RECIFE Colégio Salesiano Sagrado Coração Aluna(o): _____________________________________________ Nº: _________ Turma: 2º ano ________ Recife, ______ de ________________ de 2014 Disciplina: Química Professor: Eber Barbosa Propriedades Coligativas Análise Qualitativa ] 01 – Definição Efeitos coligativos são alterações nas propriedades físicas de um líquido, ou seja, de um solvente, após a adição de um soluto não volátil. Também podemos dizer que: Propriedades coligativas são propriedades que independem da natureza das substâncias adicionadas ao solvente, mas dependem do número de partículas dispersas nesse solvente. Dessa forma percebemos que, o primeiro passo, para entendermos as propriedades coligativas consiste em conhecer as propriedades físicas dos líquidos puros... pressão de vapor, ponto de ebulição, ponto de congelação e pressão osmótica. Todas essas propriedades físicas dos líquidos são inerentes ao líquido, ou seja, dependem da natureza do líquido e não da quantidade de cada líquido . 02 – Pressão Máxima de Vapor do Líquido Antes de falarmos em pressão de vapor vamos debater o que é volatilidade de um líquido... Pergunta: Comparando álcool com água, qual dos dois vaporiza mais facilmente? Resposta: Logicamente, pelo que você percebe no seu dia a dia, o álcool vaporiza com maior facilidade. Pois bem, entendemos que o álcool é mais volátil que a água. Volatilidade corresponde à facilidade que um líquido apresenta de liberar vapores. Por isso dizemos que líquidos muito voláteis liberam grande quantidade de vapores. Dessa forma podemos afirmar que a pressão de vapor do líquido é a medida da pressão exercida pelos vapores produzidos pelo líquido. Pressão (ou tensão) máxima de vapor de um líquido é a pressão que seus vapores exercem quando se encontram em equilíbrio dinâmico com o líquido. H2O(g) Vaporização Condensação Água Propriedades Coligativas – Parte I Mesma velocidade A pressão do vapor atinge seu valor máximo... Sendo chamada de Pressão máxima de vapor 251 Vamos analisar o seguinte caso: Observe que a água libera menos vapor. Menor quantidade de vapor corresponde a menor pressão de vapor. A água é menos volátil (ou mais fixa) que o álcool. .. ..... ......... . . . ........ . ............ . . ...... ........ . .. ... Álcool .. . . . Água Observe que o álcool libera muito mais vapor. Maior quantidade de vapor corresponde a maior pressão de vapor. O álcool é mais volátil que a água. Conclusões: Líquido mais volátil apresenta maior pressão de vapor. A pressão de vapor é uma expressão da volatilidade do líquido. Análise gráfica da pressão de vapor de líquidos puros diferentes. Conclusões: Líquido1 PVapor Nesse gráfico percebemos que o líquido1 é mais volátil que o líquido2 porque, à uma mesma temperatura, a pressão de vapor do líquido1 (P1) é maior que a pressão de vapor do líquido2 (P2). Apenas como exemplo, o líquido1 poderia ser o álcool enquanto o líquido2 á água. Líquido2 P1 P2 Temperatura Apenas para reforçar o seu entendimento do que foi exposto observe essa segunda argumentação, envolvendo água e éter como exemplos. Uma das propriedades físicas com a qual mais comumente convivemos e muito fácil de perceber é a volatilidade de diferentes substâncias. É senso comum que o éter é mais volátil que a água. Vamos imaginar um experimento em que essas duas substâncias estejam no estado líquido, cada uma num frasco fechado a vácuo, provido de manômetro: Estado inicial da água Estado inicial do éter Água Água após certo tempo, o a 20 C Éter Éter após certo tempo, a 20 oC 17,5 mm Hg 442 mm Hg Água À temperatura de 20oC, as pressões indicadas pelos manômetros correspondem aquelas exercidas pelos vapores numa situação de equilíbrio entre as duas fases (líquido e vapor). Nessa situação a pressão é denominada pressão máxima de vapor (PV). Éter o Água(ℓ) ⇄ Água(v) Pressão máxima de vapor (P) a 20 C 17,5 mm Hg Éter(ℓ) ⇄ Éter(v) 442 mm Hg Podemos concluir que no éter as forças de atração intermoleculares (dipo-dipolo) são mais fracas que na água (pontes de hidrogênio), uma vez que o éter é mais volátil que a água, o que é confirmado pela maior pressão de vapor do éter em relação a pressão de vapor da água. 252 Propriedades Coligativas – Parte I Mas o que é a vaporização ? Em linguagem simplificada podemos descrever a vaporização como uma fuga das moléculas do líquido para a forma de vapor... Importante: (g) (g) Fuga das moléculas = vaporização () () Qualquer fator que aumente a dificuldade da passagem das moléculas do líquido para forma de vapor provoca diminuição da quantidade de vapor liberada. Com menos vapor liberado ocorrerá diminuição da pressão de vapor. Pois é justamente isso que ocorre ao adicionarmos soluto a um solvente... 2.A – Efeito tonoscópico Efeito tonoscópico ou tonoscopia adição de um soluto não volátil. Vaporização é a diminuição da pressão de vapor do líquido após partículas do soluto Perceba que as partículas do soluto dificultam a “fuga das moléculas”, tornando mais difícil a passagem do líquido para o estado gasoso, ou seja... As partículas do soluto dificultam a vaporização e diminuem a pressão de vapor. Influência da concentração da solução Considerando que um maior número de partículas dispersas dificulta com maior intensidade a liberação de vapores do solvente, entendemos que... Soluções mais concentradas apresentam menor pressão de vapor. Análise gráfica da pressão de vapor de soluções de um mesmo solvente Conclusões do gráfico: PVapor Solvente puro Solução1 P0 Solução2 P1 P2 t Temperatura Constatamos que a solução2 é mais concentrada que a solução1 por que... ...conforme o gráfico percebe-se que, a solução2 é menos volátil que a solução1 uma vez que, à uma mesma temperatura, a pressão de vapor da solução2 (P2) está menor que a pressão de vapor da solução1 (P1). O gráfico também mostra que as soluções apresentam menor pressão de vapor em relação ao líquido puro Isso é o efeito tonoscópico. Atenção: Ao analisar um gráfico de pressão de vapor X temperatura, procure observar bem se o gráfico se refere à líquidos puros diferentes ou se o gráfico se refere a soluções de um mesmo solvente com diferentes concentrações. Propriedades Coligativas – Parte I 253 2.B – Umidade Relativa do Ar No ar atmosférico sempre há certa quantidade dissolvida de vapor de água — é o que se chama de umidade do ar. Se a umidade aumenta e chega ao ponto de saturação (ponto de orvalho), começam a se formar a neblina (no ar), as nuvens (na alta atmosfera) e o orvalho (sobre as plantas, por exemplo). Você já deve ter reparado que nos boletins meteorológicos se divulga a umidade relativa do ar. Esse valor é definido como “o quociente entre a pressão parcial do vapor de água presente no ar e a pressão máxima do vapor de água, na mesma temperatura”. Esse quociente pode ser expresso em porcentagem, de forma que A umidade relativa do ar indica o percentual de vapores de água existentes no ar em relação à quantidade máxima de água que seria possível no ar de determinada região geográfica . Dessa maneira entendemos que quando a umidade relativa do ar é de 20% é porque existe no ar apenas 20% dos vapores de água necessários para saturar o ar daquela região. Cotidianamente falando temos que... umidades relativas entre 50% e 70% são consideradas confortáveis pela maioria das pessoas. umidades relativas inferiores a 50% são consideradas perigosas uma vez que nossa pele começa a perder água para o ar, provocando ressecamento da pele, rachadura dos lábios e, até, mesmo fissura das mucosas e consequentes sangramentos. umidades relativas superiores a 70% são consideradas desconfortáveis pela maioria das pessoas. A sensação de calor torna-se maior, motivo pelo qual sentimos um incômodo excesso de calor após certas pancadas rápidas de chuva seguidas de momentos com céu aberto sol intenso (é a elevada umidade relativa do ar logo após a rápida pancada de chuva). A elevada umidade relativa do ar também provoca dificuldade de respiração, torna nossa pele mais molhada, aumenta o tempo necessário para secar roupas no varal assim como retarda a secagem de poças d’água. A neblina e o orvalho são a combinação de baixas temperaturas com elevadas umidades relativas do ar. 2.C – Fatores que influenciam a pressão máxima de vapor do líquido puro Temperatura: para quaisquer líquidos, quanto maior a temperatura, maior a agitação térmica, maior a capacidade de evaporação e maior a pressão de vapor. Natureza do líquido: substâncias que apresentam maiores forças intermoleculares, possuem menor a capacidade de evaporação e, consequentemente, menor pressão de vapor. Na realidade a pressão de vapor reflete a intensidade das forças intermoleculares. Quantidade do líquido: a pressão máxima de vapor não depende da quantidade de líquido utilizado nem depende da quantidade de vapor produzido. Para uma dada temperatura constante, a pressão máxima de vapor é constante. Comentários Adicionais 254 Propriedades Coligativas – Parte I 03 – Análise da Natureza das Partículas Dispersas na Solução Como bem sabemos os efeitos coligativos não dependem da natureza dos solutos (desde que as concentrações das partículas dispersas no solvente sejam as mesmas), porém é fundamental lembrar que a natureza do soluto pode interferir nas concentrações das partículas dispersas no solvente. 