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Propriedades Coligativas
São as propriedades das soluções que dependem
do número de partículas dispersas e independem
da
natureza
das
partículas
do
soluto.
Pressão Máxima de Vapor (PMV)
PMV é a pressão exercida pelo vapor quando está
em
equilíbrio
dinâmico
com
o
liquido
correspondente.
A PMV depende da temperatura e da natureza do
líquido. Observa-se experimentalmente que, numa
mesma temperatura, cada líquido apresenta sua
pressão de vapor, pois esta está relacionada com
a volatilidade do líquido.
Vejamos alguns exemplos no gráfico abaixo:
Abaixamento Relativo da PMV do Solvente:
∆p/p = p – p’/p
∆p/p independe da temperatura.
Cálculo do ∆p/p = Kt . W (Lei de Raoult) e Fator
de Vant’Hoff (i):
Para soluções moleculares, temos:
∆p/p = Kt . W
onde Kt (Kt = Massa Molarsolvente/1000) é a
constante tonométrica e característica de cada
solvente e W ( W = n1/msolvente(kg)) é a molalidade da
solução.
Para soluções iônicas, temos:
onde i é a relação:
∆p/p = Kt . W . i,
i = 1 + α(q – 1)
onde:
α = grau de ionização (0 ≤ α ≤ 1).
q = número de íons por fórmula de soluto:
Exemplo → NaCl(s) → 1Na+ + 1Cl- q = 2
Na2SO4(s) → 2Na+ + 1SO42- q = 3
Crioscopia ou Criometria ou Abaixamento do
Ponto de Congelação do Solvente
Ponto de ebulição é a temperatura na qual a PMV
iguala a pressão atmosférica. Quanto maior a PMV
na temperatura ambiente, menor o P.E.
Vamos então estudar cada um dos efeitos
coligativos.
Tonometria ou tonoscopia ou abaixamento da
PMV do solvente
Tonoscopia é o estudo do abaixamento da pressão
máxima de vapor de um solvente, provocado pela
dissolução
de
um
soluto
não-volátil.
p = PMV do solvente puro.
p’ = PMV do solvente na solução.
p > p’
O abaixamento da PMV é: ∆p = p – p’
∆p depende da temperatura.
A criometria é o estudo do abaixamento da
temperatura de solidificação de um solvente,
provocado pela adição de um soluto não-volátil, à
pressão externa constante.
tc = temperatura de congelação do solvente puro.
t’c = temperatura de congelação do solvente na
solução.
tc > t’c
O abaixamento será: ∆tc = tc – t’c
Cálculo
de
∆tc
(Lei
de
Raoult):
Para soluções moleculares, temos:
∆tc = Kc . W
sendo Kc = R .T2/100 . L , onde:
R
=
constante
=
1,98
cal/mol.
K;
L = calor latente de fusão do solvente (cal/g);
T = ponto de fusão do solvente em Kelvin.
Para soluções iônicas, temos:
∆tc = Kc . W . i
sendo i = 1 + α(q – 1).
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Ebuiliometria ou Ebulioscopia ou Elevação do
Ponto de Ebulição do Solvente
Ebulioscopia é o estudo da elevação do ponto de
ebulição de um solvente, provocada pela adição de
um soluto não-volátil, à pressão externa constante.
te = temperatura do P.E. do solvente puro.
t’e = temperatura do P.E. do solvente na solução.
t’e > te
A elevação será: ∆te = t’e - te
Cálculo de ∆te (Lei de Raoult)
Para soluções moleculares, temos:
∆te = Ke . W
sendo Ke = Kc
Para soluções iônicas, temos:
∆te = Ke . W . i
sendo i = 1 + α(q – 1).
M = concentração em mol/L.
Para soluções moleculares, temos
π = M.R.T
Para soluções iônicas, temos:
π = M.R.T.i
As soluções que apresentam mesma pressão
osmótica denominam-se isotônicas. Em caso
contrário, anisotônicas; a de maior pressão
osmótica hipertônica; e a de menor pressão
osmótica, hipotônica.
