Propriedades Coligativas

Propriedades Coligativas são aquelas propriedades das substâncias puras que são modificadas quando se adiciona um soluto não volátil a elas.

Essas propriedades, portanto, não são explicadas pela natureza da substância, mas sim pela quantidade de suas moléculas, partículas ou átomos.

Existem quatro propriedades coligativas

-Tonoscopia-Ebulioscopia-Crioscopia-Osmose

As propriedades dos solventes modificadas são:

Pressão de vapor – Efeito Tonoscópico

Ponto de Ebulição – Efeito Ebulioscópico

Ponto de Fusão – Efeito Crioscópico

Pressão Osmótica – Efeito Osmoscóspico

O estudo das quatro propriedades coligativas permite responder e entender questões como:

• Por que se acrescenta sal ao gelo para gelar cerveja em lata?

• Por que, acrescentando sal ou açúcar a uma quantidade de água que está iniciando fervura, ela para de ferver?

• Por que as águas dos oceanos não congelam totalmente, mesmo em locais muito frios, com a temperatura abaixo de 0°C?

• O que acontece quando se coloca sal sobre um pedaço de carne?

• O que acontece com um pedaço de fruta desidratada dentro de um recipiente com água?

• Por que o peixe do rio não consegue sobreviver no mar e vice-versa?

TonoscopiaTambém denominada de Tonometria, esta propriedade coligativa estuda a diminuição da pressão máxima de vapor de um solvente causada pela adição de um soluto não-volátil.

Fórmula para o cálculo da Tonoscopia:

Δp = P2 – P, onde:

P = pressão de vapor da soluçãoP2 = pressão de vapor do solvente

A tonoscopia é uma propriedade coligativa que ocasiona o abaixamento da pressão de vapor de um líquido, quando a ele se adiciona um soluto não-volátil.

Se adicionarmos um soluto não-volátil em solvente, ocorre a diminuição da pressão de vapor e consequentemente, demora mais tempo para evaporar.  A pressão de vapor de um solvente puro sempre será maior do que a pressão de vapor de uma solução. Com a adição das partículas do soluto intensificam-se as forças atrativas moleculares e diminui a pressão de vapor do solvente.

Quanto maior for o número de mols do soluto não-volátil na solução, maior será o abaixamento da pressão máxima de vapor.

Se adicionarmos um soluto não-volátil em solvente, ocorre a diminuição da pressão de vapor e consequentemente, demora mais tempo para evaporar.  

A pressão de vapor de um solvente puro sempre será maior do que a pressão de vapor de uma solução. 

Com a adição das partículas do soluto intensificam-se as forças atrativas moleculares e diminui a pressão de vapor do solvente.

Sabe-se que toda solução tende a um equilíbrio, e este pode ser atingido se considerarmos a Lei de Raoult: a pressão de vapor de um solvente em uma solução é igual ao produto da pressão de vapor do líquido puro presente nesta solução, se considerarmos a fração molar do líquido.

Veja a fórmula que permite calcular esse princípio:p2 = p0 • x2

Onde:p2 = pressão de vapor do líquido na soluçãop0 = pressão de vapor no líquido purox2 = fração molar do líquido na solução

Exercício

A pressão de vapor da água pura é de 6,4 kPa a 25 °C. Qual será a pressão de vapor de uma solução à mesma temperatura que possui 0,8 mol de glicose em 4,0 mol de água?

Ebulioscopia

Ebulioscopia ou Ebuliometria é a propriedade coligativa que estuda a elevação da temperatura de ebulição do solvente em uma solução.

Para que um líquido entre em ebulição é necessário aquecê-lo até que a pressão de vapor fique igual à pressão atmosférica, até aí tudo bem, mas quando existem partículas insolúveis em meio ao solvente o processo é dificultado, a Ebulioscopia surge então para explicar este fenômeno.