3.A – Principais Elementos Químicos Comporta-se como ametal Metais Perdem elétrons Baixa eletronegatividade 1A H Li Na K 2A 3A 4A 5A 6A 7A Be B Mg Aℓ Ca C Si N P O S F Cℓ Br I Ametais ou semi-metais Ganham elétrons Muito eletronegativos Ba 3.B – Solutos Iônicos São aqueles solutos cujas estruturas são constituídas por íons, ou seja, cátions que podem ser metálicos (Na+, K+, Ca+2, Ba+2, Aℓ+3 entre outros) ou cátions ametálicos (como o amônio, NH4+) combinados com ânions ametálicos (Cℓ–, Br–, NO3– entre outros) ou ânions metálicos (Permanganato – MnO4–, cromato – CrO4–2, dicromato – Cr2O7–2 entre outros). É fundamental ressaltar que a maioria dos compostos iônicos realmente é constituída por combinações de metais com ametais. Atenção: Para esses quatro elementos, na ausência dos sufixos ico ou oso, devemos adotar a carga +2. Os íons mais comuns são: Cátions +1 H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Ag, NH4+ Cobre Cu+1 = Cuproso Cu+2 = Cúprico +2 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd Ferro Fe+2 = ferroso Fe+3 = férrico +3 Níquel A Ni +2 Chumbo Pb +2 Ânions F–1 C–1 Br–1 I–1 Fluoreto Cloreto Brometo Iodeto Clorito = Hipoclorito = Perclorato = CN–1 S–2 O– OH– Cianeto Sulfeto Óxido Hidróxido Nitrito = Bisulfato = Bromato = = Niqueloso = Plumboso CO3–1 NO3–1 CO3–2 SO4–2 PO4–3 Ni +3 = Niquélico +4 = Plúmbico Pb Clorato Nitrato Carbonato Sulfato Fosfato Sulfito = Bicarbonato = Iodato = ico = maior carga oso = menor carga Derivações desses ânions oxigenados são indicados pelos seguintes sufixos e prefixos: ITO = ATO menos 1 oxigênio HIPO = Retirar outro oxigênio PER = Acrescentar + 1 oxigênio –2 Bi = significa que o ânion ... XOY –1 terá estrutura............HXOY Importante: Em todos os compostos químicos a soma das cargas de todas as espécies químicas envolvidas é igual a zero. Principais propriedades dos compostos iônicos Os compostos iônicos constituídos por combinações de metais e não metais são sólidos cristalinos, duros e quebradiços de altos pontos de fusão e ebulição. Os compostos iônicos também são isolantes elétricos na forma pura e condutores elétricos quando fundidos (liquefeitos) ou quando em solução aquosa (dissolvidos em água), formando as chamadas soluções eletrolíticas. A condutibilidade elétrica dos compostos iônicos deve-se a um fenômeno denominado dissociação iônica. Propriedades Coligativas – Parte I 255 Exemplo: Escreva a dissociação iônica dos seguintes compostos: a) Cloreto de sódio: NaCℓ(s) H2O(ℓ) H2O(ℓ) NaCℓ(aq) Na+(aq) 1 mol Cℓ–(aq) + 1 mol 1 mol 2 mols de partículas dispersas no solvente. NaCℓ(s) Na+(aq) NaCℓ(aq) H2O(ℓ) b) Cloreto de cálcio: CaCℓ2(s) H2O(ℓ) H2O(ℓ) H2O(ℓ) H2O(ℓ) CaCℓ2 (aq) Ca+2(aq) – (aq) Cℓ 2 Cℓ–(aq) + 2 mol 1 mol 1 mol A solução aquosa de cloreto de sódio 100% dissociado não possui NaCℓ(aq). Possui apenas + – os íons Na (aq) e Cℓ (aq). 3 mols de partículas dispersas no solvente. c) Cloreto de alumínio AℓCℓ3(s) H2O(ℓ) H2O(ℓ) AℓCℓ3(aq) Ca+2(aq) 3 Cℓ–(aq) + 3 mol 1 mol 1 mol d) Sulfato de alumínio: Aℓ2(SO4)3(s) H2O(ℓ) 4 mols de partículas dispersas no solvente. Aℓ2(SO4)3(aq) H2O(ℓ) 2 Aℓ+2(aq) 1 mol 3 SO4–2(aq) + 3 mol 2 mol 5 mols de partículas dispersas no solvente. 3.C – Solutos Moleculares Os mais comuns compostos moleculares são formados por ametais combinados com ametais por meio de ligações covalentes, ou seja, combinações entre átomos com baixa diferença de eletronegatividade. Exemplos: sacarose (C12H22O11), glicose (C6H12O6), etanol (CH3 – CH2 – OH), éter metílico (CH3 – O – CH3), água (H2O)... Os compostos moleculares podem se apresentar como gases, líquidos ou sólidos de baixo ponto de fusão e ebulição. Além disso, os compostos tipicamente moleculares não são condutores de corrente elétrica mesmo que sejam fundidos ou quando em solução aquosa. H2O Exemplo: Dissolução da sacarose sólida em água: C6H12O6(s) C6H12O6(aq) Observação: Alguns compostos moleculares, como por exemplo, os ácidos do tipo HX (ácidos de Arrhënius), formam soluções eletrolíticas, ou seja, são condutores de corrente elétrica, porque em solução aquosa esses compostos produzem íons (sofrem ionização). Mesmo assim são menos condutores que os iônicos. Significa = produção de íons que não existiam. Exemplos: H 2O HC() Ácido clorídrico 256 H+(aq) + C–(aq) O CH3 C Ácido acético OH(aq) H2O O CH3 + C H+(aq) O–(aq) Propriedades Coligativas – Parte I 04 – A Influência do número de partículas Para estudar esse item vamos tomar como critério a influência do número de partículas sobre a pressão de vapor. Porém é fundamental entender que as conclusões serão aplicadas a todos os efeitos coligativos... Análise1: Em qual dos dois casos abaixo haverá maior efeito tonoscópico? 1 mol de sacarose C12H22O11 C12H22O11(s) 1 Kg de água 1 mol de soluto H2O C12H22O11(aq) 1 mol de partículas dispersas 1 mol de sal de cozinha NaC NaC(s) H2O 1 Kg de água 1 mol de soluto Na+(aq) + C–(aq) 2 mol de partículas dispersas Comentários: Perceba que, partindo-se da mesma Conclusão1: Entre duas soluções, sendo uma iônica e quantidade de mols, de uma substância iônica e outra molecular, a iônica produz uma maior quantidade de partículas dispersas em solução, proporcionando maior diminuição da pressão de vapor. outra molecular, ambas de mesma concentração em mol de partículas/Kg de solvente, a solução iônica sempre apresentará maiores efeitos coligativo. Análise2: Em qual dos dois casos abaixo haverá mais intensa elevação no ponto de ebulição? Comentários: Observe que a solução aquosa de AC3 apresenta o dobro da quantidade de partículas dispersas que a solução de NaC. 1 mol cloreto de cálcio AC3 AC3(s) 1 Kg de água H2O 1 mol A+3(aq) + 3 C–(aq) 4 mol de partículas dispersas Resposta: Dessa forma entendemos que a diminuição da pressão de vapor da solução de AC3 é duas vezes maior que da solução de NaC. Conclusão2: Comparando-se duas soluções iônicas, ambas de mesma concentração em mol de partículas dispersas/Kg de solvente, a solução onde há maior produção de íons, apresentará maior efeito cologativo. 1 mol de sal de cozinha NaC NaC(s) 1 Kg de água 1 mol H2O Na+(aq) + C–(aq) 2 mol de partículas dispersas Maior liberação de íons = maior efeito coligativo. Análise3: Considere duas soluções contendo, cada uma, 1 Kg de água, porém solutos diferentes. Sabendo-se que foram dissolvidos 34,2g de sacarose e na outra solução 18g de glicose, determine qual a solução com menor pressão de vapor? (Dados: C12H22O11 = 342 g/Mol e C6H12O6 = 180 g/Mol) Propriedades Coligativas – Parte I 257 Testes de Vestibulares 01 – (ITA-SP) Qual das opções abaixo contém a sequência correta de ordenação da pressão de vapor saturante das seguintes substâncias: CO2, Br2 e Hg, na temperatura de 25 °C? a) pCO2 > pBr2 > pHg b) pCO2 ≈ pBr2 > pHg c) pCO2 ≈ pBr2 ≈ pHg d) pBr2 > pCO2 > pHg e) pBr2 > pCO2 ≈ pHg 02 – (PUC–MG) Tendo em vista o momento em que um líquido se encontra em equilíbrio com seu vapor, leia atentamente as afirmativas abaixo: I. II. III. IV. A evaporação e a condensação ocorrem com a mesma velocidade. Não há transferência de moléculas entre o líquido e o vapor. A pressão de vapor do sistema se mantém constante. A concentração do vapor depende do tempo. Das afirmativas acima, identifique as incorretas. a) I e III b) II e IV c) II e III d) I e II e) III e IV 03 – (FEI–SP) Em um cilindro de aço de capacidade máxima de 4 litros, previamente evacuado, munido de um êmbolo móvel, coloca-se 1 litro de água pura. Uma vez atingido o equilíbrio, a uma dada temperatura, a pressão de vapor de água é registrada no manômetro instalado no cilindro. Relativamente às proposições: 1) a pressão de vapor da água pura não depende da quantidade de vapor entre a superfície líquida e as paredes do êmbolo móvel; 2) a pressão de vapor da água pura não depende da quantidade de líquido presente no cilindro; 3) o aumento da temperatura acarreta um aumento na pressão de vapor da água pura; 4) ao substituirmos a água por igual quantidade de éter puro, no cilindro, mantendo a mesma temperatura, a pressão de vapor do éter puro registrada no manômetro resulta a mesma da água pura. Das proposições acima, identifique quais são verdadeiras. a) apenas a 3 b) apenas 3 e 4 c) apenas 1, 2 e 4 d) apenas 1, 3 e 4 e) apenas 1, 2 e 3 04 – (UCDB-MT) As propriedades coligativas das soluções dependem: a) da pressão máxima de vapor do líquido. b) da natureza das partículas dispersas na solução. c) da natureza do solvente, somente. d) do número de partículas dispersas na solução. e) da temperatura de ebulição do líquido. 