Exemplo: a água do mar é hipertônica em relação
à água potável.
CONSIRAÇÕES FINAIS E RESUMIDAS SOBRE
AS PROPRIEDADES COLIGATIVAS:
Pressão de vapor
Pressão de vapor de um líquido A a uma
dada temperatura é a pressão do vapor de A
no equilíbrio líquido (A) « vapor (A), nessa
temperatura.
Osmose e Pressão Osmótica
Osmose é passagem de um solvente para o
interior de uma solução feita desse mesmo
solvente,
através
de
uma
membrana
semipermeável. A osmose é também uma
propriedade coligativa das soluções, pois depende
do
número
de
partículas
dissolvidas.
Tipos de membranas:
A pressão de vapor aumenta com a temperatura.
Vaporizando um líquido no interior de uma
câmara barométrica do tipo Torricelli, até ser
atingido o equilíbrio líquido « vapor , o
abaixamento da coluna de mercúrio mede a
pressão de vapor à temperatura da experiência.
Quanto maior é a pressão de vapor a uma mesma
temperatura, mais volátil é o líquido.
Pressão de vapor e mudança de estado
Um líquido entra em ebulição à temperatura
em que a sua pressão de vapor iguala-se à
pressão exterior. Assim, a 100°C a água tem
pressão de vapor igual a 1 atm. Portanto, sob
1 atm a água entra em ebulição a 100°C.
• A maioria dos sólidos funde-se com expansão
de volume. O gelo é uma das poucas
exceções, fundindo-se com contração de
volume.
• O PF do gelo aumenta com a diminuição da
pressão, e vice-versa. Para a maioria dos
sólidos, o PF aumenta com o aumento da
pressão, e vice-versa.
• O PE de todas as substâncias aumenta com o
aumento da pressão, e vice-versa.
• As variações dos PF são insignificantes com a
variação da pressão, porque no equilíbrio
sólido « líquido não há participante gasoso.
• As variações dos PE são significativas com a
variação da pressão, porque no equilíbrio
líquido ↔ vapor há participante gasoso.
•
Permeáveis: são aquelas que permitem a
passagem tanto do solvente como do soluto.
Semipermeáveis: são aquelas que permitem
apenas
a
passagem
do
solvente.
Impermeáveis: são aquelas que não permitem a
passagem
de
soluto
e
solvente.
O fluxo de solvente ocorre da solução mais diluída
para a solução mais concentrada
Pressão Osmótica
Pressão osmótica é a pressão que se deveria
aplicar sobre a solução, a determinada
temperatura, para impedir a passagem do solvente
através da membrana. A pressão osmótica é
representada
pela
letra
grega
π
(Pi).
π = pressão osmótica.
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Ponto triplo
Ponto triplo de uma substância é um estado no
qual se estabelece o equilíbrio sólido « líquido «
vapor . Somente a uma determinada temperatura e
pressão, que varia de uma substância para outra,
estabelece-se esse equilíbrio triplo.
No caso da água, esse equilíbrio estabelece-se a,
e somente a, 0,01°C e 4,58 mmHg.
Não existe líquido a uma pressão inferior à do
respectivo ponto triplo. Assim, não existe água
líquida a uma pressão menor que 4,58 mmHg.
A uma pressão inferior à do ponto triplo, ocorre
somente o equilíbrio sólido « vapor (sublimação).
Substância que sublima à pressão ambiente tem a
pressão do ponto triplo acima da pressão ambiente
(1 atm ao nível do mar). Exemplo: gelo seco ou
CO2 (s).
