Propriedades coligativas das soluções são propriedades físicas que se somam pela presença de
um ou mais solutos não voláteis e DEPENDEM única e exclusivamente do NÚMERO DE
PARTÍCULAS (moléculas ou íons) que estão dispersas na solução, não dependendo
da NATUREZA ou tipo do soluto. São elas: Tonoscopia (tonometria);
crioscopia (criometria); ebulioscopia (ebuliometria) e osmoscopia (osmometria).
Video aula.
Tonoscopia
É uma propriedade coligativa que constitui na diminuição da
pressão máxima de vapor de um solvente quando se adiciona a ele um soluto
não-volátil.
Em relação à pressão
de vapor de um solvente puro, pode-se dizer que sempre ela será maior do que a pressão de
vapor de uma solução.
Crioscopia
Nessa propriedade a
temperatura de congelamento dos líquidos diminui quando se adiciona um soluto
não volátil (não evapora).
Ex: A mistura água + sal
congela abaixo de 0ºC, se estiver ao nível do mar.
Outro exemplo está nos links:
http://vestibular.uol.com.br/ultnot/resumos/7.jhtm
Ebulioscopia
Nessa
propriedade a temperatura de ebulição dos líquidos aumentam quando se
adiciona um soluto não volátil (não evapora).
Ex: A mistura
água + sal ferve acima de 100ºC, se estiver ao nível do mar.
Osmometria
Osmose
É um processo físico espontâneo em que a água se movimenta entre dois meios com concentrações diferentes de soluto, separados por uma MEMBRANA SEMIPERMEÁVEL (permite somente a passagem das moléculas de água). Neste processo, a água passa de um meio HIPOTÔNICO (menor concentração de soluto) para um HIPERTÔNICO (maior concentração de soluto).
É um processo físico espontâneo em que a água se movimenta entre dois meios com concentrações diferentes de soluto, separados por uma MEMBRANA SEMIPERMEÁVEL (permite somente a passagem das moléculas de água). Neste processo, a água passa de um meio HIPOTÔNICO (menor concentração de soluto) para um HIPERTÔNICO (maior concentração de soluto).
Na
osmose, o processo se finaliza quando os dois meios ficam com a mesma
concentração de soluto (ISOTÔNICO).
Importância
e função
A
osmose ocorre em vários sistemas da natureza. Nas células do corpo humano, a
osmose é um processo de extrema importância.
A
concentração de sais nas células, por exemplo, é controlada pelo sistema de
osmose. Como não ocorre gasto de energia, a osmose é considerada um tipo de
transporte passivo.
Pressão
osmótica(π) é
a pressão exercida sobre um sistema para evitar que a osmose ocorra. A pressão
osmótica aumenta quando se adiciona um soluto não volátil à solução. Esse
fenômeno é conhecido como Osmoscopia (osmometria).
A Pressão osmótica é calculada pela fórmula: π
=M.R.T ou por essa π V=n.R.T.
π
= Pressão osmótica
V= Volume da solução
n1= número de mols do soluto
R= Constante geral dos gases(0,082)
T= temperatura
Dicas para resolver os cálculos
1. Determine a variação da pressão de vapor do solvente (em módulo) de uma solução que
possui 18g de glicose (C6H12O6) em 90g da água a 40ºC? DADOS: Considere que a pressão de
vapor da água a 40ºC = 55,3 mmHg; massa molar da glicose = 180 g/mol; massa
molar da água = 18 g/mol.
RESOLUÇÃO:
1º) Observe que o problema
abordou pressão máxima de vapor, logo trata-se de tonoscopia.
2º) Vamos extrair os
dados:
·
m1= 18g - massa do soluto.
Sei que é
massa porque está em gramas e sei que é do soluto (m1) porque a
outra massa é da água (m2) e esta sempre será solvente. A solução é
uma mistura homogênea formada por soluto e solvente.
·
m2 = 90g- massa do solvente.
Esses dois
valores serão usados para descobrir a molalidade (W). Quando o problema
traz esses valores em massa usa-se a seguinte fórmula: W=1000m1/m2 .
M1. Mas, quando o problema traz o valor em MOL usa-se
esta: W=n1/m2(Kg).
- p2 é a pressão do solvente. Está em mmHg (milímetro de mercúrio)
mais poderia ser também em atm (atmosfera), pascal, tor entre
outros.
1atm=760mmHg.
·
M1 e M2 são
as massa molares do soluto e solvente, dadas em g/mol.
·
Kt é a constante tonométrica que vale 0,018 (18÷ 1000).
Quando mencionou variação
da pressão de vapor, está querendo o ∆P.
·
∆P= P2 - P → Abaixamento
absoluto
·
∆P/P2 → Abaixamento
relativo
Obs:
Encontra-se o abaixamento absoluto a partir do relativo.
- O
abaixamento relativo é encontrado com a fórmula: ∆P/P2
=Kt . W.
- Se o problema quiser a pressão da solução, pode
ser pela fórmula acima ou por essa Psolução = Xsolvente . Psolvente
(Lei de Raoult). A molalidade é representada por W e
a fração molar por X.
·
X2 = n2/n1 + n2 (fórmula da fração do
solvente)
Cálculo do Δp com a
fórmula:
Δp÷p2
W = 1000 x
18 ÷ 90 x 180 = 1,11
molal
Δp÷p2= 0,018 x 1,11
Δp÷55,3= 0,02 (Regra de três) LEMBRE-SE: O valor que está dividindo em um dos lados da igualdade passa multiplicando para o outro , logo:
Δp = 55,3x0,02
Δp = 1,10 mmHg
_________________________________________________________________________
2. Uma solução apresenta 54g de glicose (C6H12O6) em 500g de água. Sendo a constante kc da água igual a 1,86 ºc . Kg . Mol-1 , indique qual é o abaixamento da temperatura de congelamento da solução é: dados: C = 12; O = 16 e H =1.
