solução. As propriedades coligativas só dependem do numero de partículas e não da sua natureza.. Quando adicionamos um soluto não volátil a um solvente, a solução obtida apresenta propriedades diferentes do solvente puro, as quais são denominadas propriedades coligativas. São elas: 1. 2. 3. 4.

Tonoscopia ou tonometria; Ebulioscopia ou ebuliometria; Crioscopia ou criometria; Pressão osmótica.

Esses fenômenos podem ser explicados pelas interações que ocorrem entre as partículas do soluto e as moléculas do solvente, estas interações dificultam a agem do solvente para o estado de vapor, assim como o seu congelamento. Pressão Máxima de Vapor A pressão Máxima de Vapor de um líquido é a pressão exercida por seus vapores quando estes estão em equilíbrio com a fase líquida e de vapor numa dada temperatura.

A temperatura constante, a concentração das moléculas no estado de vapor não varia com o tempo. E assim a pressão exercida pelo vapor sobre o líquido permanece constante.

Observe a tabela:

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Água(l)  água(v) Álcool(l)  álcool(v) Éter(l)  éter(v)

Pressão Máxima Vapor (P) a 20ºC 17,5 mmHg 44 mmHg 442 mmHg

de

Líquidos diferentes, numa mesma temperatura, apresentam diferentes pressões máximas de vapor, então podemos concluir nesta tabela que o éter é o mais volátil, pois apresenta a maior pressão máxima de vapor e as suas interações intermoleculares devem ser as mais fracas, enquanto a água deve possuir as interações intermoleculares mais fortes e sendo assim a substancia menos volátil. A pressão máxima depende da temperatura da experiência e da natureza do liquido.  Líquidos diferentes dão origem a curvas diferentes;  Líquidos mais voláteis que a água terão curvas acima da curva da água. Quando se dissolve um soluto não volátil em um liquido, a pressão máxima de vapores do liquido diminui, conseqüentemente a solução fica rebaixada em relação à do liquido puro. A uma mesma temperatura líquido diferentes apresentam diferentes pressões máximas de vapor. A pressão máxima de vapor de um líquido aumenta com a elevação da temperatura. A pressão máxima de vapor e o ponto de ebulição Um liquido ferve à temperatura na qual a pressão máxima de vapor se iguala a pressão exercida sobre a sua superfície, ou seja, a pressão atmosférica. E-mail: [email protected]

Ponto de ebulição normal é aquele que ocorre ao nível do mar, ou seja, pressão atmosférica de 1 atm(760mmHg). Quanto maior a altitude menor a pressão atmosférica, sendo assim em locais acima do nível do mar a água ferve a uma temperatura menor que 100ºC, uma conseqüência imediata deste fenômeno é que os alimentos precisam de mais tempo para serem cozidos. Diagrama de Fases È o gráfico que demonstra as condições sob as quais uma fase pode ser transformada em outra. Os três estados físicos podem coexistir em equilíbrio, em certas condições de pressão e temperatura, chamada ponto triplo.

Exercícios 01. (Unicamp-SP) Observe o diagrama de fases do dióxido de carbono, a baixo:. Considere uma amostra de dióxido de carbono a 1 atm de pressão e temperatura de –50 ºC e descreva o que se observa quando, mantendo a temperatura constante, a pressão é aumentada lentamente até

10 atm. Cada uma dessas curvas indica as condições de pressão e temperatura nas quais duas fases estão em equilíbrio. Diagrama de fases da água.

02. (UFPI) O ponto de ebulição é a temperatura na qual: a) a substância começa a ar do estado líquido para o gasoso. b) a pressão parcial do vapor do líquido é igual à do solvente. c) a pressão total de vapor do líquido é igual à do solvente. d) a pressão de vapor atinge o valor máximo. e) a pressão atmosférica é igual à pressão de vapor do líquido. Considere o diagrama de fases do dióxido de carbono (CO2):

Observe a analise de um diagrama de uma amostra de água cuja temperatura é mantida constante a 0ºC e a pressão sobre uma variação.

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Resolva as questões 3 a 7. E-mail: [email protected]

03. Em que estado físico se encontra o dióxido de carbono nos pontos I, II, III e IV? 04. Quais os estados físicos presentes nas curvas B — A, C — A, D — A?

