PROPRIEDADES COLIGATIVAS

Professora Ana Cristina Félix Vieira Dias

anacristina.quimica@gmail.com

Fev.2014

PROPRIEDADES COLIGATIVAS

1 - Pressão de vapor

Pressão de vapor de um líquido é a pressão exercida pelos vapores liberados pelo líquido após atingido o equilíbrio. Também é chamado pressão máxima de vapor.

 

Observe a tabela abaixo de pressão de vapor de três líquidos.

1.PRESSÃO DE VAPOR

Características de pressão de vapor Quanto mais volátil o líquido, maior sua pressão de vapor. A uma

mesma temperatura o éter apresenta pressão de vapor maior que a água, pois o éter é mais volátil.

Quanto maior a temperatura, maior é a pressão de vapor. A pressão de vapor da água é de 4,6 mmHg a 0ºC e de 760 mmHg a 100ºC.

PRESSÃO DE VAPOR E MUDANÇA DE ESTADO Um líquido entra em ebulição (“ferve”) à temperatura em que a

sua pressão de vapor iguala-se à pressão atmosférica local. Assim, a 100°C, as porções de vapor formadas no interior do líquido têm pressão de vapor igual a 1 atm, ou seja, a pressão de vapor no interior do líquido se iguala à pressão externa, fazendo com que o vapor consiga atravessar o líquido e chegar à superfície.

PRESSÃO DE VAPOR E MUDANÇA DE ESTADO A maioria dos sólidos funde-se com expansão de volume. O gelo é

uma das poucas exceções, fundindo-se com contração de volume. Tanto que se você esquecer uma garrafa cheia de água no congelador, há o risco de ela se quebrar, o líquido congelado ocupa todo o espaço de seu interior e, quando descongela, aparece um espaço vazio na garrafa.

PRESSÃO DE VAPOR E MUDANÇA DE ESTADO O ponto de fusão (PF) quase não sofre com a variação da

pressão, porque no equilíbrio sólido-líquido não há participante gasoso. Para a maioria dos sólidos, o PF aumenta com o aumento da pressão, exceto o PF do gelo, que aumenta com a diminuição da pressão.

O ponto de ebulição (PE) se modifica conforme a variação da pressão, porque no equilíbrio líquido-vapor há participante gasoso e, quanto maior a pressão, maior o PE.

PONTO TRIPLO

Ponto triplo de uma substância é a demonstração do equilíbrio entre os três estados físicos sólido líquido vapor.Somente a uma determinada temperatura e pressão, que variam de uma substância para outra, esse equilíbrio triplo é estabelecido. No caso da água, esse equilíbrio se estabelece a, e somente a, 0,01°C e 4,58 mmHg.

PONTO TRIPLO

Não existe líquido a uma pressão inferior à do respectivo ponto triplo. Assim, não existe água líquida a uma pressão menor que 4,58 mmHg.

A uma pressão inferior à do ponto triplo, ocorre somente o equilíbrio sólido   vapor (sublimação). A substância que sublima à pressão ambiente tem a pressão do ponto triplo acima da pressão ambiente (1 atm ao nível do mar). Exemplo: gelo seco ou CO2 (s).

2. TONOSCOPIA O estudo desta propriedade se sobressai o cientista francês

François Marie Raoult (1830 - 1901) que analisou a relação entre a pressão de vapor e a concentração de uma solução, chegando a Lei de Raoult conhecida nos dias de hoje.

Tal enunciado diz que: "A pressão de vapor de uma solução (P2) é igual ao produto da pressão de vapor do solvente (P0) pela fração molar do solvente (x2) na solução".

LEI DE RAOULT Então: P2 = P0. x2 (Lei de Raoult)

Esta propriedade coligativa corresponde à diminuição da pressão de vapor de um líquido provocada pela presença de um soluto não-volátil (sal, açúcar, etc). Tudo se passa como se as partículas dispersas do soluto "segurassem" as moléculas do líquido, impedindo-as de passarem para a fase de vapor.

3. CRIOSCOPIA A crioscopia é também uma propriedade coligativa e indica o abaixamento

do ponto de congelamento de um líquido, provocado pela presença de um soluto não volátil.

