SOLUÇÕES – A SOLUÇÃO IDEAL E AS PROPRIEDADES COLIGATIVAS
Conceitos importantes:
Solução: É uma mistura homogênea entre duas espécies químicas dispersas em escala
molecular, constituída por uma única fase. Não se percebe visualmente separação de
fases entre os componentes da mistura.
Solvente: Geralmente é o componente que se apresenta em maior proporção na
solução;
Soluto: Geralmente é a substância que está em menor proporção numa solução.
As soluções podem ser gasosas, líquidas e sólidas.
Gasosas: São formadas por gases ou vapores;
Líquidas: São formadas por líquidos contendo sólidos, líquidos ou gases dissolvidos;
Sólidas: São formadas por sólidos contendo sólidos, líquidos ou gases dissolvidos.
Molalidade: Corresponde ao número de moles do soluto que existem numa solução em
relação à massa do solvente (mol de soluto por kg de solvente). Usa-se a molalidade
em cálculos envolvendo as propriedades coligativas porque esta é independente da
temperatura.
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Conceitos importantes:
Solução ideal: Seguindo o exemplo dos gases ideais, as soluções também apresentam
comportamento semelhante. Quando a pressão num gás real se aproxima de zero, o
seu comportamento também se aproxima do comportamento ideal. Ao dissolver uma
substância não volátil num líquido volátil, observa-se que a pressão de vapor p acima
da solução, no equilíbrio, será menor que aquela do líquido puro.
Se o soluto for do tipo não volátil, o vapor consiste apenas de solvente. Ao adicionar
mais material não volátil no solvente a pressão na fase vapor decresce. Resumindo, ao
dissolver um soluto não volátil num determinado solvente, este (o solvente) experimenta
um abaixamento na sua pressão de vapor. Similar à lei de Dalton, se vários solutos
estiverem presentes, o abaixamento da pressão de vapor dependerá da soma das
frações molares dos vários produtos. O abaixamento não depende dos tipos de solutos
presentes, mas da quantidade relativa de moléculas em relação ao solvente.
Todas as soluções reais comportam-se de forma ideal à medida que a concentração do
soluto se aproxima de zero.
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Solução:
Solvente puro
Solução
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Lei de Raoult: Essa lei estabelece que a pressão de vapor do solvente sobre uma
solução é igual à pressão de vapor do solvente puro multiplicado pela fração molar do
solvente na solução. O abaixamento da pressão de vapor é proporcional à fração molar
do soluto.
Seja x1 a concentração do solvente e x2 a concentração do soluto. Então:
x1+x2=1
(1)
Se x2 =0, p = po
po é a pressão do vapor do solvente puro.
∆p = po − p = x2.po
(2)
p= po−po.x2=po(1−x2)=x1po
(3)
Por definição, solução ideal é aquela que obedece à lei de Raoult em todo o intervalo
de concentrações que vai desde zero até um, em termos de fração molar.
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Umidade relativa: é a razão entre a pressão parcial do vapor de água na mistura e a
pressão de vapor da água na mesma temperatura:
Seja x1 a concentração do solvente e x2 a concentração do soluto. Então:
UR =p/po
Ou, em termos percentuais:
UR% =100%.p/po
Sobre uma solução que obedeça a lei de Raoult:
p=x1po
UR=x1  A umidade relativa é igual a fração molar da água na solução.
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Propriedades coligativas:
São as propriedades que as soluções apresentam em função da quantidade de
partículas não voláteis dissolvidas em relação a um solvente volátil. São:
O abaixamento da pressão de vapor do solvente;
O abaixamento da temperatura de solidificação;
A elevação da temperatura de ebulição;
A pressão osmótica.
Essas propriedades não dependem do tipo de soluto, mas apenas da quantidade de
soluto presente na solução, inclusive esta quantidade pode ser composta por vários
solutos de natureza diversa, desde que não sejam voláteis.
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Propriedades coligativas:
O potencial químico numa solução líquida ideal:
Uma solução ideal deve seguir a Lei da Raoult em todo o intervalo de concentrações
desde 0% até 100%. Um solvente ideal se estiver em equilíbrio com o seu vapor,
considerando a sua concentração, deve também ter seu potencial químico em ambas
as fases, iguais em valor, tal que:
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Propriedades coligativas:
Kf=RMTo/Sfus
M é a massa molar em kg/mol
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Propriedades coligativas:
Abaixamento crioscópico – Exemplo de Aplicação:
A temperatura de congelamento é uma característica importante de alguns produtos
naturais, como sucos de frutas, leite, soluções, que pode ser medida para conferir ao
produto um aval de qualidade.
No caso do leite, por exemplo, à medida que se adiciona água ao leite, o ponto de
congelamento que normalmente deve ser em torno de −0,53ºC tende a se aproximar
de 0ºC. Assim, um leite integral tem um índice crioscópico entre 530 e 540,
correspondendo ao ponto de congelamento de −0,53 a −0,55ºC, enquanto que um leite
que apresente um índice crioscópico igual a 400 teve uma quantidade de água
adicionada, que pode ser determinada.
Para determinar a quantidade de água no leite, basta uma regra de três, estabelecendo
a relação de 100% de leite para 540. A diferença obtida da crioscopia de um leite
qualquer com o valor 540 é proporcional à quantidade de água adicionada em %.
Imagine um leite com um índice crioscópico de 510. Se 540 está para 100%,
540−510=30 vai estar para 5,55% de água adicionada.
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Propriedades coligativas:
No Castellan, Keb=Kb=RMTo/Svap
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Propriedades coligativas:
Elevação ebulioscópica – Aplicação
A temperatura de ebulição também é outra importante propriedade. Se a substância for
pura, o valor de temperatura se mantém constante durante todo o processo de
evaporação, até a última gota. Se o material sendo evaporado não for uma substância
pura, o valor da temperatura sofre um acréscimo à medida que a mistura for ficando
concentrada.
No preparo de doces, balas, xaropes, etc., este parâmetro é muito importante na
determinação do ponto do preparo, de forma a ter sempre a mesma concentração de
sólidos.
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Propriedades coligativas:
__
  c RT
Equação de van’t Hoff
_
c concentração molar do soluto em mol/m3
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Propriedades coligativas:
Efeito da pressão osmótica em uma célula:
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Propriedades coligativas:
Osmose reversa
A concentração de muitos sucos de frutas
ou soro de leite ou até mesmo a obtenção
de água potável a partir de água do mar
pode ser efetivada pelo emprego dos
processos de osmose reversa, onde se
aplica à solução a ser concentrada uma
pressão superior à pressão osmótica,
forçando assim, a saída de solvente da
solução através de uma película semipermeável. Este processo é o inverso da
osmose, que força a
passagem do
solvente através da membrana até as
concentrações ficarem iguais.