05 – (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) b) c) d) e) 258 a amostra A constitui-se de um líquido menos volátil que a água pura. a amostra B pode ser constituída de uma solução aquosa de cloreto de sódio. a amostra B constitui-se de um líquido que evapora mais rapidamente que a água pura. a amostra A pode ser constituída de solução aquosa de sacarose. as amostras A e B constituem-se de soluções aquosas preparadas com solutos diferentes. Propriedades Coligativas – Parte I 06 – (Vunesp-SP) A uma dada temperatura, possui a menor pressão de vapor a solução aquosa: a) b) c) d) e) 0,1 mol/L de sacarose. 0,2 mol/L de sacarose. 0,1 mol/L de ácido clorídrico. 0,2 mol/L de ácido clorídrico. 0,1 mol/L de hidróxido de sódio. 07 – (UPE – SSA 2º ano/2012) O etilenoglicol (C2H6O2) é uma substância estável, não volátil e tóxica, utilizada durante muito tempo, como aditivo comercial para radiadores de veículos automotivos. Ele reduz a pressão de vapor da água, aumentando o seu ponto de ebulição. Por ser menos tóxico, o propilenoglicol tem substituído o etilenoglicol (C3H8O2) para esse fim. A redução na pressão de vapor do solvente é diretamente proporcional à fração molar do soluto. Dados de massas atômicas: H = 1 u; C = 12 u; O = 16 u Uma solução preparada com ______(I)______ de etilenoglicol em água tem a mesma redução na pressão de vapor apresentada por uma outra solução preparada com ______(II)______ de propolenoglicol na mesma massa de água da solução anterior. Assinale a alternativa cujos quantitativos preenchem CORRETAMENTE as lacunas acima. a) I – 12,4 g; II – 15,2 g b) I – 12,4 g; II – 12,4 g c) I – 15,0 g; II – 7,6 g d) I – 30,4 g; II – 24,8 g e) I – 6,20 g; II – 15,2 g Resoluções de Testes Comentários Adicionais Propriedades Coligativas – Parte I 259 04 – Ponto de Ebulição 4.A – Revisão do fenômeno da vaporização Já vimos que a vaporização pode ser entendida como uma passagem lenta das moléculas do líquido para a forma de vapor... (g) (g) Fuga das moléculas = vaporização Importante: A pressão atmosférica é um dos principais fatores que impede a fuga das moléculas do líquido para forma de vapor... Pressão atmosférica () () A ebulição também pode ser entendida como a passagem das moléculas do líquido para forma gasosa, todavia a ebulição é um fenômeno muito mais rápido que a vaporização. Isto porque enquanto a vaporização ocorre com as moléculas da superfície do líquido, a ebulição ocorre com toda a massa líquida. Podemos então concluir que a ebulição também é dificultada pela pressão externa ao líquido... Conseqüência: Em regiões muito acima do nível do mar, a pressão atmosférica é cada vez menor. Dessa forma, os líquidos são mais voláteis pois encontram menos dificuldade de passar para forma de vapor... Baixa pressão < 1 atm Fácil fuga das moléculas. Fácil vaporização (maior volatilidade) Fácil ebulição, ou seja, em temperaturas menores o líquido já entra em ebulição. Local muito alto Alta pressão = 1 atm Difícil fuga das moléculas. Difícil vaporização. Difícil ebulição, ou seja, São necessárias maiores temperaturas para o líquido entrar em ebulição, o que significa dizer que a temperatura de ebulição e maior. Nível do mar 4.B – Ebulição do Líquido A vaporização de um líquido ocorre em qualquer temperatura e se acentua com a elevação térmica, porém a ebulição ocorre em uma temperatura fixa (desde que a pressão também esteja constante). O líquido só entrará em ebulição quando as bolhas formadas no seu interior romperem a barreira da superfície líquida, o que acontece quando a pressão de vapor for, no mínimo, igual à pressão existente sobre a superfície líquida (pressão ambiente). A temperatura em que ocorre esse fenômeno é chamada de temperatura de ebulição. Um líquido entra em ebulição quando sua pressão máxima de vapor é igual à pressão ambiente. 260 Propriedades Coligativas – Parte I Temperatura de ebulição do líquido puro Você já deve ter percebido que ao aquecermos um líquido em uma panela. Inicialmente formam-se bolhas nas paredes internas da panela (vapores já produzidos dentro do líquido). Porém as bolhas passam certo tempo presas dentro do líquido... ... isso ocorre porque as bolhas só começam a subir quando a pressão dos vapores se tornar igual a pressão atmosférica. Pressão atmosférica Pressão do vapor Bolha Conclusões: Quando Pvapor = Patmosférica ..... as bolhas escapam e o líquido entra em ebulição. Temperatura de ebulição é a temperatura em que a pressão atmosférica e a pressão de vapor serão iguais. A influência da volatilidade Quanto mais volátil for um líquido, mais fácil será a vaporização. Assim, líquidos muito voláteis, como o éter, evaporam rapidamente e sua ebulição ocorre em temperaturas relativamente baixas. Líquido mais volátil apresenta menor ponto de ebulição. Pressão de vapor atm Consequência no cotidiano: Líquido mais volátil Líquido menos volátil 1 atm 36oC Temperatura de ebulição do éter ao nível do mar 100oC Temperatura o C Quanto maior o ponto de ebulição de um líquido, mais é possível aquecê-lo antes que ele assuma a forma gasosa. Se o líquido consegue atingir maiores temperatura, torna-se mais fácil, por exemplo, cozinhar alimentos nesse liquido em menos tempo, pois sabemos que as reações químicas são mais rápidas em temperaturas elevadas. Temperatura de ebulição da água ao nível do mar 4.C – Efeito Ebulioscópico A adição de um soluto não volátil aumenta o ponto de ebulição do líquido. Isso ocorre porque as partículas do soluto dificultam a saída das moléculas do líquido para forma gasosa. Sendo assim entendemos que quanto maior a quantidade de partículas dispersas no líquido, maior será o ponto de ebulição, ou seja... Soluções mais concentradas apresentam maior ponto de ebulição. Propriedades Coligativas – Parte I 261 Análise Gráfica do efeito ebulioscópico Comentário sobre o gráfico: Para uma mesma temperatura a solução apresenta menor pressão de vapor do que o solvente puro. Para uma mesma pressão a solução apresenta maior temperatura de ebulição. Em resumo, o gráfico fala que a solução apresenta maior ponto de ebulição e, conseqüentemente, menor pressão de vapor. O gráfico se refere aos efeitos ebulioscópico e tonoscópico. Temperatura de ebulição do líquido puro Temperatura de ebulição da solução 05 – Temperatura de Congelação Também chamada de temperatura de fusão ou temperatura de solidificação, corresponde à temperatura em que o líquido passa para o estado sólido. Sabemos que quanto mais baixa é a temperatura de um líquido, mais próximas estarão as suas moléculas. Para um líquido congelar (passar para o estado sólido) é necessário que suas moléculas se aproximem até atingirem a estrutura compacta de um sólido. Todavia em alguns casos essa aproximação das moléculas é muito difícil. Nesses casos o líquido só assume a forma sólida em temperaturas muito baixas, ou seja, a temperatura de congelação é menor. Baixa temperatura de congelação = difícil congelar o líquido. Observação: Não esqueça que a temperatura de congelação é a mesma temperatura em que ocorre a fusão. Por isso é comum aos textos de química utilizar a expressão “temperatura de fusão do líquido”. 5.A – Efeito Crioscópico ou Crioscopia A adição de um soluto não volátil diminui o ponto de congelação do líquido. Isso ocorre porque as partículas do soluto dificultam a aproximação das moléculas do líquido para forma gasosa. Dessa maneira entendemos que quanto maior a quantidade de partículas dispersas no líquido, mais difícil será congelar o líquido e, conseqüentemente, menor será o ponto de congelação, ou seja... Soluções mais concentradas apresentam menor ponto de congelação. Análise Gráfica do efeito crioscópico Tcongelação Tcongelação do líquido puro Comentário: Segundo o gráfico, à medida que aumenta a quantidade de partículas dispersas no líquido, diminui sua temperatura de congelação. Mol do soluto/Kg do solvente 262 Propriedades Coligativas – Parte I 06 – Pressão Osmótica 6.A – Osmose Osmose é a passagem espontânea de solvente através de uma membrana semi-permeável, de uma solução pouco concentrada para outra mais concentrada, ambas as soluções a uma mesma temperatura. Comentário sobre osmose... NaCℓ H2O H2O NaCℓ Solução menos concentrada ou solvente puro NaCℓ Ocorre um fluxo espontâneo de solvente da solução menos concentrada para a solução mais concentrada (osmose). NaCℓ NaCℓ Solução mais concentrada Após algum tempo as soluções passam a apresentar as mesmas concentrações. Nesse momento não há H2O mais osmose, ou pode-se dizer que as duas soluções apresentam a mesma pressão osmótica (as soluções são isotônicas H2O entre si). H2O O volume tornou-se maior em função da absorção do solvente da solução menos concentrada. O volume tornou-se menor devido à perda de solvente para a solução mais concentrada. 