A fórmula usada para o cálculo é:

Δte = Te2 - Te, onde:

Te = temperatura de ebulição da soluçãoTe2 = temperatura de ebulição do solvente

Um exemplo de Ebulioscopia surge no preparo do café: quando adicionamos açúcar na água que estava prestes a entrar em ebulição. Os cristais de açúcar antes de serem dissolvidos pelo aquecimento constituem partículas que retardam o ponto de ebulição da água, ou seja, o líquido vai demorar um pouco mais a entrar em ebulição.

Fator de Van’t Hoff

O Fator de Van’t Hoff (i) é utilizado para calcular e analisar os efeitos coligativos em soluções iônicas. É definido como “a relação feita entre o número total de partículas finais em relação às iniciais nas soluções iônicas”.

Pode ser expresso matematicamente pela fórmula:

i = 1 + a (q – 1).

O Fator de Van’t Hoff (i) é utilizado para calcular e analisar os efeitos coligativos (alteração das propriedades físicas - como temperatura de fusão e ebulição - de solventes, ao se adicionar um soluto não volátil), em soluções iônicas.

Em soluções moleculares, a quantidade de moléculas dissolvidas é a mesma de moléculas adicionadas.

Por exemplo, se adicionarmos 100 moléculas de açúcar (C12H22O11) na água, serão dissolvidas 100 moléculas exatamente.

Em soluções iônicas, no entanto, este valor varia, pois as moléculas sofrem dissociação iônica (ou ionização).

Um exemplo é uma solução de cloreto de sódio (NaCl – sal de cozinha). Se for adicionado 1 mol de NaCl na água, teremos no final 1 mol de partículas de Na+ e 1 mol de partículas de Cl-, conforme mostra a equação de ionização do sal abaixo:

NaCl   → Na+(aq)  +  Cl-

(aq)

1 mol    →    1 mol    + 1 mol   } 2 mols   

Este número de partículas finais pode também triplicar, e assim por diante, dependendo do sal utilizado.

Assim, a relação feita entre o número total de partículas finais em relação às iniciais nas soluções iônicas é o fator de Van’t Hoff (i):

i = _número total de partículas finais____      número total de partículas iniciais

Exercício

Digamos que você possui as seguintes amostras:Água pura.Solução aquosa de glicose a 0,2 mol/L.Solução aquosa de glicose a 0,4 mol/L.A ordem crescente de temperatura de ebulição dessas amostras é dada por:

a)      I > II > IIIb)      III > II > Ic)      III < II < Id)     I < II < IIIe)      I < III < II

CrioscopiaTambém conhecida como Criometria, a Crioscopia estuda a diminuição do ponto de congelamento de um líquido causado pelo soluto não-volátil.

A fórmula que permite calcular essa propriedade é a seguinte:

Δtc = Tc2 - Tc, onde:Tc = temperatura de congelamento da soluçãoTc2 = temperatura de congelamento do solvente

A Crioscopia pode ser explicada assim: quando se adiciona um soluto não-volátil a um solvente, as partículas deste soluto dificultam a cristalização do solvente dando origem à propriedade descrita.

Exemplo: o ponto de congelamento da água pura é superior ao da água poluída, por quê? A água poluída possui partículas não-voláteis que dificultam o congelamento deste líquido, já a água purificada, isenta de qualquer corpo estranho, chega à cristalização mais rapidamente.

Curiosidades

A temperatura de congelamento da água poluída é mais baixa do que o da água pura, pois nela estão presentes substâncias que a tornam uma solução, reduzindo assim o seu ponto de congelamento.

A água do mar (salgada) apresenta um ponto de congelamento inferior à água doce, dessa forma, são necessárias temperaturas muito inferiores para congelar uma amostra de água salgada do que aquelas necessárias para congelar uma amostra de água doce.

Um iceberg é composto por água doce, uma vez que a temperatura não é baixa o suficiente para congelar a água salgada.

Se utiliza sal (geralmente cloreto de sódio) para reduzir a temperatura de congelamento da água a assim fundi-la em avenidas cobertas de gelo, procedimento esse comum em cidades nas quais o inverno é muito intenso.