RESOLUÇÃO
1º) Observe que é um problema envolvendo o abaixamento do ponto de congelamento da solução, portanto é criometria (crioscopia).
2º)
Vamos extrair os dados:
m1 = 54 g(soluto)
m2 = 500 g (solvente)
m1 = 54 g(soluto)
m2 = 500 g (solvente)
Kc
= 1,86 - contante crioscopica.
Lembre-se, o problema quer Tc (solução),
porém como se trata da água considera-se que T2(solvente) é igual
a zero.
As
fórmulas envolvidas em crisoscopia são:
∆Tc=
T2 - T Variação
de temperatura
∆Tc=
T2 - T= Kc. W
Kc, já temos.
T2 já temos.
Falta W.
A molalidade é calculada com essa fórmula W=1000m1/m2 . M1 ou com essa W=n1/m2(Kg). Vamos usar a primeira fórmula, pois o problema trouxe as massas do soluto e solvente. Porém, está faltando M1. Trata-se da massa molar, sendo possível calcular quando o problema disponibiliza os valores das massas envolvidas no problema. Neste caso temos os valores, é só somar. Fica assim: contabiliza cada elemento da fórmula molecular e depois multiplica pela massa e soma uns com os outros.Veja: (C6H12O6) ---> 6C + 12H + 6O 6x12 + 12x1 + 6x16 = 180g/mol. Agora é só aplicar na fórmula.
A molalidade é calculada com essa fórmula W=1000m1/m2 . M1 ou com essa W=n1/m2(Kg). Vamos usar a primeira fórmula, pois o problema trouxe as massas do soluto e solvente. Porém, está faltando M1. Trata-se da massa molar, sendo possível calcular quando o problema disponibiliza os valores das massas envolvidas no problema. Neste caso temos os valores, é só somar. Fica assim: contabiliza cada elemento da fórmula molecular e depois multiplica pela massa e soma uns com os outros.Veja: (C6H12O6) ---> 6C + 12H + 6O 6x12 + 12x1 + 6x16 = 180g/mol. Agora é só aplicar na fórmula.
∆Tc= Kc. W → ∆Tc =1,86 x 0,6
∆Tc = 1,116
0ºC
- T=1,116 → -T = 1,116 - 0º
-T = 1,116 x(-1)
T = -1,116º C.
_________________________________________________________________________________________
Respondendo com a segunda fórmula da molalidade. W=n1/m2(Kg) ----->; n1 é o número de mols do soluto.
n1 = m1/M1
Fica assim; n1 = 54/180 = 0,3 mols
Agora é só colocar na formula da molalidade. W = 0,3/0,5 = 0,6 molal. Esse 0,5 foi obtido convertendo 500g em kg(÷1000).
Agora é igual o cálculo de cima:
∆Tc= Kc. W → ∆Tc =1,86 x 0,6
∆Tc = 1,116
0ºC - T=1,116 → -T = 1,116 - 0º
-T = 1,116 (x-1)
T = -1,116º C.
_______________________________________________________________________________
As questões envolvendo ebulioscopia são resolvidas dessa mesma maneira.
Apenas tem que ficar atento com a variação de temperatura, pois ficará assim: ∆Te= T - T2 e com a constante ebuliométrica (Ke), pois é diferente da constante criométrica(Kc).
Se o problema já trouxer a molalidade é só aplicar direto na fórmula: T - T2= Ke.W
VEJA:
3. Sabendo
que uma solução aquosa de sacarose apresenta concentração 0,80 molal, o cálculo
da elevação do ponto de ebulição da água resultará em (°C): Dado: Constante de ebulioscopia molal(Ke)
da água = 0,52°C/molal.
RESOLUÇÃO:
Veja
que o problema mencionou ponto de ebulição, indicando que trata-se de
ebuliometria.
A
questão quer apenas a elevação do ponto de ebulição, também conhecido como
variação de temperatura de ebulição (Δte), sendo já trouxe a
constate ebuliométrica(Ke) e a molalidade(W) pronta.
Extraindo
os dados do problema:
Δte
= ?
W
= 0,8 molal
Ke
= 0,52°C/molal
Agora
é só aplicar na fórmula do Δte.
Δte
= Ke.W
Δte
= 0,52x0,8
Δte
= 0,416 °C
Se
o problema quisesse a temperatura de ebulição da solução(T), o próximo passo
era desmembrar o Δte, ficando Δte = T - T2. O T2 é a
temperatura de ebulição do líquido puro. Se for a água considera-se como sendo
100ºC.
4. Eventualmente,
a solução 0,30 Mol/L de glicose é utilizada em injeção intravenosa, pois tem
pressão osmótica próxima à do sangue. Qual a pressão osmótica, em atmosferas,
da referida solução a 37°C?
RESOLUÇÃO:
Observe
que o problema mencionou o termo pressão osmótica, então sei que se trata de
osmometria. Agora é só analisar quais das fórmulas é mais prática. (Que contém
os dados que o problema disponibilizou)
Dados
do exercício:
M =
0,3 Mol/L(concentração molar)
T =
37 oC
– tem que converter para kelvin. É só adicionar 273, vai dar igual a 310 K.
Calculando
a pressão osmótica:
Usaremos
essa fórmula π =
M.R.T em
vez dessa πV= n1.R.T, pois o problema já deu a concentração molar e
não o número de mols(n1). Agora é só substituir e calcular.
π =
0,3x0,082x310
π = 7,62 atm
Nenhum comentário:
Postar um comentário