6.B – Pressão Osmótica É a medida da intensidade com que uma solução absorve o solvente de outra solução menos concentrada. Na verdade, quanto maior é a diferença de concentração entre as duas soluções, maior será a pressão osmótica. Soluções mais concentradas apresentam maior pressão osmótica. Comentário: Se uma pessoa tomar banho nas águas do mar morto sua pele irá ressecar com mais intensidade do que em um banho nas águas do atlântico. Isso porque as águas do mar morto são extremamente concentradas e, por isso, apresentam uma violenta pressão osmótica. Como Impedir a Pressão Osmótica ? Basta exercer uma pressão sobre a superfície da solução capaz de impedir a elevação do seu volume provocado pela absorção do solvente da solução menos concentrada. Essa mínima pressão exercida sobre a superfície da solução será igual à própria pressão osmótica da solução. Pressão osmótica é a menor pressão que devemos exercer sobre a superfície da solução para impedir sua diluição pela passagem do solvente puro através de uma membrana semipermeável. Pressão externa (P) = Menor pressão para = Pressão osmótica impedir a osmose Pressão osmótica (π) H2 O Propriedades Coligativas – Parte I Pressão osmótica (π) 263 Atenção: Se a pressão externa exercida sobre a superfície da solução superar a pressão osmótica, o solvente voltará para solução menos concentrada, ou seja, ocorrerá o inverso da osmose. Isso é chamado de... Osmose Reversa A osmose reversa é empregada, em países com escassez de água potável, para obter água com baixo teor de sais a partir de águas muito salgadas. Classificação das Soluções Quanto a Pressão Osmótica Considerando duas soluções, à mesma temperatura, com pressões osmóticas A e B ... A solução A é hipertônica em relação à B, quando A > B; Duas soluções isotônicas são também denominadas soluções isosmóticas ou soluções de igual tonicidade. A solução A é isotônica em relação à B, quando A = B; A solução A é hipotônica em relação à B, quando A < B. Como Determinar a Pressão Osmótica ? É semelhante ao cálculo da pressão gasosa sobre a superfície da solução: P . V = n . R. T ...... π=M. R. T P = n/V . R . T = Pressão osmótica M = Concentração molar Concentração molar: mol/L R = Constante dos gases 0,082 atm . L / mol . K, quando pressão em atm. 62,3 mmHg . L / mol . K, quando pressão em mmHg T = Temperatura em Kelvin ............ TK = TC + 273 = M.R.T Para soluções moleculares IMPORTANTE PERCEBER: Duas soluções podem não ser isotônicas, ou seja, podem não apresentar a mesma pressão osmótica mesmo que sejam iguais suas concentrações de partículas dispersas em mol/L. Se as temperaturas das soluções forem diferentes, as pressões osmóticas podem ser diferentes mesmo que suas concentrações sejam iguais. Exemplo1: Determine a pressão osmótica, a 27oC, de uma solução formada por 18 g de glicose dissolvida em 500 mL de água. (Dado: C6H12O6 = 180 g/mol; R = 0,082 atm.L/mol.K) 18g de C6H12O6 mols do soluto M = Litros da solução = π=M.R.T π = 0,4 . 0,082 . 300 π = 9,84 atm 0,1 mol 0,25 L M = 0,4 mol/L 500 mL de H2O Exemplo2: (UFPI) Osmose reversa tem sido utilizada para obter água doce a partir da água salgada, nos últimos períodos de seca no Nordeste. Assumindo uma concentração de 0,6 mol/L em NaCℓ para água do mar, o indique a pressão mínima a ser aplicada para que ocorra este processo a 27 C. (Dado: R = 0,082 atm.L/mol.K) a) 1,3 atm. NaC(s) 0,6 mol/L H2O b) 2,7 atm. Na+(aq) 0,6 mol/L + c) 14,8 atm. C–(aq) 0,6 mol/L 1,2 mol de partículas dispersas 264 d) 29,5 atm. e) 59,0 atm π=M.R.T π = 1,2 . 0,082 . 300 π = 29,5 atm Propriedades Coligativas – Parte I 07 – Efeitos Coligativos (Resumo) A adição de um soluto não volátil a um solvente altera as propriedades do dispersante. Nessas condições, observamos quatro fenômenos... = + Sal, ácido, Base, açúcar... Mistura homogênea Água Soluto não volátil + Inicialmente nula uma vez que o solvente está puro. Solvente puro = Pvapor TEbulição TCongelação POsmótica Solução Pvapor TEbulição TCongelação POsmótica diminui................ aumenta.............. diminui................ aumenta.............. Efeito tonoscópico Efeito ebulioscópico Efeito crioscópico Efeito osmótico A dissolução de um soluto não volátil dificulta a evaporação, aumentando a temperatura de ebulição. É o efeito ebulioscópico. A dissolução de um soluto não volátil dificulta a solidificação do líquido, diminuindo a temperatura de congelação. É o efeito crioscópico. A dissolução de um soluto não volátil dificulta a evaporação, reduzindo a liberação de vapores e, conseqüentemente, diminuindo a pressão máxima de vapor desse líquido. É o efeito tonoscópico. A dissolução de um soluto não volátil origina uma pressão osmótica. Esse fenômeno é estudado pela osmometria. dependem da natureza do soluto , ou seja, não importa qual é o soluto. O que importa é a quantidade de partículas de soluto dispersas Não esqueça: Os efeitos coligativos não no solvente. Em síntese... Soluções com maiores concentrações de partículas dispersas... Apresentam menor pressão de vapor Apresentam maior ponto de ebulição Apresentam menor ponto de congelação Apresentam maior pressão osmótica Resoluções de Testes Comentários Adicionais Propriedades Coligativas – Parte I 265 Testes de Vestibulares 01 – (UFPE – 2a fase/2006) As propriedades de um solvente podem ser alteradas pela adição de solutos. Assim, tem-se alterações dos pontos de fusão e de ebulição, entre outras. O efeito depende da concentração do soluto. Considerando o texto acima, podemos afirmar que: I II 0 0 1 1 2 3 4 2 3 4 aplica-se para as chamadas propriedades coligativas. adição de um mol de NaCℓ a um litro de água deverá produzir o mesmo efeito sobre o ponto de ebulição que a adição de um mol de Na2SO4. a pressão de vapor da água é tanto maior quanto maior for a concentração de NaCℓ nela dissolvido. o ponto de fusão da água do mar é mais baixo que o da água destilada. além dos pontos de fusão e de ebulição, podemos citar, entre os efeitos coligativos, a pressão osmótica. 02 – (UFMG – Universidade Federal de Minas Gerais) Duas panelas de pressão iguais, uma aberta e outra fechada, foram comparadas quanto às condições de cozimento de uma mesma quantidade de certo alimento. Ambas estavam ao nível do mar e à mesma temperatura. Foram submetidas à mesma fonte de aquecimento e continham a mesma quantidade de água. Observou-se, então, que: • a água, na panela aberta, entrou em ebulição em menos tempo que na panela fechada; • o cozimento do alimento foi mais rápido na panela fechada que na panela aberta. Considerando-se essas observações, identifique a alternativa incorreta. a) b) c) d) a panela fechada requer mais tempo para atingir a pressão atmosférica em seu interior. a pressão de vapor da água em ebulição na panela fechada é maior que a pressão atmosférica. a temperatura de ebulição da água na panela é maior que 100 °C. o cozimento na panela fechada se passa em temperatura mais elevada que na panela aberta. 03 – (UFPE – 1a fase/96) Foi observado que o cozimento de meio quilo de batatas em 1 litro de água é mais rápido se adicionarmos 200 g de sal à água de cozimento. Considere as possíveis explicações para o fato: 1 – A adição de sal provoca um aumento da temperatura de ebulição da água. 2 – A adição de sal provoca um aumento da pressão de vapor da água. 3 – O sal adicionado não altera a temperatura de ebulição da água, mas reage com o amido das batatas. Está(ão) correta(s) a(s) explicação(ões): a) 1 apenas b) 2 apenas c) 3 apenas d) 1 e 2 apenas e) 1, 2 e 3 04 – (UFPE – 1a fase/2000) Uma panela X, com água e outra panela Y, com água salgada, são levadas ao fogo e, após algum tempo, seus conteúdos encontram-se em ebulição. O gráfico que melhor descreve a variação de temperatura (eixo das ordenadas) dos líquidos em relação ao tempo (eixo das abcissas) durante a ebulição é: a) b) Y c) X Y X e) d) X Y Y X Y X a 05 – (COVEST – 1 fase/94) Em qual das cidades indicadas abaixo, é mais demorado o cozimento de uma feijoada em panela de barro ? a) Rio de Janeiro 266 b) São Paulo c) Recife d) La Paz e) Brasília Propriedades Coligativas – Parte I 06 – (UFPE – 1a fase/2002) Por que a adição de certos aditivos na água dos radiadores de carros evita que ocorra o superaquecimento da mesma, e também o seu congelamento, quando comparada com a da água pura? a) que a água mais o aditivo formam uma solução que apresenta pontos de ebulição e de fusão maiores que os da água pura. b) Porque a solução formada (água + aditivo) apresenta pressão de vapor maior que a água pura, o que causa um aumento no ponto de ebulição e de fusão. c) Porque o aditivo reage com a superfície metálica do radiador, que passa então a absorver energia mais eficientemente, diminuindo, portanto, os pontos de ebulição e de fusão quando comparados com a água pura. d) Porque o aditivo diminui a pressão de vapor da solução formada com relação à água pura, causando um aumento do ponto de ebulição e uma diminuição do ponto de fusão. e) Porque o aditivo diminui a capacidade calorífica da água, causando uma diminuição do ponto de fusão e de ebulição. 