07. (UFRGS-RS) Os pontos normais de ebulição da água, do etanol e do éter etílico são, respectivamente, 100 ºC, 78 ºC e 34 ºC. Observe as curvas, no gráfico, de variação da pressão de vapor líquido (Pv) em função da temperatura (T). As curvas I, II e III correspondem, respectivamente, aos compostos:

05. Indique a temperatura (ºC) e pressão (atm) em que o CO2 existe simultaneamente nos três estados físicos e dê o nome do ponto indicado pela letra A.

06. Por que o CO2 é um gás nas condições ambientes? 07. Por que não é possível conservar o CO2 sólido em geladeiras ou freezers comuns? 08. (Unisa-SP) A pressão de vapor de um líquido puro molecular depende: a) apenas da estrutura de suas moléculas. b) apenas da massa específica do líquido. c) apenas da temperatura do líquido. d) da estrutura de suas moléculas e da temperatura do líquido. e) da estrutura de suas moléculas e do volume do líquido. 05. (FEI-SP) Aquecendo água destilada, numa a aberta e num local onde a pressão ambiente é 0,92 atm, a temperatura de ebulição da água:

a) éter etílico, etanol e água. b) etanol, éter etílico e água. c) água, etanol e éter etílico. d) éter etílico, água e etanol. e) água, éter etílico e etanol. 08.(UFSC) A figura a seguir representa o diagrama de fase da água. Através desse diagrama, podemos obter importantes informações sobre o equilíbrio entre as fases; as linhas presentes representam a coexistência das fases: sólido – líquido, líquido – vapor e sólido – vapor. Com base no texto, some os itens corretos.

a) será inferior a 100 ºC. b) depende da rapidez do aquecimento. c) será igual a 100 ºC. d) é alcançada quando a pressão máxima de vapor saturante for 1 atm. e) será superior a 100 ºC. 06. (Fatec-SP) Quando um líquido se encontra em equilíbrio com seu vapor, devem-se cumprir as condições à temperatura constante: I. não há transferência de moléculas entre o líquido e o vapor. II. a pressão de vapor tem um valor único. III. os processos líquido a vapor e vapor a líquido processam-se com a mesma velocidade. IV. A concentração do vapor depende do tempo. Quais das seguintes condições são corretas? a) II e III b) I e III c) I, II e III d) II e IV e) I e II www.fabioalexandre.pro.br

01. A fase sólida é a fase mais estável, na região I do diagrama. 02. A fase mais estável, na região III do diagrama é a fase vapor. 04. No ponto B do diagrama, estão em equilíbrio as fases sólida e vapor. 08. No ponto A, estão em equilíbrio as fases sólida, líquida e vapor. 16. Na região II do diagrama, a fase mais estável é a líquida. E-mail: [email protected]

09. (Unifei-SP) Em um laboratório químico, um estudante muito desastrado derrubou ao mesmo tempo dois béqueres, um contendo 5 mL de água e outro contendo 5 mL de éter. Foi procurar um papel absorvente para enxugar os líquidos e, quando voltou, verificou que a área onde o éter havia sido derramado estava seca, enquanto ainda havia água espalhada pela bancada. Este aluno chegou às seguintes conclusões sobre o que observou, todas corretas, exceto: a) A água é menos volátil que o éter. b) As interações intermoleculares do éter são fracas e por isso ele evapora mais rápido. c) A pressão de vapor da água é menor que a do éter. d) O éter pega fogo. 10. (Vunesp) Comparando duas as, simultaneamente sobre dois queimadores iguais de um mesmo fogão, observa-se que a pressão dos gases sobre a água fervente na a de pressão fechada é maior que aquela sobre a água fervente numa a aberta. Nessa situação, e se elas contêm exatamente as mesmas quantidades de todos os ingredientes, podemos afirmar que, comparando com o que ocorre na a aberta, o tempo de cozimento na a de pressão fechada será: a) menor, pois a temperatura de ebulição será menor. b) menor, pois a temperatura de ebulição será maior. c) menor, pois a temperatura de ebulição não varia com a pressão. d) igual, pois a temperatura de ebulição independe da pressão. e) maior, pois a pressão será maior.

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Prof. Fábio Alexandre Assunto: Propriedades Coligativas Tonoscopia; Ebiloscopia; Crioscopia; Osmose.

