propriedades coligativas: tonoscopia e ebulioscopia

Propriedades Coligativas:

Tonoscopia e Ebulioscopia

DelianaFrancelaineGlaucia

LenilsonMárciaSlyne

Propriedades Coligativas

De forma geral:

São propriedades que se somam pela presença de

um ou mais solutos e dependem única e

exclusivamente do número de partículas

(moléculas ou íons) que estão dispersas na

solução, não dependendo da natureza do soluto.


Continuando...

Isso significa dizer que a quantidade, e não a

qualidade (tamanho, estrutura molecular ou

massa), das partículas que estão juntas na solução

é que irá influenciar na formação das

propriedades (ou efeitos) coligativas.


Essas propriedades estão relacionadas com a

pressão máxima de vapor das soluções. São elas:

Tonoscopia;

Ebulioscopia;

Crioscopia;

Osmose.

Pressão Máxima de Vapor

Uma das propriedades físicas com a qual mais

comumente convivemos e muito fácil de perceber

é a volatilidade de diferentes substâncias.

Um exemplo é a água e o éter, onde o éter é mais

volátil que a água.

Pressão Máxima de Vapor (Pv)

Pressão Máxima de Vapor (Pv)

Resultado:


Líquidos diferentes, numa mesma temperatura,

apresentam diferentes pressões máximas de vapor,

as quais dependem da intensidade das forças

intermoleculares da substância no estado líquido.

Já para a maioria dos sólidos a pressão máxima de

vapor é desprezível.


No entanto, a naftalina, mesmo sendo um sólido,

apresenta uma considerável pressão máxima de

vapor.

Devido à sua volatilidade, a naftalina é

muito usada em banheiros para dissimular

odores desagradáveis. Essa aplicação, no

entanto, é desaconselhável, pois a inalação

dos vapores de naftalina está associada a

certos tipos de câncer.


Quando um líquido é aquecido, a energia cinética

média das suas moléculas aumenta, o que facilita

a passagem para o estado de vapor. Como

consequência disso, há um aumento do número de

moléculas no estado de vapor, isto é, ocorre um

aumento da pressão máxima de vapor da

substância.


É comum colocar-se gelo em

mictórios de banheiros masculinos

localizados em restaurantes. O gelo

diminui a temperatura da urina e,

dessa forma, reduz a volatilidade

das substâncias que exalam cheiro

desagradável.

Pressão Máxima de Vapor e a

Temperatura de Ebulição

Quando um líquido é aquecido em recipiente

aberto, no seu interior formam-se bolhas

constituídas do vapor do líquido. Para que essas

bolhas escapem do líquido, é necessário que sua

pressão seja, no mínimo, igual à pressão

atmosférica.

Pressão Máxima de Vapor e a

Temperatura de EbuliçãoUm líquido ferve (entra

em ebulição) à

temperatura na qual a

pressão máxima de vapor

se iguala à pressão

exercida sobre sua

superfície, ou seja, à

pressão atmosférica.

Introduzindo a Tonoscopia e

Ebulioscopia

A intensidade com que as propriedades

coligativas ocorrem depende unicamente da

quantidade de partículas presentes na solução,

mas não depende da natureza dessas partículas.


Ebulioscopia

Tais fenômenos podem ser explicados pelas

interações que ocorrem entre as partículas do

soluto e as moléculas do solvente. Essas

interações dificultam a passagem do solvente

para o estado de vapor, assim como o seu

congelamento.


EbulioscopiaEm uma solução aquosa de NaCl (b), a quantidade de

moléculas de água que passa para o estado de vapor é

menor que na água pura (a), a uma mesma temperatura.

Solutos Moleculares

Solutos moleculares como a glicose e sacarose, de

mesma concentração em mol/L, apresentam a mesma

pressão osmótica.

Solutos iônicos como NaCl ou CaCl2, embora tenham

a mesma concentração em mol/L, apresentam pressão

osmótica diferentes, devido números de partículas

produzidas. Como o NaCl se dissolve em água,

gerando íons Na+

e Cl-, 1 mol/L de NaCl produz na

verdade 2 mol/L de partículas.

Solução Molecular e Iônica

Solução é formada pela união de 2 ou maissubstâncias. Em uma solução sempre teremossoluto e solvente, sendo:

• Soluto: o que será dissolvido ou estiver emmenor quantidade.

• Solvente: o que irá dissolver ou estiver em maiorquantidade.

Solução Molecular e Iônica

Dependendo do soluto adicionado poderemosformar soluções Eletrolíticas ou nãoEletrolíticas, sendo:

• Eletrolítica: a que conduz corrente elétrica.

• Não eletrolítica: a que não conduz correnteelétrica.

Soluto Iônico

Soluto iônico é todo soluto que, quando em meioaquoso, se dissocia formando íons. É o caso,deforma mais geral, dos sais (porém, nem todos sãosolúveis em água). Por exemplo:

• O cloreto de sódio, NaCl, ao ser misturado à água,se dissocia em:

NaCl Na+

e Cl-

soluto iônicoCaCl2 Ca

+2 + 2Cl

-soluto iônico

Soluto Iônico

O açúcar que usamos em casa, sacarose,C12H22O11, quando misturada à água, permanececom a mesma estrutura, não rompe a ligaçãomolecular:

C12H22O11 C12H22O11 soluto molecular

Tonoscopia ou Tonometria

A pressão de vapor da solução deve-seexclusivamente à quantidade de solvente na fase devapor.