07 – (UPE – Quí. II/2004) I 0 1 2 3 4 II 0 As soluções aquosas diluídas de nitrato de prata e nitrato de alumínio, ambas de mesma concentração em mol/L, se congelam à mesma temperatura. 1 A água do mar tem uma pressão de vapor menor que a da água pura, à mesma temperatura. 2 Os líquidos, quando submetidos à mesma temperatura e pressão, apresentam sempre a mesma pressão de vapor. 3 O tempo necessário para cozinhar um ovo no topo de uma montanha, onde a pressão atmosférica é 0,5 atm, é bem menor que ao nível do mar. 4 O objetivo de salgar a carne é evitar a proliferação de microorganismos (pela saída da água intracelular por osmose), que desencadeia a deterioração do alimento. 08 – (COVEST – 2a fase/2002) Considere as seguintes soluções aquosas: I – sacarose 0,05 M II – NaC 0,03 M III – Cu(NO3)2 0,03 M Com relação aos pontos de ebulição destas soluções, podemos afirmar que: I 0 1 2 3 4 II 0 1 2 3 4 A solução I apresenta ponto de ebulição menor que o da solução II. A solução II apresenta ponto de ebulição maior que o da solução III. A solução I apresenta ponto de ebulição menor que o da solução III. A solução II apresenta ponto de ebulição igual ao da solução III. As três soluções apresentam o mesmo ponto de ebulição. 09 – (UFPE – 1a fase/2008) A água do mar é rica em cloreto de sódio, dentre outros sais. Sabe-se que a presença de solutos num solvente altera algumas propriedades deste último. Exemplo disso são as propriedades coligativas. Considere a elevação do ponto de ebulição da água, causada pelos seguintes sais, todos bastante solúveis em água –1 –1 –1 (MM é a massa molar): NaCℓ (MM= 58,5 g . mol ), KCℓ (MM 74,5 g . mol ) e Na2SO4 (MM = 142 g . mol ). Com base nesses dados, assinale a alternativa correta. a) b) c) d) e) O aumento no ponto de ebulição da água deverá ser o mesmo para soluções 1 mol . L –1 de qualquer um desses sais. Uma solução 2 mol . L–1 de NaCℓ deverá apresentar um aumento no ponto de ebulição equivalente ao de uma solução 1 mol . L–1 de Na2SO4. A dissolução de 117 g de NaCℓ, em 10 litros de água, deve provocar um aumento no ponto de ebulição equivalente ao obtido pela dissolução de 149 g de KCℓ, em 10 litros de água. Considerando-se uma solução 1 M desses sais, O Na2SO4 é o que causa menor elevação no ponto de ebulição da água, uma vez que é um sal assimétrico. Uma solução aquosa contendo 5,85 g . L–1 de NaCℓ tem o mesmo ponto de ebulição de uma solução aquosa 14,2 g . L–1 de Na2SO4. Propriedades Coligativas – Parte I 267 10 – (UFPE – Garanhuns e Serra Talhada/2008.2: Prova de Biologia) Se duas células, que apresentam diferentes concentrações, são separadas esquematicamente por uma membrana semipermeável, como ilustrado no modelo, espera-se que: a) b) c) d) e) ocorra passagem de água da célula de menor concentração para a de maior concentração. ocorra passagem de soluto da célula de maior concentração para a de menor concentração. ocorra equilíbrio, não havendo passagem de água entre as células. haja ruptura da célula de menor concentração após algumas horas. tanto a célula de maior concentração quanto a de menor concentração sofram ruptura após algumas horas. 11 – (UPE – Quí. I/2004) O etileno-glicol é usado como aditivo de água dos radiadores de automóveis com o objetivo de dificultar a ebulição da água e, conseqüentemente, proteger os motores dos automóveis, especialmente nos dias quentes de verão muito comuns em nossa região. Em relação ao etileno-glicol, é correto afirmar que é uma substância... a) b) c) d) e) gasosa a 25ºC e 1 atm com massa molecular elevada. pouco volátil, que é usada nos fluidos para radiadores, a fim de diminuir a temperatura de ebulição da água. volátil usada nos fluidos para radiadores, com a finalidade de aumentar a temperatura de congelação da água. que deixa mais viscoso e, portanto, mais volátil o fluido para radiadores. que, adicionada à água, provoca uma elevação na temperatura de ebulição da solução de resfriamento, em relação à temperatura de ebulição da água pura. 12 – (COVEST – 1a fase/2001) O gráfico abaixo representa a pressão de vapor (eixo das ordenadas), em atm, em função da temperatura (eixo das abcissas), em C, 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) b) c) d) e) A amostra I é a amostra de água salgada. A amostra I é a mais volátil. A amostra II é mais concentrada que a amostra III. A amostra I é a menos volátil. Na temperatura TIII e 1 atm a amostra II ainda não entrou em ebulição. 13 – (COVEST – 1a fase/90) Com a intenção de calibrar um termômetro a uma altitude de 1000 metros, usando como referencial a temperatura de ebulição da água, podemos afirmar com certeza que: a) b) c) d) e) 268 a temperatura de ebulição da água registrada pelo termômetro será ligeiramente inferior a 100 oC. a temperatura de ebulição da água registrada pelo termômetro será de 100 oC. o a temperatura de ebulição da água registrada pelo termômetro será de ligeiramente superior a 100 C. o a temperatura de ebulição da água registrada pelo termômetro será muito superior a 100 C. o a temperatura de ebulição da água registrada pelo termômetro será muito inferior a 100 C. Propriedades Coligativas – Parte I 14 – (UFPE – 2a fase/2005) Os processos descritos abaixo podem ser explicados por fenômenos que ocorrem em solução, devido à presença de um soluto. 1) 2) Uma salada de alface, temperada com sal e vinagre, murcha após um certo tempo. Durante o inverno, em cidades de clima frio, é comum jogar sal grosso nas ruas, para evitar a formação de crostas de gelo. A temperatura de ebulição da água do mar é sempre maior do que a temperatura de ebulição da água destilada. 3) Para justificar esses fenômenos, podemos dizer que: I II 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 a salada de alface murcha devido à desidratação causada pelo efeito de osmose. durante o inverno, o sal é jogado nas ruas para que a umidade presente na superfície não se congele, devido ao efeito crioscópico. a água do mar entra em ebulição em temperaturas mais elevadas que a água destilada, devido ao efeito ebulioscópico. os efeitos responsáveis pelos eventos (I, II,e III) descritos acima, são todos devido à alteração na pressão de vapor de um solvente, causada pela adição de um soluto não volátil. a osmose não é uma propriedade coligativa. A panela de pressão permite que os alimentos sejam cozidos em água muito mais rapidamente do que em panelas convencionais. Sua tampa possui uma borracha de vedação que não deixa o vapor escapar, a não ser através de um orifício central sobre o qual assenta um peso que controla a pressão. Quando em uso, desenvolve-se uma pressão elevada no seu interior. Para a sua operação segura, é necessário observar a limpeza do orifício central e a existência de uma válvula de segurança, normalmente situada na tampa. O esquema da panela de pressão e um diagrama de fase da água são apresentados abaixo. 15 – (ENEM – 99) A vantagem do uso de panela de pressão é a rapidez para o cozimento de alimentos e isto se deve a) b) c) d) e) à pressão no seu interior, que é igual à pressão externa. à temperatura de seu interior, que está acima da temperatura de ebulição da água no local. à quantidade de calor adicional que é transferida à panela. à quantidade de vapor que está sendo liberada pela válvula. à espessura da sua parede, que é maior que a das panelas comuns. 16 – (ENEM – 99) Se, por economia, abaixarmos o fogo sob uma panela de pressão logo que se inicia a saída de vapor pela válvula, de forma simplesmente a manter a fervura, o tempo de cozimento a) b) c) d) e) será maior porque a panela “esfria”. será menor, pois diminui a perda de água. será maior, pois a pressão diminui. será maior, pois a evaporação diminui. não será alterado, pois a temperatura não varia. Propriedades Coligativas – Parte I 269 17 – (COVEST – 1a fase/94) O gráfico mostra a variação da pressão de vapor de algumas substâncias (Pv, em mm de Hg nas ordenadas) em relação ma temperatura (T, em oC, no eixo das abcissas). Qual entre estas substâncias é mais volátil? 