A diluição de um solvente não volátil em um solvente provoca: a) Diminuição da pressão de vapor do solvente; b) A elevação do ponto de ebulição do solvente; c) O abaixamento do ponto de congelação do solvente. O efeito coligativo é a junção da pressão osmótica com os efeitos vistos acima. Pois o efeito coligativo só depende do número de partículas do soluto dissolvida. Classificação de um Soluto quanto a Natureza do Solvente a) Solução Molecular Todas partículas dissolvidas são moléculas, o soluto não sofre ionização. Ex. um mol de sacarose (C12H22O11) neste caso temos 6,02. 1023 moléculas de sacarose, soluto, ou um total de 6,02. 1023 de partícula do soluto. b) Soluções Iônicas As partículas presentes na solução são íons. São resultantes da dissociação de uma substância iônica ou da ionização de ima substância molecular.

Nº de Partículas em Sol. = nº partículas dissolvidas . i

O fator de correção pode ser calculado pela expressão: I = 1 + α.( q – 1) Onde: α = grau de ionização ou dissociação; q = nº total de íons liberados na ionização ou dissociação Tonoscopia ou Tonometria È o estudo da diminuição da pressão máxima de vapor de um solvente, provocada pela adição de um solvente não volátil. Quanto maior for o numero de partículas do soluto não volátil na solução, maior será o abaixamento absoluto da pressão máxima de vapor. Este fenômeno ocorre graças a pressão máxima de vapor de uma solução formada por um soluto, não volátil, ser menor que em um solvente puro, pois as interações entre as partículas do soluto e as moléculas do solvente diminuem as saídas destas ultimas. Esquematicamente, podemos representar:

O número de partículas de soluto existente na solução vai depender: Do número de íons presentes em cada fórmula do composto; Do grau de ionização ou dissociação deste composto a uma dada temperatura. Fator de Correção de Van’t Hoff Permite calcular o numero de partículas em uma solução iônica. www.fabioalexandre.pro.br

A adição de um soluto não volátil a um dado solvente, provoca a diminuição da pressão máxima de vapor. Essa variação (ΔP) é denominada abaixamento absoluto da pressão máxima de vapor ΔP = P2 – P. E-mail: [email protected]

Lei de Raoult O abaixamento absoluto da pressão máxima de vapor (ΔP) é igual ao produto da pressão máxima de vapor do solvente (P2) e da fração molar do soluto (X1). Matematicamente, temos: ΔP = X1.P2 Outra maneira de calcular é relacionando coma molalidade da solução. Δte = Elevação da temperatura de Ebulição.

P = Kt W Po

1000m1 W= MM 1.m2

Po é a pressão máxima de vapor do liquido puro P é a pressão máxima de vapor da solução Po – P = P é o abaixamento absoluto da pressão máxima de vapor da solução

P é o abaixamento relativo da pressão máxima de P vapor da solução

m2 onde M2 1000

Δte = te – te2 te2 = temperatura de ebulição do solvente puro. te = temperatura de ebulição do solvente na solução. Crioscopia ou Criometria É o estudo da diminuição da temperatura de congelamento de um solvente em uma solução.

massa molar do solvente

Diminuindo a pressão de vapor do solvente, devido a adição de um soluto, leva a diminuição da temperatura de congelamento

OBS: em soluções diluídas podemos considerar a molalidade com a molaridade, então temos

Δtc = abaixamento congelamento

Constante Tonoscopica Kt =

temperatura

de

Δtc = tc2 - tc

P = Kt ɱ Po Para soluções iônicas devemos inserir o fator de correção, então teremos:

P = X1 i P2

da

P = Xt ɱ. i P2

tc2 = temperatura de congelamento do solvente puro tc = temperatura de congelamento do solvente na solução. Graficamente, podemos representar o efeito ebulioscopico e crioscopico.

Ebulioscopia ou Ebuliometria É o estudo da ebulição da temperatura de ebulição de um liquido, ocasionada pela dissolução de um solvente não – volátil.

A diminuição da pressão máxima de vapor de um solvente pela adição de um soluto, leva a um aumento da temperatura de ebulição

De modo geral, temos: www.fabioalexandre.pro.br

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Quanto maior o numero de partículas do soluto não volátil na solução: Maior a elevação da temperatura de ebulição do solvente; Maior o abaixamento da temperatura de congelamento do solvente. Osmose É a agem do solvente para uma solução ou a agem do solvente de uma solução diluída para outra mais concentrada, por meio de uma membrana semi-permeavel.

Pressão Osmotica (π) É a pressão externa que deve ser aplicada a uma solução para evitar sua diluição (osmose). Matematicamente, podemos relacionar a pressão osmótica (π) com a molaridade (ɱ) e a temperatura na escala kelvin. π = ɱ.R.T onde R = 0,082 atm.L. mol -1.K-1 ou 62,3 mmHg L. mol 1 .K-1

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