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 porque há mais soluto dissolvido nos oceanos que nos rios.

4. EBULIOSCOPIA A ebulioscopia é a propriedade coligativa correspondente à

elevação do ponto de ebulição de um líquido provocada pela presença de um soluto não-volátil. Ela não depende da natureza das partículas dispersas do soluto, mas unicamente do número de partículas por unidade de massa do solvente. Assim, soluções de mesma molalidade de solutos não-voláteis diferentes têm o mesmo PF e PE, desde que sejam moleculares e o solvente seja o mesmo.

A Lei de Raoult diz que: "A elevação do ponto de ebulição de um líquido, provocada pela presença de um soluto não-volátil, é diretamente proporcional à molalidade da solução".

VOLATILIDADES DOS LÍQUIDOS Vejamos nessa tabela, levando-se em conta a volatilidade: quanto

mais volátil for o líquido, maior será sua pressão de vapor e, conseqüentemente, menor o seu ponto de ebulição.

MEMBRANA SEMI-PERMEÁVEL Uma membrana semipermeável é

uma barreira fina que permite a passagem de certas espécies atômicas, mas de outras não. Ela permite a passagem de moléculas de solvente em ambas as direções, mas é impermeável para partículas de soluto.  

No entanto, é possível aplicar uma pressão externa (π) sobre a solução, conforme o desenho, capaz de equilibrar as diferenças de pressões iniciais, sem que ocorra passagem de moléculas de solvente para a solução. Essa pressão é denominada de pressão osmótica (p) e depende apenas da temperatura e da quantidade de soluto presente na solução. Pressão osmótica de uma

solução é a pressão mínima que, aplicada à solução, impede a osmose quando o solvente e a solução estão separados por uma membrana semipermeável.

5. OSMOSE Osmose é o fenômeno que

permite a passagem de um solvente para a sua solução ou a passagem do solvente de uma solução mais diluída para uma solução mais concentrada através de uma membrana semipermeável. Assim, para ocorrer osmose, as concentrações das partículas de soluto devem ser diferentes nos dois líquidos.

CURIOSIDADES

Em cidades como São Paulo, Curitiba, Belo Horizonte, Brasília e outras que não estão ao nível do mar, a água “ferve” abaixo de 100°C. Quanto maior a altitude local, menor a pressão atmosférica, o que diminui a temperatura de ebulição do líquido.

Para fazermos carne seca, adicionamos sal à carne. O cloreto de sódio (sal de cozinha - NaCl) retira a água da carne por osmose, impedindo o crescimento de microorganismos.

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 27.000 m de altitude, a água entra em ebulição naturalmente, a temperatura ambiente.

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, que provoca a fusão do gelo.

CURIOSIDADES Coloca-se sal na água para cozinhar o macarrão porque isso eleva a

temperatura de ebulição, reduzindo substancialmente o tempo de cozimento da massa. Dessa maneira, a pasta fica, como dizem os italianos, al dente. Esse fenômeno é chamado de ebulioscopia.

Uma aplicação prática do abaixamento da temperatura de congelamento é a utilização de água e etilenoglicol no radiador de carros em países de clima frio. Essa mistura pode baixar a temperatura de congelamento para até -35° C, enquanto com água pura a temperatura mínima seria de 0°C.

A adição de sal (NaCl) ao gelo picado facilita o congelamento, pois forma uma mistura eutética (isto é, uma mistura que, no processo de fusão, como exceção, comporta-se como se fosse uma substância pura - a temperatura mantém-se inalterada do início ao fim da fusão), que se funde à temperatura constante de -22°C. No contato do gelo com o sal, uma parte do gelo se funde porque a temperatura deste está mais alta que a do ponto de fusão da mistura eutética, e como esse processo é endotérmico (ou seja, absorve calor do meio externo), isso ajuda a baixar a temperatura da mistura gelo + sal.

REFERÊNCIAS

FELTRE, Ricardo. Química. 2. ed. São Paulo: Moderna, 1982. p. 93-96.

CRUZ, Roque. Experimentos de química em microescala. 2. ed. São Paulo: Scipione, 1995. p. 42.

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