Tonoscopia
somente para solução aquosa:
∆p
—— ≅ Kt — [soluto] — i
p2
Kt =
10−3 M2
Crioscopia
∆tc = Tc2 − Tc
Medida
Símbolo
temperatura de congelação da solução
Tc
temperatura de congelação do solvente
Tc2
constante crioscópica
Kc
calor de fusão do solvente (cal/kg)
Lc
∆ p = p2 - p
Medida
Símbolo
pressão de vapor da solução
p
pressão de vapor do solvente
p2
fração molar do soluto
X1
fração molar do solvente
X2
∆tc = Kc — W — i
constante tonoscópica molal
Kt
massa molar do solvente
M2
R* — (Tc2)2
Kc = ———— (Tc2 em kelvin)
Lc
molalidade da solução
W
concentração da solução em mol/L
[soluto]
grau de dissociação iônica
a
número de íons/molécula
q
Medida
Símbolo
fator de van't Hoff
i
temperatura de ebulição da solução
Te
temperatura de ebulição do solvente
Te2
constante ebulioscópica molal
Ke
calor de vaporização do solvente
(cal/kg)
Le
p
∆p
——
p2
∆p
——
p2
= p2 — X2
= X1 — i
≅ Kt — W — i
Ebulioscopia
∆te = Te2 − Te
∆te = Ke — W — i
R* — (Te2)2
Ke = ———— (Te2 em kelvin)
Le
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solução aquosa diluída
→ W ≅ [soluto]
Em todas as expressões onde aparece i (fator de
van't Hoff):
solução iônica
os seguintes: >, <, , , =.
b. Justifique a escolha da menor temperatura.
→i=1
solução molecular
O conteúdo de cada garrafa está em equilíbrio
térmico, isto é, em cada caso a temperatura do
sólido é igual à do líquido.
a. Considere que as temperaturas T1, T2, T3 e T4
correspondem, respectivamente, às garrafas 1,2,3
e 4. Ordene essas temperaturas de maneira
crescente, usando os símbolos adequados dentre
→ i = a (q - 1) + 1
Osmose
Medida
Símbolo
pressão osmótica
π
temperatura da solução
T
π = [soluto] — R — T — i
R: Constante universal do gás ideal (0,082 atm.
L/mol.K ou 62,3 mmHg. L/mol.K
2. (ITA/99) Considere que sejam feitas as
seguintes afirmações em relação à pressão de
vapor saturante de líquidos e/ou sólidos:
I. As pressões de vapor da água líquida e do gelo
têm o mesmo valor a 10°C
II. Tanto a pressão de vapor de líquidos como a de
sólidos
dos aumentam com o aumento da temperatura.
III. A pressão de vapor de um líquido depende das
forças de interação intermoleculares.
IV. No ponto triplo da água pura, a pressão de
vapor do gelo tem o mesmo valor que a pressão de
vapor da água líquida.
V. A pressão
ressão de um vapor em equilíbrio com o
respectivo líquido independe da extensão das
fases gasosa e líquida.
Qual das opções abaixo se refere a todas
afirmações corretas?
a) I e II
b) I e IV
c) I, II, III e V
d) II, III, IV e V
e) I, II, III, IV e V
3. (VUNESP/98) A solução aquosa que apresenta
menor ponto de congelação é a de:
a) CaBr2 de concentração 0,10 mol/L
b) KBr de concentração 0,20 mol/L
c) Na2SO4 de concentração 0,10 mol/L
d) Glicose (C6H12O6) de concentração 0,50 mol/L
e) HNO3 de concentração 0,30 mol/L
EXERCÍCIOS – 25 QUESTÕES
1. (UNICAMP/97) Considere quatro garrafas
térmicas contendo:
Garrafa 1:: 20 gramas de água líquida e 80 gramas
de gelo picado.
Garrafa 2:: 70 gramas de solução aquosa 0,5
mol.dm-3
3 em sacarose e 30 gramas de gelo
picado.
Garrafa 3: 50 gramas de água líquida e 50 gramas
de gelo picado.
Garrafa 4:: 70 gramas de solução aquosa 0,5
mol.dm-3
3 de NaCl e 30 gramas de gelo picado.
4. (PUC/98) Os medicamentos designados por
A,B,C e D são indicados para o tratamento de um
paciente. Adicionando-se
se água a cada um desses
medicamentos,
obtiveram
obtiveram-se
soluções
que
apresentam as seguintes propriedades:
Assinale a alternativa que só contém os
medicamentos que poderiam ser injetados na
corrente sanguínea sem causar danos.
a) A, B, C e D
b) A, B e D
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c) B, C e D
d) B e D
e) A e C
8.
