Propriedades Coligativas
Através da aplicação das propriedades coligativas, é possível se determinar as massas moleculares. Em muitos casos as propriedades de uma solução podem ser consideradas como sendo as do solvente puro, modificadas pela presença das moléculas do soluto.
Nestes casos o efeito sobre as propriedades do solvente depende do número de moléculas do soluto presentes, numa certa quantidade de solvente e não das propriedades específicas do soluto. Assim as alterações nos pontos de fusão (ou congelamento), ebulição e pressão de vapor de uma solução, depende principalmente do número de partículas implicadas.
PRESSÃO DE VAPOR
A pressão de vapor aumenta com a temperatura e quanto maior é a pressão a uma mesma temperatura, mais volátil é o líquido.
Vaporizando-se um líquido no interior de uma câmara barométrica do tipo Torricelli, até ser atingido o equilíbrio líquido-vapor, o abaixamento da coluna de mercúrio mede a pressão de vapor à temperatura da experiência.
Um líquido entra em ebulição à temperatura em que a sua pressão de vapor iguala-se à pressão exterior. Assim, a 100ºC a água tem pressão de vapor igual a 1 atm. Portanto, a 1 atm a água entra em ponto de ebulição a 100ºC.
A maioria dos sólidos fundem-se com expansão de volume, o gelo é uma das poucas exceções, funde-se com contração do volume. O ponto de fusão do gelo aumenta com a diminuição da pressão, e vice-versa. Para a maioria dos sólidos, o ponto de fusão aumenta com o aumento da pressão e vice-versa. As variações dos Pontos de Fusão são insignificantes com a variação de pressão, porque no equilíbrio sólido-líquido não há participante gasoso.
O ponto de ebulição de todas as substâncias aumenta com o aumento da pressão e vice-versa. As variações dos Pontos de Ebulição são significativas com a variação de pressão, porque no equilíbrio líquido-vapor há participante gasoso.
PRESSÃO DE VAPOR DE UM LÍQUIDO PURO
Um recipiente contendo água líquida, depois de algum tempo evapora, ao fecharmos o recipiente , a evaporação não ocorrerá com a mesma intensidade. Agora a fase líquida estará em permanente contato com a fase vapor. Nesse momento o líquido está em equilíbrio dinâmico com o vapor.
Aqui 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 uma certa temperatura.
Quanto maior a temperatura, maior a pressão de vapor de uma substância.
Quanto mais volátil de 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
(PONTO DE EBULIÇÃO MENOR)
Líquidos diferentes possuem pressões de vapor diferentes, conseqüência 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.
PRESSÃO 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.
CURIOSIDADES
As panelas de pressão são projetadas para reter boa parte do vapor de água, aumentando a pressão interna. A água permanece líquida, acima de 100° C e, em virtude da alta temperatura, os alimentos cozinham mais rápido.
A água ferve sem necessidade de aquecimento em grandes altitudes. A 27.000m de altitude, a água entra em ebulição a 0° C.
Quando patinamos no gelo, de fato os patins deslizam sobre uma fina camada de água líquida, essa camada se forma devido à pressão exercida pelas lâminas dos patins, pressão essa que provoca a fusão do gelo.
EBULIOSCOPIA
Como vimos um líquido ferve à temperatura na qual sua pressão de vapor é igual à pressão atmosférica.
Caso seja necessário reduzir a temperatura de ebulição de um liquido, basta diminuir a pressão exercida sobre ele.
Ao se adicionar um soluto (não volátil e molecular) à água pura, a temperatura de ebulição do solvente na solução aumenta.
TONOSCOPIA:
Como vimos a pressão de vapor aumenta com o aumento da temperatura. Quando a pressão de vapor se iguala a pressão atmosférica , o líquido entra em ebulição.
Quanto mais volátil o líquido, maior será sua pressão de vapor, assim a pressão de vapor de um líquido indica sua volatilidade.
A pressão de vapor de uma solução a cada temperatura diminui como resultado da presença de um soluto e assim é necessário aquecer a solução a uma temperatura mais alta, a fim de alcançar seu ponto de ebulição
Ou seja, ao adicionar soluto à solução a temperatura de ebulição diminui.
ABAIXAMENTO DO PONTO DE CONGELAMENTO
CRIOSCOPIA
A Temperatura de início de congelamento do solvente de uma solução É SEMPRE MENOR que a temperatura de início de congelamento do solvente puro. Uma utilidade prática do abaixamento da temperatura de congelamento é a utilização de água e etilenoglicol no radiador de carros de países de clima frio, a mistura pode baixar a temperatura até -35° C, utilizando água pura a temperatura mínima seria de 0°C. A água dos oceanos, é uma solução que contém diversos solutos , dentre os quais o cloreto de sódio. Rios e lagos de água doce também possuem solutos, mas em bem menor concentração . A temperatura de início de congelamento das águas dos oceanos É MENOR que a temperatura de início de congelamento das águas de rios e lagos, mas POR QUE ? Como vimos a temperatura de início de congelamento de qualquer solução é sempre menor que a temperatura de início de congelamento do solvente puro e QUANTO MAIOR A CONCENTRAÇÃO DA SOLUÇÃO, MENOR SUA TEMPERATURA DE INÍCIO DE CONGELAMENTO.
Uma utilidade prática do abaixamento da temperatura de congelamento é a utilização de água e etilenoglicol no radiador de carros de países de clima frio, a mistura pode baixar a temperatura até -35° C.
PRESSÃO OSMÓTICA
Dois líquidos podem aparecer separados por uma membrana semipermeável.
Uma membrana semipermeável é uma barreira fina que permite a passagem de certas espécies atômicas, mas de outras não. Neste caso, ela permite a passagem de moléculas do solvente em ambas as direções, mas é impermeável para partículas de soluto)
OSMOSE
Fenômeno que permite a passagem do solvente do meio mais diluído para o meio mais concentrado através de uma membrana permeável é denominado osmose.
Assim, para ocorrer osmose, as concentrações das partículas de soluto devem ser diferentes nos dois líquidos.
Curiosidades: Para fazermos carne seca, adicionamos sal à carne. O cloreto de sódio (sal de cozinha) retira a água da carne por osmose , impedindo o crescimento de microorganismos.
Conceito do Método Ebuliométrico de Determinação de Massas Moleculares
As propriedades coligativas podem ser aproveitadas na determinação do peso molecular de novas substâncias, visto que, se sabe que 1 mol de um eletrólito não volátil faz abaixar o ponto de congelamento de 1000,0 gramas de água de 1,86ºC e elevar o ponto de ebulição de 0,52 ºC. Para determinar o peso molecular de uma substância, prepara-se uma solução de uma massa conhecida da substância em questão, em uma massa também conhecida de água e determina-se cuidadosamente o ponto de ebulição.
Com os dados calcula-se o peso da substância que seria necessário para alterar o ponto de congelamento (ou ebulição) de 1000,0 gramas de água de 1,86ºC (ou 0,52ºC). Essa massa (em gramas) é o peso molecular, mudando a unidade de grama para u.m.a., obtém-se o peso molecular.
Conceito do Método Criométrico de Determinação de Fórmulas Moleculares
O naftaleno (C10H8) funde a 80,1ºC e este ponto de fusão abaixo de 7,0ºC quando 1 mol de soluto está dissolvido em 1000,0 g de naftaleno. Não apenas o abaixamento do ponto de congelamento para o naftaleno é maior do que para a água, mas também muitas substâncias insolúveis na água são solúveis no naftaleno. Isto significa que ele pode ser usado como solvente para determinações de peso molecular.
Autoria: Izaque Satil de Andrade