Exercício

Num congelador há cinco formas que contêm líquidos diferentes para fazer gelo e picolés de limão. Se as formas forem colocadas, ao mesmo tempo, no congelador e estiverem, inicialmente, a mesma temperatura, vai-se congelar primeiro a forma que contém 500 mL de:

a) água pura.b) solução, em água, contendo 50 mL de suco de limão.c) solução, em água, contendo 100 mL de suco de limão.d) solução, em água, contendo 50 mL de suco de limão e 50 g de açúcar.e) solução, em água, contendo 100 mL de suco de limão e 50 g de açúcar.

OsmoseOsmose é a passagem do solvente  de uma região pouco concentrada em soluto para uma mais concentrada em soluto, sem gasto de energia.

Você sabe por que a salada, certo tempo após ser temperada, se apresenta murcha?

Em razão da ação da osmose!

Este tipo de transporte passivo consiste na difusão de moléculas de água (solvente), predominantemente do meio com mais para o com menos concentração destas moléculas, por uma membrana semipermeável.

Pressão osmótica

Chama-se pressão osmótica a pressão que deve ser aplicada para evitar que o solvente atravesse uma membrana semipermeável.

O valor da pressão osmótica depende para cada solução, sendo que quanto maior a concentração da solução, maior será a pressão osmótica.

O cálculo da pressão osmótica pode ser realizado utilizando a seguinte fórmula:

π = M . R . T . i

Sendo que:

π = pressão osmótica;M = concentração em mol/L;R = constante universal dos gases;T = temperatura na escala absoluta (kelvin);i = fator de Van’t Hoff

De acordo com a comparação dos valores das pressões osmóticas de duas soluções, uma pode ser classificada em relação à outra da seguinte maneira:

Solução hipertônica: quando a sua pressão osmótica é maior que à da outra solução;

Solução hipotônica: quando a sua pressão osmótica é menor que à da outra solução;

Solução isotônica: quando a sua pressão osmótica é igual à da outra solução.

Portanto, quando se diz que uma bebida é isotônica, isso quer dizer que ela possui a concentração de sais minerais igual à concentração dos líquidos do nosso corpo, como o suor e o sangue.

O soro caseiro também se enquadra nisso. Por isso, a importância de não errar na quantidade de açúcar e sal que se usa para prepará-loUma concentração errada, causando um meio hipertônico ou hipotônico, pode ter consequências adversas, como se pode ver na ilustração abaixo. Veja que se a solução estiver hipertônica, isto é, com a concentração maior que a do sangue, as hemácias irão perder água por osmose e murcharão. Por outro lado, se o líquido estiver hipotônico, as hemácias inchar-se-ão de água, que passará do exterior para dentro delas por meio de suas membranas através da osmose, correndo o risco de explodirem.

Osmose Reversa

A osmose reversa, como o próprio nome diz, acontece em sentido contrário ao da osmose. Nela, o solvente se desloca no sentido da solução mais concentrada para a menos concentrada, isolando-se assim, o soluto.

O processo de osmose reversa tem sido usado com o intuito de “potabilizar” a água por meio da dessalinização. A osmose reversa se dá por influência da pressão osmótica que se aplica sobre a superfície na qual se encontra a solução hipertônica, o que impede do solvente, no caso a água, ser transportado para o meio mais concentrado. Isso permite que a água chamada doce, vá sendo isolada do sal.

Exercício

Ao colocar-se uma célula vegetal normal numa solução salina concentrada, observar-se-á que ela começará a "enrugar" e a "murchar".Sobre esse fenômeno, é correto afirmar:

a) A célula vegetal encontra-se num meio hipotônico em relação à sua própria concentração salina.

b) Há uma diferença de pressão, dita osmótica, entre a solução celular e a solução salina do meio.

c) Há um fluxo de solvente do interior da célula para a solução salina do meio.

d) Quanto maior for a concentração da solução salina externa, menor será o fluxo de solvente da célula para o meio.

e) O fluxo de solvente ocorre através de membranas semipermeáveis.