5. (VUNESP/99) Quando um ovo é colocado em
um béquer com vinagre (solução diluída de ácido
acético) ocorre uma reação com o carbonato de
cálcio da casca. Após algum tempo, a casca é
dissolvida, mas a membrana interna ao redor do
ovo se mantém intacta.
Se o ovo, sem a casca, for imerso numa solução
aquosa de cloreto de sódio (salmoura), ele murcha.
Explique,
utilizando
equações
químicas
balanceadas e propriedades de soluções,
conforme for necessário, por que:
a. a casca do ovo se dissolve no vinagre.
b. o ovo, sem casca, incha quando mergulhado em
água, e murcha quando mergulhado em salmoura.
6. O diagrama abaixo se refere a três líquidos A, B
e C.
Assinale a alternativa errada:
a) O líquido mais volátil é o A
b) A pressão de vapor do líquido B é maior que a
do líquido C para uma mesma temperatura
c) A temperatura de ebulição a 1atm do líquido C é
120°C
d) A temperatura de ebulição no pico do monte
Everest (240mmHg) do líquido A é 20°C
e) As forças intermoleculares do líquido A são mais
intensas em relação aos demais líquidos
9.
10. (Vunesp-SP) A uma dada temperatura, possui
a menor pressão de vapor a solução aquosa:
a) 0,1 mol/L de sacarose.
b) 0,2 mol/L de sacarose.
c) 0,1 mol/L de ácido clorídrico.
d) 0,2 mol/L de ácido clorídrico.
e) 0,1 mol/L de hidróxido de sódio.
11. (Fuvest-SP) Numa mesma temperatura, foram
medidas as pressões de vapor dos três sistemas a
seguir.
7.
Os resultados, para esses três sistemas, foram:
105,0; 106,4 e 108,2 mm Hg, não necessariamente
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nessa ordem. Tais valores são, respectivamente,
as pressões de vapor dos sistemas:
a) x = 105,0; y = 106,4; z = 108,2.
b) y = 105,0; x = 106,4; z = 108,2.
c) y = 105,0; z = 106,4; x = 108,2.
d) x = 105,0; z = 106,4; y = 108,2.
e) z = 105,0; y = 106,4; x = 108,2.
12. (UFRS) Considere o gráfico a seguir, que
representa as variações das pressões máximas de
vapor da água pura (A.P.) e duas amostras
líquidas A e B, em função da temperatura.
Pode-se concluir que, em temperaturas iguais:
a) a amostra A constitui-se de um líquido menos
volátil que a água pura.
b) a amostra B pode ser constituída de uma
solução aquosa de cloreto de sódio.
c) a amostra B constitui-se de um líquido que
evapora mais rapidamente que a água pura.
d) a amostra A pode ser constituída de solução
aquosa de sacarose.
e) as amostras Ae B constituem-se de soluções
aquosas preparadas com solutos diferentes.
13. (UFPE) O gráfico abaixo representa a pressão
de vapor (eixo das ordenadas), em atm, em função
da temperatura (eixo das abscissas), em ºC,de
três amostras, I, II e III. Se uma destas amostras
for de água pura e as outras duas de água
salgada, podemos afirmar que:
a) a amostra I é a amostra de água salgada.
b) a amostra I é a mais volátil.
c) a amostra II é mais concentrada que a amostra
III.
d) a amostra I é a menos volátil.
e) na temperatura tIII, e 1 atm, a amostra II ainda
não entrou em ebulição.
contêm líquidos diferentes, para fazer gelo e
picolés de limão. Se as fôrmas forem colocadas,
ao mesmo tempo, no congelador e estiverem,
inicialmente, à mesma temperatura, vai-se
congelar primeiro a fôrma que contém 500 mL de:
a) água pura.
b) solução, em água, contendo 50 mL de suco de
limão.
c) solução, em água, contendo 100 mL de suco de
limão.
d) solução, em água, contendo 50 mL de suco de
limão e 50 g de açúcar.
e) solução, em água, contendo 100 mL de suco de
limão e 50 g de açúcar.