Tonoscopia ou tonometria é o estudo da diminuição da pressão máxima de vapor de um solvente, provocada pela adição de um soluto

não-volátil.


A pressão máxima de vapor da água a 30 ºC é iguala 31,82 mm Hg. Soluções aquosas de solutos não-voláteis apresentam pressões máximas de vapormenores que a da água.


Nota-se que existe uma relação entre oabaixamento absoluto da pressão máxima de vapor(ΔP) e o número de mol de partículas do solutopresente na solução.


Com isso, podemos concluir que:

Quanto maior for o número de partículas (nº demol) do soluto não-volátil na solução, maior será oabaixamento absoluto da pressão máxima de vapor(ΔP).

Aspectos Quantitativos:Tonoscopia

No século XIX vários cientistas verificaram que aadição de um soluto não-volátil a um dado solventeprovocava diminuição da pressão máxima devapor. Essa variação (ΔP) é denominadaabaixamento absoluto da pressão máxima de vapor:

ΔP = P2 – P

Aspectos Quantitativos:

TonoscopiaPor volta de 1887, o químico francês François MarieRaoult estabeleceu uma relação entre o número departículas do soluto não-volátil e o abaixamento dapressão máxima de vapor (ΔP). Essa relação,conhecida como lei de Raoult, diz que:

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).


TonoscopiaMatematicamente, temos:

em que

sendo essa relação denominada abaixamentorelativo da pressão máxima de vapor.

ΔP = x1P2 ou ΔP = x1

P2

x1= n1__

n1 + n2


TonoscopiaOutra maneira de calcular o efeito tonoscópico érelacionando-o à molalidade da solução:

em que,

Kt = constante tonoscópica

Kt = massa molecular do solvente1 000

W(molalidade) = n1 = mol

m2 kg

ΔP = Kt . WP2

Observações

1. A lei de Raoult é válida para soluções moleculares desoluto não-volátil de concentrações inferiores a 1 molde soluto por litro de solução, ou seja, 1 molar.

2. Em soluções aquosas diluídas, a molalidade (W)pode ser considerada igual à molaridade (m)(concentração em mol/L). Assim, a lei de Raoulttambém pode ser expressa por:

ΔP = Kt . mP2

Observações

3. Essas relações matemáticas são válidas para soluçõesmoleculares em que o número de partículas presentesna solução (moléculas) é igual ao número de partículasdissolvidas (moléculas). Nas soluções iônicas, porém,devido ao fenômeno da dissociação ou ionização, onúmero de partículas presentes na solução (moléculas eíons) é maior do que o número de partículasdissolvidas, o que provoca um aumento no efeitocoligativo.

Observações

Por esse motivo, nas soluções iônicas devemosintroduzir um fator de correção. Esse fator érepresentado pela letra i e foi proposto pela primeiravez por Van’t Hoff, que deduziu uma expressãomatemática que relaciona o grau de dissociação (α) e onúmero de íons produzidos por fórmula de soluto (q)para a determinação do i:

i = 1 + α (q – 1)

Observações

Logo, para soluções iônicas, temos:

ΔP = x1 . iP2

ΔP = Kt . m . i P2

Ebulioscopia ou Ebuliometria

O aumento (variação) da temperatura de ebulição

(ΔtE) pode ser justificado pela diminuição da pressão

máxima de vapor, que se deve à presença das

partículas do soluto.

Ebulioscopia ou ebuliometria é o estudo da

elevação da temperatura de ebulição do

solvente em uma solução.

Ebulioscopia ou EbuliometriaContinuando...

Para que ocorra a ebulição da solução, é necessário

que ela seja aquecida até que sua pressão de vapor se

iguale à pressão atmosférica.

A formula usada para o Calculo é:ΔtE = Te2 – Te

Onde: Te2 = Temperatura de ebulição da solução Te = Temperatura de ebulição do solvente

Ebulioscopia ou Ebuliometria

Essa propriedade foi estudada pelo cientistafrancês François Marie Raoult (1830-1901) e seusestudos o levaram à seguinte conclusão:

Quando o ponto de ebulição de um líquido éelevado pela presença de um soluto não volátil, onovo valor é diretamente proporcional ao númerode mols da solução.

Ebulioscopia ou EbuliometriaEssa relação entre o efeito ebulioscópico e aconcentração da solução, é mais conhecida comoLei de Raoult.

Na química, a lei de Raoult

(pronuncia-se "Raul") é dedicada a

François-Marie Raoult (1830-1901) e

afirma que a pressão parcial de cada

componente em uma solução ideal é

dependente da pressão de vapor dos

componentes individuais e da fração

molar dos mesmos componentes.

Fonte: Wikipédia

Ebulioscopia ou EbuliometriaUm exemplo de Ebulioscopia surge no preparo docafé: quando adicionamos açúcar na água que estavaprestes a entrar em ebulição.

Os cristais de açúcar antesde serem dissolvidos peloaquecimento constituempartículas que retardam oponto de ebulição da água,ou seja, o líquido vaidemorar um pouco mais aentrar em ebulição.

Referências

USBERCO, João. Química — volume único / JoãoUsberco, Edgard Salvador.— 5. ed. reform. — SãoPaulo : Saraiva, 2002.

WIKIPEDIA. Lei de Raoult. Disponível em:http://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_Raoult Acesso em:07/11/2011.

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