Propriedade Coligativas e Lei de Lavoisier

Propriedades coligativas

Substâncias podem apresentar características e propriedades diferentes, no entanto soluções apresentam propriedades próprias e peculiares. Definimos propriedades coligativas das soluções como aquelas que não dependem da natureza dos solutos, mas sim da concentração do mesmo.

Em locais que nevam, há o costume de jogar sal nas calçadas e ruas, pois isso faz com que o gelo derreta mesmo em temperatura abaixo do ponto de fusão da água, tal fenômeno pode ser explicado com as propriedades coligativas, que serão mais detalhadas em diante.

Tonoscopia ou tonometria: Abaixamento da pressão de vapor

De princípio devemos entender do que se trata a pressão de vapor: pressão exercida pelo vapor sobre seu líquido. Considerando uma porção de líquido, em dado momento ocorrerá a evaporação. Em sistema fechado, moléculas que evaporaram começarão a condensar, enquanto novas moléculas estarão evaporando, até atingir o equilíbrio e, nesse momento podemos dizer que o sistema atingiu a pressão máxima de vapor naquela temperatura.

A pressão máxima de vapor ou apenas pressão de vapor vai variar de acordo com as forças intermoleculares e a temperatura. Quando a pressão de vapor de um líquido atinge a pressão externa no ambiente inserido é o ponto no qual ocorre a ebulição, desta forma soluções com forças intermoleculares mais fortes terão um ponto de ebulição mais alto e consequentemente a pressão máxima de vapor mais alto também.

Já a temperatura influencia porque ela determina a agitação das partículas e, estando mais agitadas há um aumento da quantidade de vapor do líquido, logo, maior a pressão de vapor. Também temos o conceito de volatilidade que pode ser definida pela facilidade em que ebule, desta forma logo o líquido com menor pressão de vapor será o mais volátil.

Sabendo de todos os conceitos anteriormente, a regra é que quando um soluto não volátil se dissolve num líquido, a pressão de vapor do solvente diminui. Isso ocorre pela diminuição da taxa de evaporação em efeito das forças entre o soluto e o solvente. Quanto maior a concentração do soluto, maior a queda da pressão de vapor, por esta razão vai ser observada a diminuição do ponto de ebulição da solução.

Entende-se que quando é adicionado determinado soluto, ele “prende” as moléculas do solvente, assim ocorrerá menos evaporação, por conseguinte, com menos moléculas evaporadas, menos condensação, assim, a nova relação de equilíbrio vai ser dada numa pressão de vapor proporcionalmente menor.

Lembrando que pouco importa o soluto em si, o que importa é a concentração, em síntese, composto iônicos formam íons quando são dissolvidos, por exemplo: 1 mol o NaCl dissolvido forma 1 mol de Na+ e 1 mol de Cl-, sendo ao todo 2 mols de soluto, que interage duas vezes mais com a água do que 1 mol de glicose, que é uma molécula formada por ligações covalentes.

Essa propriedade é utilizada na panela de pressão, pois isola da atmosfera, com adição de calor dá a formação de vapor, que não consegue escapar e aumenta gradativamente a pressão do sistema. Com isso fica cada vez mais difícil que ocorra a ebulição a ponto que a água passe ebulir em torno de 120°C, contudo os alimentos são cozinhados a uma temperatura superior, por fim diminuindo o tempo de cozimento.

Ebulioscopia e Criocopia

A Ebulioscopia, o aumento da temperatura de ebulição de uma solução, e a Crioscopia, o abaixamento do ponto de congelamento, são decorrentes da adição a um solvente de um soluto não volátil, cujo estado termodinâmico ocasiona um aumento da entropia do solvente, assim, diminuindo a energia livre de Gibbs, isto é, a energia útil ou aplicável a trabalho disponível no sistema. De tal maneira, ocorre um deslocamento do equilíbrio energético rumo a uma maior requisição de energia para que o sistema altere suas fases, de modo que a Ebulioscopia e a Crioscopia são as faces de uma mesma moeda do ponto de vista Macroscópico da Matéria, manifestada pelo aumento do ponto de ebulição e a diminuição do ponto de congelamento.  

Uma forma de mensurar quantitativamente os efeitos da Ebulioscopia e a Criocopia é por meio do uso das constantes dos pontos de fusão e de ebulição, sendo que a variação de temperatura para cada ponto é diretamente proporcional ao produto da constante pela molalidade do soluto não volátil acrescido ao solvente, de modo que se pode usar a soma desse produto para diretamente na temperatura de ebulição, já que se trata de um valor positivo. Para a crioscopia, também a soma, no entanto, trata-se de um valor negativo, logo, ocorre a subtração do valor original. Vale salientar que tal produto resulta num número pertencente a escala Kelvin, no entanto, como é uma variação numérica, o mesmo pode ser utilizado diretamente na escala Celsius, uma vez que ambas as escolas possuem o mesmo valor de variação entre as suas demarcações de Variação unitária. Também vale citar a aplicação do fator de Van’t Hoff, um valor determinado experimentalmente, que visa a ser utilizado nas soluções com diferentes graus de ionização, uma vez que uma solução dissociada, cada entidade que compunha a substância salina contribui igualmente para os efeitos ebulioscopicos e crioscopicos como se fosse um soluto puro. Assim, para uma solução totalmente dissociada de concentração 1M de NaCl, os efeitos serão dobrados, uma vez que 1Mol de Na+ e 1Cl- contribuem para isso.