Propriedades Coligativas

RESUMO

CAPÍTULO 4:

PROPRIEDADES COLIGATIVAS DAS SOLUÇÕES

As propriedades das soluções que dependem apenas da concentração de partículas de soluto e que não dependem da sua natureza são chamadas propriedades coligativas.

1. Introdução: propriedades físicas das substâncias

Cada substância química apresenta uma série de propriedades que permitem identificá-la. Essas propriedades são chamadas específicas. Alguns exemplos de propriedades específicas são a temperatura de fusão, a temperatura de ebulição e a densidade.

A água, ao nível do mar (pressão de 1 atm), entra em ebulição a 100 ºC e congela a 0 ºC, enquanto o etanol, nessas mesmas condições, entra em ebulição a, aproximadamente, 78 ºC. Certamente, se um frasco contendo etanol for deixado aberto, será possível perceber que ele evapora bem mais rápido do que a água. Isso ocorre porque o etanol é mais volátil.

Quanto mais volátil for um líquido, mais facilmente ele passará para o estado de vapor e menor será sua temperatura de ebulição.

A volatilidade está relacionada à maior ou menor facilidade com que um líquido evapora a determinada temperatura. Líquidos voláteis têm baixa temperatura de ebulição e evaporam rapidamente. Líquidos não voláteis têm alta temperatura de ebulição e evaporam rapidamente.

2. Pressão de vapor de um líquido

Evaporação é a passagem da fase líquida para a fase de vapor, de forma gradual e geralmente lenta, na superfície do líquido.

Sabe-se que, ao nível do mar, a água entra em ebulição a 100 ºC; entretanto, não é preciso que a água atinja sua temperatura de ebulição para que ela passe para o estado do vapor. Mesmo abaixo dessa temperatura, moléculas de água vão deixando lentamente o meio líquido e passando para a atmosfera na forma de vapor de água.

Quando um líquido é mantido em um sistema fechado, ocorre coexistência entre a fase líquida e a fase de vapor, de modo que a composição de cada fase permanece constante, ou seja, a rapidez da evaporação é igual à rapidez da condensação. Assim, as gotículas de água que se formam no interior do frasco nada mais são do que vapores de água que foram condensados. A pressão que o vapor de água exerce sobre a superfície do líquido é chamada de pressão de vapor.

A pressão de vapor é definida como a pressão que o vapor exerce, em sistema fechado e sob temperatura constante, sobre a superfície do líquido.

A pressão de vapor depende da natureza do líquido e da temperatura

Experimentos são capazes de mostrar que a pressão de vapor pode variar com a temperatura e com a natureza do líquido.

A 20 ºC, por exemplo, a água é a substância que apresenta a menor pressão de vapor, enquanto o éter apresenta a maior pressão de vapor. Essa situação já era esperada, pois as interações intermoleculares são mais fracas no éter, o que permite que seu vapor seja formado com mais facilidade.

Uma mesma substância, quando submetida a diferentes temperaturas, apresenta pressão de vapor diferente.

3. Temperatura de ebulição de um líquido

É possível perceber que os líquidos que apresentam pressão de vapor maior são os que têm menor temperatura de ebulição. A pressão de vapor de um líquido está relacionada com a sua tendência de passar para o estado gasoso; assim, ela apresenta relação tanto com a evaporação quanto com a temperatura de ebulição.

Quanto maior for a pressão de vapor de um líquido, menor será sua temperatura de ebulição, pois substâncias que possuem pressões de vapor elevadas se volatilizam com maior facilidade, ou seja, não é necessário muito aquecimento para o líquido entrar em ebulição.

Um líquido só entrará em ebulição quando sua pressão de vapor se igualar à pressão atmosférica local. Por conta disso, quando um líquido for aquecido ao nível ao mar, ele terá uma temperatura de ebulição superior à que esse mesmo líquido teria se fosse aquecido em grandes altitudes, nas quais a pressão externa (atmosférica) é menor.

Diagrama de fases de uma substância pura

Diagrama de fases é um gráfico da pressão de uma substância em função de sua temperatura Esse gráfico é construído demarcando-se o estado físico da substância em cada par de valores pressão-atmosfera. Trata-se de um modo simples de expressar como a pressão e a temperatura influenciam nas mudanças de fase de uma substância química.

Comparando o diagrama de fases da água com o de outra substância

Apesar de os diagramas de fases da maioria das substâncias serem parecidos no que diz respeito ao seu aspecto visual, o diagrama da água apresenta algumas particularidades. Se você observá-lo, perceberá que a linha delimitadora entre as fases sólida e líquida apresenta uma inclinação para a esquerda. Essa inclinação indica que é possível fundir a água por meio de um simples aumento de pressão.

Comparando o diagrama de fases do dióxido de carbono com o da água, nota-se que à pressão de 1 atm o gelo-seco (dióxido de carbono no estado sólido) vai direto do estado sólido para o estado gasoso, sem passar pelo estado líquido. Esse fenômeno, chamado de sublimação, só pode ser observado na água a pressões muito baixas (menores do que 0,006 atm).

4. Tonoscopia ou tonometria

O efeito tonoscópico é a diminuição da pressão de vapor de um líquido por adição de um soluto na volátil.

O que determina a diminuição da pressão de vapor é a concentração de soluto presente na solução, e não sua natureza. Assim, soluções de mesmo solvente que apresentam concentração de partículas (moléculas ou íons) iguais, quando submetidas à mesma temperatura, terão pressões de vapor iguais. Por exemplo, em uma solução aquosa de sacarose cuja concentração é 0,1 mol/L, a água terá a mesma pressão de vapor que em uma solução aquosa de glicose a 0,1 mol/L.

Dados experimentais mostraram que a pressão de vapor de um líquido em solução é diretamente proporcional à fração em quantidade de matéria do soluto. Esses dados levaram