900 800 700 1 600 2 500 3 400 4 300 200 5 100 0 0 20 40 60 80 100 120 a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 18 – (COVEST – 2a fase/2001) O etileno glicol (1,2-etanodiol) é altamente solúvel em água. É utilizado como aditivo na água dos radiadores de carros, para evitar o seu superaquecimento e também o seu congelamento. Considerando esta mistura, julgue os itens abaixo. I 0 1 2 3 4 II 0 1 2 3 4 O etileno glicol diminui a pressão de vapor da mistura e, portanto, aumenta o ponto de ebulição da mesma. O etileno glicol altera as propriedades desta mistura, porque se dissocia completamente em íons. A temperatura de congelamento da mistura independe da concentração de etileno glicol na mesma. O etileno glicol é altamente solúvel em água, porque forma ligações de hidrogênio com as moléculas de água. O etileno glicol sofre reação de óxido-redução com a água. 19 – (UPE – Quí. I/2007) Em relação às propriedades das soluções, analise as afirmativas e conclua. I 0 1 2 3 4 II 0 Em países com invernos rigorosos, é costume esparramar, nas rodovias, sal de cozinha com objetivo de aumentar o ponto de congelação da água, evitando a formação do gelo. 1 Em 200,0g de uma solução aquosa de sacarose a 10% em massa, há 6,02 x 1024 moléculas de água. 2 Para diluir 1L de uma solução aquosa de NaOH 1,0 mol/L e transformá-la numa solução 10–6mol/L, serão necessários aproximadamente 106L de água destilada. 3 Os efeitos coligativos produzidos pelos solutos iônicos nas soluções aquosas são sempre de mesma intensidade, desde que as soluções sejam de mesma concentração. 4 Para que ocorra a osmose reversa, é necessário que se aplique à solução uma pressão mais baixa que a pressão osmótica da solução. a 20 – (UFPE – 2 fase/2007) A Tabela abaixo apresenta a variação da pressão de vapor em função da temperatura para naftaleno (sólido), benzeno (líquido) e água (líquida). Analise as afirmações a seguir: naftaleno o T/ C 7 27 47 77 97 I 0 1 2 3 4 270 II 0 1 2 3 4 P/mmHg 0,0123 0,1005 0,6105 - benzeno o T/ C 7 27 47 77 97 Água P/mmHg 38,61 103,63 240,42 687,12 1239,10 o T/ C 7 27 47 77 97 P/mmHg 7,43 26,51 79,06 312,38 678,45 Dentre as três substâncias, o benzeno deve apresentar o menor ponto de ebulição. A 97 oC, o benzeno está abaixo de seu ponto de ebulição normal. o A 0 C, a pressão de vapor da água deve ser igual a zero. A 100 oC, a pressão de vapor da água deverá ser igual a 760 mmHg. O fato de a pressão de vapor do naftaleno ser maior que zero significa que este composto não pode ser um sólido a 25 oC e 760 mmHg. Propriedades Coligativas – Parte I a 21 – (UFPE – 2 fase/98) Considerando as informações abaixo sobre duas soluções (I e II): Solução I (10g de composto covalente A em 1 litro de água) Solução II (10 g de composto covalente B em 1 litro de água) Temperatura de ebulição da solução I maior que da solução II Podemos afirmar: I 0 1 2 3 4 II 0 1 2 3 4 A pressão de vapor da solução I é maior que a de II. O ponto de fusão da solução I é maior que o de II. O peso molecular de A é maior que o de B. O A temperatura de ebulição de ambas as soluções é maior que 100 C. O A temperatura de fusão de ambas as soluções é maior que 0 C. 22 – (UPE – Quí. I/2007) A utilização de polímeros na vida diária é cada vez mais intensa e diversificada. A versatilidade de uso dos polímeros é muito significativa, pois atualmente há uma enorme variedade desses materiais, sendo usados no dia-adia. Os polímeros superabsorventes possuem uma grande afinidade por água. Um dos mais utilizados atualmente é o poliacrilato de sódio (PAS), no qual o mecanismo de absorção é fundamentado nos princípios da osmose. O poliacrilato de sódio absorve água, para equilibrar a concentração de íons sódio dentro e fora do polímero. Este absorve aproximadamente 800 vezes o seu peso em água, dependendo do tempo de exposição. As fraldas descartáveis usam, como polímero absorvente de água, cristais de poliacrilato de sódio. Considere que a equação abaixo descreve a absorção de água pelo polímero: (NaX)n + m(H2O) Poliacrilato de sódio ⇆ [Xn .(H2O)m]1- + n[Na1+(aq)] Qual das afirmativas abaixo é a verdadeira? a) A quantidade de água absorvida pelo poliacrilato de sódio não depende do tempo de contato da água com o polímero. b) Uma determinada massa de poliacrilato de sódio absorve mais água de torneira rica em cátions sódio e potássio do que água destilada. c) A absorção de água pelo poliacrilato de sódio é bem maior, quando esse polímero está em contato com uma solução de cloreto de sódio do que com água destilada. d) Para o mesmo tempo de exposição, uma mesma massa de poliacrilato de sódio absorve mais água, quando em contato com a água destilada do que quando em contato com uma solução de cloreto de sódio a 15%. e) O poliacrilato de sódio absorve igualmente a mesma quantidade de água, quer esteja em contato com água pura ou com uma solução de cloreto de sódio. 23 – (UFPE – 1ª fase/2009) Propriedades coligativas de uma solução são propriedades que dependem somente do número de “partículas” do soluto na solução. A adição de uma pequena quantidade de soluto não-volátil a um solvente para formar uma solução diluída-ideal, permite estudar quantitativamente: a) b) c) d) e) a elevação da pressão de vapor a partir da constante ebulioscópica. o abaixamento da temperatura de ebulição que ocorre com a adição de um soluto a um solvente. a elevação da temperatura de solidificação a partir da constante crioscópica. a pressão osmótica estabelecida entre o solvente puro e a solução, separados por uma membrana semipermeável. o aumento da temperatura de ebulição a partir da constante crioscópica. 24 – (ENEM – 1ª aplicação/2009) O ciclo da água é fundamental para a preservação da vida no planeta. As condições climáticas da Terra permitem que a água sofra mudanças de fase e a compreensão dessas transformações é fundamental para se entender o ciclo hidrológico. Numa dessas mudanças, a água ou a umidade da terra absorve o calor do sol e dos arredores. Quando já foi absorvido calor suficiente, algumas das moléculas do líquido podem ter energia necessária para começar a subir para a atmosfera. Disponível em: http://www.keroagua.blogspot.com. Acesso em: 30 mar. 2009 (adaptado). A transformação mencionada no texto é a a) fusão. b) liquefação. c) evaporação. Propriedades Coligativas – Parte I d) solidificação. e) condensação. 271 25 – (ENEM – 1ª aplicação/2009) A água apresenta propriedades físico-químicas que a colocam em posição de destaque como substância essencial à vida. Dentre essas, destacam-se as propriedades térmicas biologicamente muito importantes, por exemplo, o elevado valor de calor latente de vaporização. Esse calor latente refere-se à quantidade de calor que deve ser adicionada a um líquido em seu ponto de ebulição, por unidade de massa, para convertê-Io em vapor na mesma temperatura, que no caso da água é igual a 540 calorias por grama. A propriedade físico-química mencionada no texto confere à água a capacidade de a) b) c) d) e) servir como doador de elétrons no processo de fotossíntese. funcionar como regulador térmico para os organismos vivos. agir como solvente universal nos tecidos animais e vegetais. transportar os íons de ferro e magnésio nos tecidos vegetais. funcionar como mantenedora do metabolismo nos organismos vivos. 26 – (ENEM – 1ª aplicação/2009) A Constelação Vulpécula (Raposa) encontra-se a 63 anos-luz da Terra, fora do sistema solar. Ali, o planeta gigante HD 189733b, 15% maior que Júpiter, concentra vapor de água na atmosfera. A temperatura do vapor atinge 900 graus Celsius. “A água sempre está lá, de alguma forma, mas às vezes é possível que seja escondida por outros tipos de nuvens”, afirmaram os astrônomos do Spitzer Science Center (SSC) , com sede em Pasadena, Califórnia, responsável pela descoberta. A água foi detectada pelo espectrógrafo infravermelho, um aparelho do telescópio espacial Spitzer. Correio Braziliense, 11 dez. 2008 (adaptado). De acordo com o texto, o planeta concentra vapor de água em sua atmosfera a 900 graus Celsius. Sobre a vaporização infere-se que a) se há vapor de água no planeta, é certo que existe água no estado líquido também. b) a temperatura de ebulição da água independe da pressão, em um local elevado ou ao nível do mar, ela ferve sempre a 100 graus Celsius. c) o calor de vaporização da água é o calor necessário para fazer 1 kg de água líquida se transformar em 1 kg de vapor de água a 100 graus Celsius. d) um líquido pode ser superaquecido acima de sua temperatura de ebulição normal, mas de forma nenhuma nesse líquido haverá formação de bolhas. e) a água em uma panela pode atingir a temperatura de ebulição em alguns minutos, e é necessário muito menos tempo para fazer a água vaporizar completamente. 