Propriedades Coligativas

 

As propriedades coligativas são importantes na Química pois nos permitem entender como a presença de um soluto pode afetar as propriedades físicas de uma solução. Neste artigo, vamos explorar mais sobre o que são as propriedades coligativas, e aprender a calcular cada um dos tipos de propriedades coligativas.

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O que são propriedades coligativas?

As Propriedades Coligativas são definidas como propriedades que dependem apenas da concentração de solutos não voláteis em uma solução, e não da natureza química do soluto ou do solvente. 

Vale lembrar que a relação entre soluto e solvente é importante na medida em que a concentração de solutos afeta as propriedades coligativas da solução.

O soluto é o componente da solução que está sendo dissolvido, enquanto o solvente é o componente que está fazendo a dissolução. A interação entre soluto e solvente é fundamental para a formação da solução.

A pressão máxima de vapor

A Pressão Máxima de Vapor é a pressão máxima que um líquido pode atingir à uma determinada temperatura, antes de começar a evaporação. Em outras palavras, é a pressão que precisa ser atingida para que as moléculas do líquido possam escapar da superfície do líquido e se tornarem vapor.

A pressão de vapor de um líquido é influenciada por muitos fatores, incluindo a temperatura e a concentração de solutos na solução. Quanto maior a temperatura do líquido, maior será sua pressão de vapor. 

Da mesma forma, a adição de solutos à solução pode elevar a pressão de vapor devido à interação entre solutos e solventes, o que afeta a propriedade coligativa.

Um exemplo, é a adição de sal em água de cozimento ajuda a aumentar o ponto de ebulição da água, o que significa que a água precisa atingir uma temperatura mais alta antes de começar a ferver. Isso é útil para cozinhar alimentos mais rapidamente.

Efeitos coligativos ou tipos de propriedades coligativas

Existem quatro principais propriedades coligativas, sendo: tonoscopia, ebulioscopia, Crioscopia e Osmose.

Tonoscopia ou tonometria

É o processo de redução da pressão de vapor do solvente quando se adiciona um soluto não volátil.

O soluto dificulta a evaporação do solvente, uma vez que, a adição de partículas de soluto (íons ou moléculas), as interações intermoleculares aumentam e assim a pressão de vapor do solvente diminui.

A pressão de vapor pode ser calculada pelas fórmulas seguintes:

• Para soluções moleculares: ΔP/P₂ = K_t • W

• Para soluções com solutos iônicos: ΔP/P₂ = K_t • W • i

Onde:

ΔP/P₂ = abaixamento relativo da pressão máxima de vapor;

ΔP = pressão máxima de vapor do solvente na solução;
P₂ = pressão de vapor do solvente;
K_t = constante tonoscópica. (1,8.10^-2 ou 0,018, caso o solvende seja a água);
W = molalidade (concentração da solução em mol/Kg); 
i = fator de van’t hoff (quantidade de partículas de soluto ao ser colocado em solução).

Importante: Em solução em que o soluto iônico (que dissocia ou ioniza), é preciso determinar o fator de Van't Hoff, pela seguinte expressão:

i = 1 + α • (q-1)

Onde:

i = fator de Van't Hoff;

α = grau de ionização ou dissociação;

q = quantidade de íons.

Ebulioscopia ou ebuliometria

Corresponde ao aumento do ponto de ebulição de um solvente devido à adição de um soluto não volátil a um líquido.

Esse aumento ocorre justamente porque o aumento na intensidade da força de interação que ocorrem entre as moléculas do soluto e as moléculas do solvente dificultam a tendência das moléculas do solvente para o estado gasoso, exigindo assim mais energia na forma de calor para ferver a solução.

Esse aumento na temperatura é calculado da seguinte maneira:

• Para soluções moleculares: Δt_e = K_e • W 

• Para soluções com solutos iônicos: Δt_e = K_e • W • i

Onde:

ΔT_e = variação da temperatura de ebulição da solução;

K_e = constante ebulioscópica;

W = molalidade (concentração da solução em mol/Kg).

i = fator de van’t hoff (quantidade de partículas de soluto ao ser colocado em solução).

Em solução em que o soluto iônico (que dissocia ou ioniza), é preciso determinar o fator de Van't Hoff, pela seguinte expressão:

i = 1 + α • (q-1)

Onde:

i = fator de Van't Hoff;

α = grau de ionização ou dissociação do soluto iônico;

q = quantidade de íons.

Crioscopia ou criometria

É o processo de redução da temperatura de congelamento ou ponto de fusão de um solvente quando um soluto não volátil é adicionado.

O efeito crioscópico não evita o congelamento, mas altera a temperatura de congelamento da solução. Quando um soluto é adicionado a um solvente, as forças intermoleculares do solvente são perturbadas, o que afeta a temperatura de congelamento do solvente. 

A solução congela a uma temperatura mais elevada. Um exemplo, é a adição de etilenoglicol em radiadores de automóveis elevando o ponto de ebulição da água.

É possível calcular essa diminuição com as seguintes fórmulas:

• Para substâncias moleculares: Δt_c = K_c . W 

• Para substâncias iônicas:  Δt_c = K_c . W . i

Onde:

Δt_c - variação da temperatura de congelamento;

K_c - é a constante crioscópica;

W - molalidade (concentração da solução em mol/Kg);

i = fator de van’t hoff (quantidade de partículas de soluto ao ser colocado em solução).

Em solução em que o soluto iônico (que dissocia ou ioniza), é preciso determinar o fator de Van't Hoff, pela seguinte expressão:

i = 1 + α • (q-1)

Onde:

i = fator de Van't Hoff;

α = grau de ionização ou dissociação do soluto iônico;

q = quantidade de íons.

Osmose

O Efeito Osmoscópico é a tendência de um solvente, como água, fluir através de uma membrana semipermeável para um lado com maior concentração de solutos. Isso ocorre devido à diferença de pressão osmótica entre os dois lados da membrana, o que leva a uma transferência de solvente de um lado para o outro.

A pressão osmótica (π) pode ser calculada como:

• Para soluções moleculares: π = M . R . T

• Para soluções iônicas: π = M . R . T . i

Onde:

π = pressão osmótica;

M = concentração da solução em mol/L;

R = constante universal dos gases ideais (0.0821 atm·L/mol·K ou 0.062 mmHg·L/mol·K);

T = temperatura em Kelvin.

Em solução em que o soluto iônico (que dissocia ou ioniza), é preciso determinar o fator de Van't Hoff, pela seguinte expressão:

i = 1 + α • (q-1)

Onde:

i = fator de Van't Hoff;

α = grau de ionização ou dissociação do soluto iônico;

q = quantidade de íons.