15. (FUC-MT) Na desidratação infantil aconselhase a administração de soro fisiológico para
reequilibrar o organismo. Quando injetado nas
veias, este soro deve:
a) ser isotônico em relação ao sangue.
b) ser hipertônico em relação ao sangue.
c) ser hipotônico em relação ao sangue.
d) ter pressão osmótica maior do que a do sangue.
e) ter pressão osmótica menor do que a do
sangue.
16. (Puccamp-SP) Eventualmente, a solução 0,30
M de glicose é utilizada em injeção intravenosa,
pois tem pressão osmótica próxima à do sangue.
Qual a pressão osmótica, em atmosferas, da
referida solução a 37 ºC?
a) 1,00.
b) 1,50.
c) 1,76.
d) 7,63.
e) 9,83.
17. (FCMSC-SP) Os três frascos a seguir contêm
água pura a 25 ºC.
Vários estudantes, ao medirem a pressão de vapor
a 25 ºC, fizeram quatro anotações:
Quantas dessas anotações estão corretas?
a) Uma.
b) Duas.
c) Três.
d) Todas.
e) Nenhuma.
14. (UFMG) Num congelador, há cinco fôrmas que
18. (UFPI) Temos uma solução de partes iguais de
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água, éter etílico e etanol (álcool comum) em um
recipiente fechado. As pressões parciais dos
vapores dos líquidos estão na seguinte ordem
crescente:
a) etanol, água, éter.
b) água, etanol, éter.
c) éter, álcool, água.
d) éter, água, álcool.
e) água, éter, álcool.
19. (UFSC — mod.) A figura representa o
diagrama de mudança de estado do CO2. Pela
consulta ao diagrama é correto afirmar que:
muito superior às encontradas nos oceanos.
Devido à alta concentração de sais, nesse lago,
I — a flutuabilidade dos corpos é maior do que nos
oceanos.
II — o fenômeno da osmose provocaria a morte,
por desidratação, de seres vivos que nele
tentassem sobreviver.
III — a água congela-se facilmente nos dias de
inverno.
Dessas afirmações, somente:
a) I é correta.
b) II é correta.
c) III é correta.
d) I e II são corretas.
e) I e III são corretas.
22. (Unicamp-SP) As informações a seguir foram
extraídas de rótulos de bebidas chamadas
"energéticas", muito comuns atualmente, e devem
ser consideradas para a resolução da questão.
01) sob pressão de 60 atm, o CO2 é líquido à
temperatura de –10 ºC e sólido à temperatura de –
60 ºC.
02) no ponto A, o CO2 encontra-se em equilíbrio
nos estados sólido, líquido e gasoso.
04) a pressão de sublimação está abaixo de 5 atm.
08) os valores de temperatura e pressão
correspondentes à linha AB representam equilíbrio
entre os estados sólido e gasoso.
Determine a soma dos valores correspondentes
às alternativas corretas.
20. (UFRS) Considerando as três soluções do
desenho, pode-se prever que a relação entre as
pressões de vapor das mesmas é:
a) P1 > P2 > P3.
b) P2 > P3 > P1.
c) P1 > P3 > P2.
d) P3 > P1 > P2.
e) P2 > P1 > P3.
(massas molares: glicose C6H12O6 = 180 g mol–1;
cloreto de sódio NaCl– = 58,5 g mol–1; sacarose
C12H22O11 = 342 g mol–1)
21. (Puccamp-SP) A concentração de sais
dissolvidos no lago conhecido como “Mar Morto” é
“Cada 500 mL contém”:
valor energético = 140 cal
carboidratos (sacarose) = 35 g
sais minerais = 0,015 mol*
proteínas = 0 g
lipídios = 0 g
* Valor calculado a partir do rótulo.