27 – (COVEST – 2a fase/95) Para determinar a pressão de vapor de um líquido utilizou-se uma seringa evacuada contendo 5 mL do líquido. A seringa foi colocada em banho-maria, conforme a figura seguinte. Quando a temperatura alcançou 45oC a pressão no interior da seringa era 0,97 atm e o volume de gás era 33,5 mL. Qual a pressão de vapor do líquido nesta temperatura ? Marque no cartão o valor em atm multiplicado por cem. água vapor líquido 28 – (UFRPE – Garanhuns e Serra Talhada/2008.2) Quando se coloca água para ferver, assim que ela entra em ebulição, observa-se a presença de bolhas subindo para a superfície do líquido. Essas bolhas são formadas, principalmente, por: a) ar. 272 b) vapor d’água. c) vapor de ar. d) oxigênio e hidrogênio. e) impurezas. Propriedades Coligativas – Parte I 29 – (FESP – UPE/95) Dissolveu-se 171,0 g de sacarose em 930 g de água, obtendo-se um abaixamento da temperatura de congelação de 1oC. A massa de etanol que se deve adicionar a mesma quantidade de água para se obter um abaixamento de 6oC é: (Dados: Constante crioscópica molal da água = 1,86o; C = 12u; H = 1u; O = 16u; Sacarose – C12H22O11; Etanol – C2H5OH) a) 1,38 g b) 13,8 g c) 12,8 g d) 138,0 g e) 1380,0 g 30 – (COVEST – 2a fase/92) O serviço de meteorologia da cidade do Recife registrou, em um dia de verão com o temperatura de 30 C, umidade relativa de 66%. Calcule o valor aproximado – em números inteiros – da pressão de vapor da água no ar atmosférico a esta temperatura, sabendo que a pressão de vapor da água a 30 oC é 31,82 mmHg. 31 – (UPE – Quí. II/2011) As afirmativas abaixo estão relacionadas às propriedades da água e das soluções aquosas moleculares e iônicas. Sobre elas, é CORRETO afirmar que a) quando se abre a tampa de uma garrafa de bebida gaseificada com dióxido de carbono, verifica-se que o gás borbulha fortemente; isso está relacionado com o aumento da pressão parcial do gás no momento em que se remove a tampa. b) não é aconselhável adicionar sal de cozinha ao recipiente contendo gelo, utilizado para gelar a bebida que será servida em uma festa, pois esse procedimento provocaria um aumento na temperatura de congelação da água. c) as águas dos oceanos congelam rapidamente, em regiões perto dos polos, sempre que a temperatura nesses locais atingir 0oC que é a temperatura de congelação da água pura ao nível do mar. d) um náufrago, mesmo com sede intensa, sob um sol inclemente, não deve ingerir água do mar, pois esse procedimento acelera a desidratação corporal, ocasionando sérios problemas para a sua saúde. e) numa panela de pressão usada praticamente por todas as donas de casa, a água ferve a uma temperatura superior a 100ºC, porque a pressão sobre a água no interior da panela é menor que 1 atm. 32 – (Enem – 1ª Aplicação/2010) Sob pressão normal (ao nível do mar), a água entra em ebulição à temperatura de 100oC. Tendo por base essa informação, um garoto residente em uma cidade litorânea fez a seguinte experiência: Colocou uma caneca metálica contendo água no fogareiro do fogão de sua casa. Quando a água começou a ferver, encostou cuidadosamente a extremidade mais estreita de uma seringa de injeção, desprovida de agulha, na superfície do líquido e, erguendo o êmbolo da seringa, aspirou certa quantidade de águapara seu interior, tapando-a em seguida. Verificando após alguns instantes que a água da seringa havia parado de ferver, ele ergueu o êmbolo da seringa, constatando, intrigado, que a água voltou a ferver após um pequeno deslocamento do êmbolo. Considerando o procedimento anterior, a água volta a ferver porque esse deslocamento a) b) c) d) e) permite a entrada de calor do ambiente externo para o interior da seringa. provoca, por atrito, um aquecimento da água contida na seringa. produz um aumento de volume que aumenta o ponto de ebulição da água. proporciona uma queda de pressão no interior da seringa que diminui o ponto de ebuliçãoda água. possibilita uma diminuição da densidade da água que facilita sua ebulição. 33 – (Enem/2000) A adaptação dos integrantes da seleção brasileira de futebol à altitude de La Paz foi muito comentada em 1995, por ocasião de um torneio, como pode ser lido no texto abaixo. “A seleção brasileira embarca hoje para La Paz, capital da Bolívia, situada a 3.700 metros de altitude, onde disputará o torneio Interamérica. A adaptação deverá ocorrer em um prazo de 10 dias, aproximadamente. O organismo humano, em altitudes elevadas, necessita desse tempo para se adaptar, evitando-se, assim, risco de um colapso circulatório.” (Adaptado da revista Placar, edição fev.1995) A adaptação da equipe foi necessária principalmente porque a atmosfera de La Paz, quando comparada à das cidades brasileiras, apresenta: a) menor pressão e menor concentração de oxigênio. b) maior pressão e maior quantidade de oxigênio. c) maior pressão e maior concentração de gás carbônico. Propriedades Coligativas – Parte I d) menor pressão e maior temperatura. e) maior pressão e menor temperatura. 273 34 – (Enem – 1ª Aplicação/2010) A lavoura arrozeira na planície costeira da região sul do Brasil comumente sofre perdas elevadas devido à salinização da água de irrigação, que ocasiona prejuízos diretos, como a redução de produção da lavoura. Solos com processo de salinização avançado não são indicados, por exemplo, para o cultivo de arroz. As plantas retiram a água do solo quando as forças de embebição dos tecidos das raízes são superiores às forças com que a água é retirada do solo. WINKEL, H.L.; TSCHIEDEL, M. Cultura do arroz: salinização de solos em cultivos de arroz. Disponível em: HTTP://agropage.tripod.com/saliniza.hml. Acesso em: 25 jun. 2010 (adaptado). A presença de sais na solução do solo faz com que seja dificultada a absorção de água pelas plantas, o que provoca o fenômeno conhecido por seca fisiológica, caracterizado pelo(a) a) aumento da salinidade, em que a água do solo atinge uma concentração de sais maior que a das células das raízes das plantas, impedindo, assim, que a água seja absorvida. b) aumento da salinidade, em que o solo atinge um nível muito baixo de água, e as plantas não têm força de sucção para absorver a água. c) diminuição da salinidade, que atinge um nivel em que as plantas não têm força de sucção, fazendo com que a água não seja absorvida. d) aumento da salinidade, que atinge um nível em que as plantas têm muita sudação, não tendo força de sucção para superá-la. e) diminuição da salinidade, que atinge um nível em que as plantas ficam túrgidas e não têm força de sudação para superá-la. 35 – (Enem /1998) A tabela a seguir registra a pressão atmosférica em diferentes altitudes, e o gráfico relaciona a pressão de vapor da água em função da temperatura 0 1 2 4 6 8 10 Pressão atmosférica (mm Hg) 760 600 480 300 170 120 100 Pressão de vapor da água em mmHg Altitude (km) 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 20 40 60 80 100 120 Temperatura Um líquido, num frasco aberto, entra em ebulição a partir do momento em que a sua pressão de vapor se iguala à pressão atmosférica. Assinale a opção correta, considerando a tabela, o gráfico e os dados apresentados, sobre as seguintes cidades: Natal (RN) Campos do Jordão (SP) Pico da Neblina (RR) nível do mar. altitude 1628m. altitude 3014 m. A temperatura de ebulição será: a) maior em Campos do Jordão. b) menor em Natal. c) menor no Pico da Neblina. d) igual em Campos do Jordão e Natal. e) não dependerá da altitude. 