Tonoscopia

Introdução

Para falar em Tonoscopia, devemos começar explicando onde ela se encaixa na química. Daremos, então, o conceito de propriedade coligativa das soluções: são propriedades que surgem pela presença de um soluto e dependem única e exclusivamente do número de partículas que estão dispersas na solução, não dependendo da natureza do soluto; elas se originam a partir da presença de um soluto não-volátil e um solvente. A quantidade, e não a qualidade, das partículas que estão dispersas na solução é que irá influenciar na intensidade das propriedades (ou efeitos) coligativas.

Assim, quando fazemos a análise química de um líquido em estado puro e da solução desse mesmo líquido e constatamos que houve mudanças no comportamento do líquido devido à presença do soluto, dizemos que ocorreram mudanças nas propriedades coligativas desse líquido. Um exemplo: quando dissolvemos sal na água e aquecemos a solução, essa entra em ebulição mais rápido do que a água pura.

As mudanças sofridas por um líquido que contém um soluto não-volátil, também chamadas de efeitos coligativos, foram estudados por Raoult e Van't Hoff, eles são:

Ebulioscopia: O ponto de ebulição do líquido aumenta, é o estudo da elevação da temperatura de ebulição do solvente numa solução.

Sua fórmula é: Δte = Te2 - Te, onde:

Te = temperatura de ebulição da solução

Te2 = temperatura de ebulição do solvente

Tonoscopia: Ocorre uma diminuição na pressão de vapor do líquido. Essa propriedade estuda o abaixamento da pressão máxima de vapor de um solvente quando lhe é adicionado um soluto não-volátil.

Sua fórmula é: Δp = P2 – P, onde:

P = pressão de vapor da solução

P2 = pressão de vapor do solvente

Crioscopia: Estuda a diminuição do ponto de congelamento de um líquido causado pelo soluto não-volátil.Sua fórmula é: Δtc = Tc2 - Tc, onde:

Tc = temperatura de congelamento da solução

Tc2 = temperatura de congelamento do solvente

Osmoscopia: Estuda o surgimento da pressão osmótica de soluções. O aumento da pressão osmótica ocorre quando duas soluções do mesmo solvente são divididas por meio de uma membrana semipermeável que resulta em soluções de mesma concentração. Sua fórmula é: π = [soluto] . R . T. i , onde:

π = pressão osmótica

t = temperatura da solução

Tonoscopia

Para entender melhor a origem dessas propriedades vamos analisar a Tonoscopia. Porém, as propriedades coligativas se originam a partir da redução do potencial químico do solvente em contato com o soluto, que causa o aumento da temperatura de ebulição e a diminuição do ponto de fusão. A redução do potencial químico do solvente implica aumento da temperatura em que ocorrerá o equilíbrio líquido-vapor (o ponto de ebulição é aumentado) e diminui a temperatura em que ocorre o equilíbrio sólido-líquido (o ponto de fusão é diminuído). A entropia do líquido reflete a desordem de suas moléculas e a pressão de vapor reflete a tendência da solução em aumentar sua entropia, o que pode ser conseguido se o líquido vaporizar para formar um gás mais desordenado. Quando o soluto está presente, ele contribui para aumentar a entropia da solução e a tendência dela em formar gás é diminuída. Assim o ponto de ebulição é aumentado. Da mesma forma, o aumento da desordem da solução pela adição do soluto contribui para que ela permaneça em seu estado sólido e não funda, diminuindo o ponto de fusão.

A Tonoscopia é uma propriedade coligativa que constitui na diminuição da pressão máxima de vapor (PMV) 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. Isso decorre do fato de que as partículas do soluto roubam energia cinética das moléculas do solvente, impedindo que parte destas ganhe o estado de vapor, pois quanto maior a temperatura, maior a energia cinética e maior as colisões efetivas. As partículas dispersas constituem uma barreira que dificulta a movimentação das moléculas do solvente do líquido para a fase gasosa.

A diferença entre a pressão máxima de vapor do solvente puro e a pressão máxima de vapor do solvente em solução denomina-se abaixamento da pressão máxima de vapor. Com isso, é possível estabelecer a seguinte condição para as soluções: quanto maior a quantidade de partículas em uma solução, menor será a sua pressão de vapor.

O abaixamento da PMV (DP) depende da temperatura. Ao quociente entre o abaixamento da pressão máxima de vapor (DP) e a pressão máxima de vapor do solvente puro (PO) damos o nome de abaixamento relativo da pressão máxima de vapor. Este independe da temperatura, porque a variação desta provoca uma variação de DP e P, da mesma magnitude, não alterando o quociente, desde que o soluto seja não-volátil.

François-Marie Raoult (1830-1901) foi um dos primeiros a estudar a tonoscopia, crioscopia e ebulioscopia; criou a Lei de Raoult para estudo dessas propriedades. Como a tonoscopia foi estudada, inicialmente, por Raoult, utilizaremos sua lei: 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.

Matematicamente: p = po. x1

Segundo a Lei de Raoult, a variação da pressão de vapor de uma solução diluída de um soluto não-volátil e não-iônico, é igual ao produto da pressão máxima de vapor do solvente puro (po) pela fração molar do soluto (x1).

Como conseqüência, com o aumento do número de componentes em uma solução, a contribuição individual de cada componente na pressão de vapor diminui, já que a fração molar de cada componente diminui a cada acréscimo de um novo componente. Se um soluto puro tem pressão de vapor zero (isto é, não evapora) e é dissolvido em um solvente, a pressão de vapor da solução final (solvente-soluto) será menor que o do solvente