A pressão osmótica (π) de uma solução aquosa de
íons e/ou de moléculas pode ser calculada por π =
M.R.T. Esta equação é semelhante àquela dos
gases ideais. M é a concentração, em mol/L, de
partículas (íons e moléculas) presentes na solução.
O processo de osmose que ocorre nas células dos
seres vivos, inclusive nas do ser humano, deve-se,
principalmente, à existência da pressão osmótica.
Uma solução aquosa 0,15 mol/L de NaCl é
chamada de isotônica em relação às soluções
contidas nas células do homem, isto é, apresenta o
mesmo valor de pressão osmótica que as células
do corpo humano. Com base nestas informações e
admitindo R = 8,3 kPa — litro/mol — K:
a) Calcule a pressão osmótica em uma célula do
corpo humano em que a temperatura é 37 ºC.
b) A bebida do rótulo é isotônica em relação às
células do corpo humano? Justifique. Considere
que os sais adicionados são constituídos apenas
por cátions e ânions monovalentes.
23. (UFPA) Considere uma solução contendo 17,1
g de sacarose (PM = 342) em 180 g de água (PM =
18). A pressão de vapor dessa solução a 20 ºC,
em atm, é:
a) 0,001.
b) 0,023.
c) 0,500.
d) 17,400.
e) 19,500.
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(Dado: Pv (H2O) a 20 ºC = 17,5 mm Hg)
24. (UFES) Uma massa de 171 gramas de um
composto molecular desconhecido é adicionada a
250 gramas de água. A solução
ção resultante
apresenta uma temperatura de ebulição de 101 ºC
(P = 1 atm). Sabendo-se que a constante
ebulioscópica da água é 0,512 ºC kg/mol–1,
kg/mol
podese concluir que o composto desconhecido possui
massa molar de aproximadamente:
a) 171 g/mol.
b) 342 g/mol.
c) 513 g/mol.
d) 684 g/mol.
e) 855 g/mol.
SP) 12,0 g de uma substância X,
25. (MACK-SP)
dissolvida em 500 g de água, sob pressão normal,
entra em ebulição a 100,12 ºC. A massa molecular
de X é:
(Dado: constante ebulioscópica da água = 0,52 ºC
mol–1 kg)
a) 52.
b) 104.
c) 41,6.
d) 12,47.
e) 24.
Gabarito
01.
a. Nas garrafas 1 e 3 a temperatura é igual: T1 = T3 por
causa do equilíbrio
H2O(s) = H2O(l)
A garrafa 4 apresenta a menor temperatura de
congelação, pois tem maior número de partículas
+
dispersas. NaCl = Na + Cl .
0,5 mol 0,5mol 0,5mol total = 1mol de partículas
dispersas T4 < T2 < T1 = T3
b. T4 pois tem maior número de partículas dispersas.
2. O gráfico da pressão de vapor da água em função da
temperatura pode ser esquematizado a seguir.
seg
3. Alternativa e
Cálculo do número de partículas dispersas por litro:
4. Alternativa e
Os medicamentos que podem ser injetados são A e C,
pois suas soluções possuem a mesma pressão
osmótica que o sangue.
5. a. CaCO3 + 2H3CCOOH = Ca2+(H3CCOO)2- + H2O + CO2(g)
(casca do ovo) (vinagre) (sal solúvel)
b. O ovo sem casca incha na água, pois a água é
hipotônica em relação ao conteúdo do ovo. Na
salmoura, murcha, porque esta é hipertônica em relação
ao conteúdo do ovo .
6. Alternativa e
O líquido A apresenta forças intermoleculares menos
intensas em relação aos demais líquidos pois é o que
possui o menor ponto de ebulição.
7. D
8. A
9. E
10. D
11. C
12. B
13. B
14. A
15. A
16. D
17. B
18. B
19. (01) + (02) + (04) = 7
20. D
21. D
22. a) 77,1 kPa; b) não, pois a concentração em g/L de
íons na bebida é 0,06 mol/L.
23. B
24. B
25. B