36 – (UPE – Quí. I/2008) Uma solução aquosa 0,10 mol/L de um ácido monoprótico tem pressão osmótica P 1. Mantendose constante a temperatura, acrescenta-se água destilada a essa solução até que seu volume quadruplique. Admitindo que P2 seja a pressão osmótica da solução diluída, podemos estimar que a) P1 = 0,25.P2 274 b) P2 = 0,5.P1 c) (P1)2 = 2.P2 d) P2 = (P1).1/2 e) P1 = . P2 Propriedades Coligativas – Parte I a 37 – (UFPE – 1 fase/2006) O éter etílico (CH3CH2OCH2CH3), apesar de tóxico, já foi muito usado como anestésico local por esportistas, pois alivia rapidamente dores causadas por torções ou impactos (pancadas). Ao entrar em contato com a pele, o éter evapora rapidamente, e a região que entrou em contato com o líquido resfria-se (fica “gelada”). Sobre a situação descrita acima, é incorreto afirmar que: a) b) c) d) e) o éter etílico é um líquido de alta pressão de vapor. o fato de o corpo de uma pessoa que está em atividade física estar mais quente que o corpo de uma pessoa em repouso contribui para uma evaporação mais rápida do éter. o éter etílico é um líquido volátil. ocorre transferência de calor do líquido para o corpo do atleta. o etanol também poderia ser utilizado para a mesma finalidade, mas sem a mesma eficiência. a 38 – (UFPE – 1 fase/2003) A compreensão das interações intermoleculares é importante para a racionalização das propriedades físico-químicas macroscópicas, bem como para o entendimento dos processos de reconhecimento molecular que ocorrem nos sistemas biológicos. A tabela abaixo apresenta as temperaturas de ebulição (TE), para três líquidos à pressão atmosférica. Líquido acetona água etanol Fórmula Química (CH3)2CO H2O CH3CH2OH TE (C) 56 100 78 Com relação aos dados apresentados na tabela acima, podemos afirmar que: a) b) c) d) e) as interações intermoleculares presentes na acetona são mais fortes que aquelas presentes na água. as interações intermoleculares presentes no etanol são mais fracas que aquelas presentes na acetona. dos três líquidos, a acetona é o que apresenta ligações de hidrogênio mais fortes. a magnitude das interações intermoleculares é a mesma para os três líquidos. as interações intermoleculares presentes no etanol são mais fracas que aquelas presentes na água. 39 – (ENEM – 1999) Em nosso planeta a quantidade de água está estimada em 1,36 ×1006 trilhões de toneladas. Desse total, calcula-se que cerca de 95% são de água salgada e dos 5% restantes, quase a metade está retida nos pólos e geleiras. O uso de água do mar para obtenção de água potável ainda não é realidade em larga escala. Isso porque, entre outras razões, a) b) c) d) e) o custo dos processos tecnológicos de dessalinização é muito alto. não se sabe como separar adequadamente os sais nela dissolvidos. comprometeria muito a vida aquática dos oceanos. a água do mar possui materiais irremovíveis. a água salgada do mar tem temperatura de ebulição alta. 40 – (ENEM – 2011) A cal (óxido de cálcio, CaO), cuja suspensão em água é muito usada como uma tinta de baixo custo, dá uma tonalidade branca aos troncos de árvores. Essa é uma prática muito comum em praças públicas e locais privados, geralmente usada para combater a proliferação de parasitas. Essa aplicação, também chamada de caiação, gera um problema: elimina microrganismos benéficos para a árvore. Disponível em: http://super.abril.com.br. Acesso em: 1 abr. 2010 (adaptado). A destruição do microambiente, no tronco de árvores pintadas com cal, é devida ao processo de a) difusão, pois a cal se difunde nos corpos dos seres do microambiente e os intoxica. b) osmose, pois a cal retira água do microambiente, tornando-o inviável ao desenvolvimento de microrganismos. c) oxidação, pois a luz solar que incide sobre o tronco ativa fotoquimicamente a cal, que elimina os seres vivos do microambiente. d) aquecimento, pois a luz do Sol incide sobre o tronco e aquece a cal, que mata os seres vivos do microambiente. e) vaporização, pois a cal facilita a volatilização da água para a atmosfera, eliminando os seres vivos do microambiente. Propriedades Coligativas – Parte I 275 41 – (UPE – SSA 2º Ano/2011) A tabela a seguir mostra os dados referentes à realização de experimentos na determinação das temperaturas de ebulição de três sistemas químicos à pressão atmosférica (1atm). Experimento 1 2 3 Sistema 100 mL de água destilada 100 mL de água destilada + 25 g de açúcar (sacarose) 100 mL de água destilada +25 g de sal de cozinha (NaCℓ) Temperatura de ebulição (oC) 100 104 110 A partir dos dados apresentados na tabela anterior, analise as seguintes considerações: I. II. III. IV. O tempo de evaporação da água destilada se modifica quando se varia a quantidade de água destilada. A entropia da solução formada (experimentos 2 e 3) é maior que a do solvente puro (experimento 1). Dobrando-se a quantidade de água destilada, a temperatura de ebulição também duplica. As temperaturas de ebulição das soluções nos experimentos 1 e 2 explicam o fato de que, quando se adiciona açúcar à água fervente no preparo do café, há um a interrupção na ebulição. V. A presença do açúcar (sacarose) e do sal (NaCℓ) nos experimentos 2 e 3, respectivamente, diminui a pressão de vapor da água, havendo, por isso, um aumento na temperatura de ebulição. Apenas estão CORRETAS a) I e IV. b) II e III. c) III e V. d) I, II e III. e) I, II, IV e V. 42 – (UPE – Tradicional/2013) Bom dia, disse um senhor ao se sentar em um banco de um quiosque à beira-mar. Depois, ele pediu: – Um caldinho de feijão, uma porção de salada, uma caipirinha e um pão de alho. Enquanto saboreava o seu pedido, puxou uma conversa com o pessoal e, ao longo do papo, fez os comentários indicados a seguir: I. As verduras de uma salada temperada com sal tendem a perder água e a murchar por causa do efeito osmótico. II. O açúcar (C12H22O11) adicionado nessa bebida é batido com cachaça, fatias de limão e gelo. Além de adoçá-la, por osmose, ele auxilia na extração do suco da fruta. III. O fermento biológico utilizado na preparação de pães, como esse, tem, em sua composição, bicarbonato de sódio, que libera CO2 no aquecimento do produto e faz a massa crescer. IV. O uso de panela de pressão faz, na produção do caldinho, o cozimento do feijão ser mais rápido, porque, ao se aumentar a pressão do sistema, ocorre a redução do ponto de ebulição da água. Após consumir todos os produtos, o cliente perguntou ao dono do quiosque: – Gostou da aula? Como sabe, estou me preparando para entrar na universidade. (E emendou...) Posso deixar no pendura, dessa vez? O dono do bar sorriu de ladinho e disse: – Eu até poderia deixar no fiado, principalmente pelo fato de o senhor, como sempre, só ter tomado uma caipirinha. Mas, como nem todas essas suas afirmativas estão corretas, ou o senhor paga a conta ou chamo aquele policial ali! (E deu uma risada). Depois, pegou uns livros, pediu que uma pessoa da cozinha assumisse o quiosque e, sorrindo, falou para o cliente: até mais, te espero na universidade. Boa sorte! Quais dos comentários do cliente do quiosque, citados acima, estão CORRETOS? a) I e II. b) I e III. c) I e IV. d) II e III. e) II e IV. 43 – (ENEM/2102) Osmose é um processo espontâneo que ocorre em todos os organismos vivos e é essencial à manutenção da vida. Uma solução 0,15 mol/L de NaCℓ (cloreto de sódio) possui a mesma pressão osmótica das soluções presentes nas células humanas. A imersão de uma célula humana em uma solução 0,20 mol/L de NaCℓ tem, como consequência, a a) b) c) d) e) 276 + adsorção de íons Na sobre a superfície da célula. + difusão rápida de íons Na para o interior da célula. diminuição da concentração das soluções presentes na célula. transferência de íons Na+ da célula para a solução. transferência de moléculas de água do interior da célula para a solução. Propriedades Coligativas – Parte I 44 – (UFPE – 2ª Fase/2006) José dirige pelas ruas da cidade numa noite fria e chuvosa. Milton está ao seu lado, suando frio e tremendo muito. As janelas do carro estão fechadas e o vidro começa a embaçar pelo lado de dentro. Tentando entender o que está ocorrendo, José enumera os seguintes conceitos que, acredita ele, têm relação direta com este fenômeno. 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 condensação. evaporação. umidade relativa do ar. pressão de vapor. ponto de ebulição. 45 – (UPE – 2003) I II 0 0 Um exame clínico realizado em um náufrago, que permaneceu à deriva em um bote salva-vidas por alguns dias, no mar, revelou sintomas graves de desidratação; é possível que a ingestão de água do mar tenha agravado o quadro clínico do náufrago. 1 1 Uma boa prática médica, especialmente levando-se em conta os aspectos econômicos, é hidratar um paciente por via intravenosa, com água destilada, isenta de sais minerais, já que os resultados são mais rápidos que por via oral. 2 2 A ascensão da seiva vegetal nos troncos das árvores é favorecida pela evaporação de água nas folhas das árvores. 3 3 Uma folha de alface em contato com molho de salada e vinagre torna-se cada vez mais fresca e viçosa, permanecendo por vários dias com um bom aspecto, mesmo fora da geladeira. 4 4 Células vermelhas do sangue, imersas em uma solução salina isotônica, não crescerão nem murcharão. Resoluções de Testes Comentários Adicionais Propriedades Coligativas – Parte I 277 Resoluções de Testes Comentários Adicionais Gabarito do Capítulo: Propriedades Coligativa das Soluções (52 questões) Páginas 258 até 259: No Resposta No Resposta No Resposta 01 02 03 A B E 04 05 06 D B D 07 A No Resposta Páginas 266 até 277: No Resposta No Resposta No Resposta No Resposta 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 VFFVV A A A D D FVVFV VFVFF C A E B 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 A VVVVF B E A VFFVF FVVFF VFFVF FFFVF D D C 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 B C 97 B D 21 D D A A C E 37 38 39 40 41 42 43 44 45 D E A B E A E VVVVF VFVFV Comunique-se com seu professor: 278 [email protected] Propriedades Coligativas – Parte I