Quimica propriedades coligtivas

Propriedades coligativas-

Propriedades coligativas (ou propriedades coletivas) são aquelas que dependem apenas do número de partículas do soluto em solução e não da natureza dessas partículas. Essas propriedades têm uma origem comum – todas dependem do número de partículas do soluto na solução, independentemente de serem átomos, íons ou moléculas. As propriedades coligativas são: abaixamento da pressão de vapor, elevação do ponto de ebulição, diminuição do ponto de congelamento e pressão osmótica.

Tonoscopia (abaixamento da Pressão de vapor) –

É uma propriedade coligativa que está diretamente relacionada à diminuição da pressão máxima de vapor de um  ocasionada pela adição de um soluto não – volátil.[pic 1]

Se um soluto é não-volátio (isto é, se não tiver pressão de vapor mensurável), a pressão de vapor da sua solução é sempre menor que a o solvente puro. Então, a relação entre a pressão de vapor da solução e a pressão de vapor do solvente depende da concentração do soluto na solução.  Essa relação é dada pela lei de Raoult (estabelecida pelo químico francês Francois Raoult), que diz que a pressão parcial de um solvente sobre uma solução P1, é dada pela pressão de vapor do solvente puro, P1°, vezes a fração molar do solvente na solução, X1: 

P1 = X1P1°

Em uma solução que contém apenas um soluto, X1= 1-X2, em que X2 é a fração molar do soluto. A equação pode então ser escrita como:

P1= (1-X2)P1°

P1°-P1= ∆P=X2P1°

Vemos que a diminuição da pressão de vapor, ∆P, é diretamente proporcional á concentração do soluto (expressa em fração molar).

Exemplo:

Calcule a pressão de vapor de uma solução preparada por dissolução de 218 g de glicose (massa molar =180,2 g/mol) em 460mL de água a 30°C. Qual o valor de abaixamento da pressão de vapor? A pressão de vapor de água pura a 30°C é 31,82. Considere que a densidade da solução é 1,00g/mL.

Estratégia: Precisamos da Lei de Raoult para determinar a pressão de vapor de uma solução. A glicose não é um soluto volátil.

Solução: A pressão de vapor de uma solução (P1) é:

P1 = X1P1°

Calculamos, em primeiro lugar, o número de mols de glicose e de água na solução:

n1(água) = 460 mL X   X   = 25,5 mol[pic 2][pic 3]

n2(glicose) = 218 g X  = 1,21 mol[pic 4]

A fração molar da água, X1, é dada por

X1= [pic 5]

                                                                   = = 0, 955[pic 6]

Vimos que a pressão de vapor da água a 30°C é 31,82 mmHg. Portanto, a pressão de vapor da solução de glicose é

P1= 0, 995 × 31,82 mmHg

= 30,4 mmHg

Finalmente, o abaixamento da pressão de vapor é (31,82 ˗ 30,4) mmHg, ou, 1,4mmHg.

Por que a pressão de vapor de uma solução é inferior á do solvente puro? A perspectiva molecular do processo de dissolução, uma força orientadora dos processos químicos e físicos é o aumento da desordem – quanto maior a desordem criada, mais favorável é o processo. A vaporização aumenta a desordem de um sistema porque as moléculas no valor estão menos ordenadas que no líquido. Uma vez que uma solução é mais desordenada que um solvente puro, a diferença entre a desordem da solução e a do vapor é menor que a existente entre o solvente puro e o vapor. Assim, as moléculas do solvente têm menor solvente puro; a pressão de vapor da solução é inferior á do solvente.

Se ambos os componentes de uma solução são voláteis (isto é, têm pressões de vapor mensuráveis), a pressão de vapor da solução é a soma das pressões parciais individuais. A lei de Raoult continua a ser válida neste caso:

 

PA=XAPA°

PB=XBPB°

Em que PA e PB são as pressões parciais dos componentes A e B sobre a solução; PA° e PB° são as pressões de vapor das substâncias puras; e XA e XB são as suas frações molares. A pressão total é dada dela lei de Dalton das pressões parciais;

PT=PA + PB

O benzeno e o tolueno possuem estruturas semelhantes e, portanto, forças intermoleculares semelhantes:

[pic 7]

Em uma relação de benzeno e tolueno, a pressão de vapor de cada componente obedece á lei de Raoult. A Figura ao lado mostra a dependência da pressão de vapor total (PT) de uma solução. Observamos que temos apenas de exprimir a composição da solução em termos da fração molar de um dos componentes. Para cada valor de Xbenzeno, a fração molar do tolueno é dada por (1 ˗ Xbenzeno ). A solução de bezeno-tolueno é um dos poucos exemplos de uma solução ideal, que é aquela que obedece á lei de Raoult. Uma característica de uma solução ideal é ter o calor de solução, ∆Hsol, igual a zero.[pic 8]