SOLUÇÕES – PROPRIEDADES
COLIGATIVAS
TERMODINAMICA II
PROF. JAQUELINE SCAPINELLO
A SOLUÇÃO IDEAL
Solução: mistura homogenia de espécies químicas (única fase)
Solvente: constituinte em maior quantidade
Soluto: constituinte em menor quantidade
Solução ideal: solução que obedece a Lei de Raoult em todo intervalo de
concentrações
Lei de Raoult: a pressão de vapor do solvente sobre uma solução é igual a
pressão de vapor do solvente puro multiplicada pela fração molar do
solvente na solução:
Todas as soluções reais compartam-se idealmente quando a concentração
do soluto tende a zero.
Propriedades coligativas
Se dissolvermos uma substância não-volátil em um líquido puro, teremos a
formação de uma solução (homogenia). Se avaliarmos a pressão de vapor
dessa solução em relação a pressão de vapor do mesmo líquido puro,
observamos que a solução apresentará menor pressão de vapor do que o
líquido puro em uma mesma temperatura:
A SOLUÇÃO IDEAL
Propriedades coligativas
O abaixamento da pressão de vapor é uma propriedades coligativa.
Propriedades Coligativas são aquelas propriedades das substâncias puras
que são modificadas quando se adiciona um soluto não volátil a elas.
Essas propriedades, portanto, não são explicadas pela natureza da substância,
mas sim pela quantidade de suas moléculas, partículas ou átomos.
Propriedades coligativas:
- Abaixamento da pressão de vapor (Tonoscopia)
- Elevação ebulioscópica (Ebulioscopia)
- Abaixamento crioscópico (Crioscopia)
- Pressão osmótica (Osmocopia)
Propriedades coligativas
O estudo dessas propriedades permite compreender algumas questões:
• Por que se acrescenta sal ao gelo para gelar cerveja/refrigerante em lata?
• Por que ao se acrescentar sal ou açúcar a uma quantidade de água que está
fervendo, ela para de ferver?
• Por que as águas dos oceanos não congelam totalmente, mesmo em locais
muito frios, com a temperatura abaixo de 0°C?
• O que acontece quando se coloca sal sobre um pedaço de carne?
• O que acontece com um pedaço de fruta desidratada dentro de um recipiente
com água?
• Porque a solução de soro fisiológico intravenosa tem concentração de 0,9%?
Propriedades coligativas
Se a pressão de vapor diminui, podemos elaborar as curvas da solução
(solvente + soluto) no mesmo diagrama do solvente puro:
Propriedades coligativas
A temperatura de fusão da solução pode ser calculada pela expressão abaixo:
Onde x = fração molar do solvente
ΔHFUS = calor de fusão do solvente puro
T = temperatura de fusão da solução
T0 = temperatura de fusão do solvente puro
O abaixamento crioscópico pode ser calculado pela seguinte relação:
Onde: KF é a constante crioscópica (característica do solvente puro),
m = molalidade
Propriedades coligativas
Cálculo da constante crioscópica:
A partir dessas equações podemos encontrar uma relação
para calcular a massa molar do soluto:
Propriedades coligativas
Exercícios:
1 – Calcule a massa de NaCl que deve ser adicionada em 10 kg de água para
evitar o congelamento até -10°C. Dado: KF água = 1,86 K kg/mol.
2 – Qual será a temperatura de fusão de uma solução aquosa de glicose,
fração molar de glicose igual a 0,3? Dado ΔHfus = 6009,5 J/mol
3 – Dois frascos com água, com capacidade de 500 mL cada um foram
colocados no congelador de um refrigerador doméstico. Em um, dissolveuse 175,0 g de sal de cozinha. Por falha na vedação térmica da porta, a
temperatura mínima obtida no congelador é de –5ºC. Considerando que a
constante crioscópica da água é de 1,86 K.kg/mol pergunta-se: os líquidos
dos dois frascos irão solidificar? Justifique.
R = 8,314 J/mol.K
Propriedades coligativas
ELEVAÇÃO EBULIOSCÓPICA
Para o cálculo da temperatura de ebulição de uma solução utiliza-se a
seguinte equação:
A elevação ebuliscópica pode ser calculada a partir:
Onde: Keb é a constante ebulioscópica (característica do solvente puro),
m = Molalidade
Propriedades coligativas
4 – Considere duas soluções aquosas de cafeína A e B, conforme o quadro, e
analise as afirmativas a seguir:
I. A solução B tem pressão de vapor menor que a da solução A, na mesma
temperatura.
II. As soluções A e B apresentam pontos de ebulição menores que o da água
pura.
III. Independentemente da quantidade de soluto, as duas soluções
apresentam o mesmo ponto de ebulição.
IV. A solução B entra em ebulição a uma temperatura mais alta que a
solução A.
Quais alternativas estão corretas?
Propriedades coligativas
5 – Qual a porcentagem molar deve apresentar uma solução de glicose
para aumentar a temperatura de ebulição da água em 5°C (a 1 atm)?
Dado: Calor de vaporização água = 40656 J/mol
Propriedades coligativas
PRESSÃO OSMÓTICA
A osmose é a passagem do solvente de uma solução diluída para uma
solução mais concentrada através de uma membrana semipermeável.
Propriedades coligativas
Já a pressão osmótica é a pressão externa que deve ser
aplicada na solução para evitar a sua diluição.
A Osmoscopia é a propriedade coligativa
que estuda a difusão de um líquido para
outro meio através de membranas.
Propriedades coligativas
A pressão osmótica pode ser calculada através da seguinte equação:
C = concentração molar
R = constante dos gases
T = temperatura (Kelvin)
Conforme se verifica na
equação, quanto maior a
concentração da solução,
maior será a pressão
osmótica exercida.
A osmose pode ser identificada como o "princípio da ameixa seca". A
casca da ameixa atua como uma membrana permeável à água. Os açúcares
na ameixa são os solutos. A água difunde-se através da casca e a fruta se
incha até o rompimento.
Propriedades coligativas
Solução isotônica
O soro fisiológico deve ser isotônico em relação ao sangue, ou seja, ambos
devem possuir a mesma pressão osmótica.
A pressão osmótica normal do sangue é de aproximadamente 7,7 atm,
assim como a pressão osmótica das hemácias (glóbulos vermelhos) também
é do mesmo valor.
É por isso que o soro
fisiológico usado é uma
solução de NaCl que
contém 0,9% em massa (ou
seja, a cada 100 ml da solução
aquosa há 0,9 g do sal).
Propriedades coligativas
6 - Injeções endovenosas de glicose são aplicadas em pessoas que estão
alcoolizadas. A solução de glicose, que é injetada nas veias desses pacientes,
deve ser isotônica em relação ao sangue, para não lesar os glóbulos vermelhos.
Considerando que o sangue humano possui uma pressão osmótica (π) da
ordem de 7,7 atm.
a) qual deve ser o valor da pressão osmótica da injeção endovenosa a ser
aplicada no paciente alcoolizado?
b) demonstre através de cálculos que o soro fisiológico, utilizado nas injeções
endovenosas é uma solução com concentração de 0,315 mol/L em cloreto de
sódio (NaCl).
Considere: R = 0,08205 atmL/molK e T = 298,15 K.