As propriedades coligativas são fenômenos que ocorrem em soluções devido à presença de um soluto. Essas propriedades dependem da quantidade de partículas do soluto presentes na solução e não da sua natureza química. As principais propriedades coligativas são a diminuição da pressão de vapor, o abaixamento da temperatura de congelação, o aumento da temperatura de ebulição e a pressão osmótica.
As fórmulas utilizadas para calcular essas propriedades são:
1. Diminuição da pressão de vapor: ΔP = xP°solv
Onde ΔP é a diminuição da pressão de vapor, x é a fração molar do soluto na solução e P°solv é a pressão de vapor do solvente puro.
2. Abaixamento da temperatura de congelação: ΔTf = Kf * m
Onde ΔTf é o abaixamento da temperatura de congelação, Kf é a constante crioscópica do solvente e m é a molalidade da solução.
3. Aumento da temperatura de ebulição: ΔTe = Kb * m
Onde ΔTe é o aumento da temperatura de ebulição, Kb é a constante ebulioscópica do solvente e m é a molalidade da solução.
4. Pressão osmótica: π = MRT
Onde π é a pressão osmótica, M é a concentração molar do soluto, R é a constante dos gases ideais e T é a temperatura em Kelvin.
Essas fórmulas são fundamentais para compreender e prever o comportamento das soluções em relação às propriedades coligativas.
Conheça as cinco propriedades coligativas e sua importância em soluções químicas.
As propriedades coligativas são fenômenos observados em soluções que dependem exclusivamente do número de partículas presentes, não importando a natureza dessas partículas. São quatro as propriedades coligativas: pressão de vapor, elevação do ponto de ebulição, depressão do ponto de congelamento e osmose. A importância dessas propriedades está relacionada à capacidade de modificar o comportamento de uma solução em relação ao solvente puro.
A pressão de vapor é a diminuição da pressão de vapor de uma solução em relação ao solvente puro, devido à presença de um soluto não volátil. A elevação do ponto de ebulição ocorre quando um soluto é adicionado a um solvente, elevando a temperatura necessária para que a solução entre em ebulição. Já a depressão do ponto de congelamento é a diminuição da temperatura de congelamento de uma solução em relação ao solvente puro.
Além dessas três propriedades, temos a osmose, que é o movimento de solvente através de uma membrana semipermeável, do meio menos concentrado para o mais concentrado. A osmose é de extrema importância em processos biológicos e industriais, como a osmose reversa utilizada na purificação de água.
Em resumo, as propriedades coligativas são fundamentais para entender e controlar o comportamento de soluções químicas, tanto em laboratórios quanto em processos industriais. Compreendê-las permite a manipulação das propriedades físicas das soluções, sendo essencial para diversos campos da ciência e da tecnologia.
Métodos para determinar os efeitos das propriedades coligativas em soluções.
As propriedades coligativas são aquelas que dependem exclusivamente do número de partículas dispersas em uma solução, independentemente da natureza dessas partículas. Os efeitos mais comuns são a diminuição da pressão de vapor, o aumento do ponto de ebulição, a diminuição do ponto de congelação e a pressão osmótica.
Existem diversos métodos para determinar esses efeitos em soluções. Um dos mais comuns é o cálculo da pressão osmótica, que pode ser feito através da equação:
Pi = iMRT
Onde:
Pi é a pressão osmótica,
i é o fator de Van’t Hoff (número de partículas em solução),
M é a concentração molar da solução,
R é a constante dos gases ideais e
T é a temperatura em Kelvin.
Outro método comum é o cálculo do aumento do ponto de ebulição e da diminuição do ponto de congelação, que podem ser determinados pelas equações de Clausius-Clapeyron:
ΔTb = iKbm
ΔTf = iKfm
Onde:
ΔTb é o aumento do ponto de ebulição,
ΔTf é a diminuição do ponto de congelação,
Kb é a constante ebúlica e
Kf é a constante crioscópica.
Esses métodos são fundamentais para determinar os efeitos das propriedades coligativas em soluções, permitindo a compreensão e previsão do comportamento dessas soluções em diferentes condições. É importante ressaltar que as propriedades coligativas são um fenômeno coletivo, influenciado pelo número de partículas em solução, e não pelas características individuais dessas partículas.
Fórmula da tonoscopia: como calcular a tonoscopia de forma simples e precisa.
As propriedades coligativas são fenômenos que ocorrem quando se adiciona um soluto não volátil a um solvente, como por exemplo a tonoscopia. A tonoscopia é uma dessas propriedades coligativas que está relacionada com o abaixamento do ponto de congelação de uma solução.
A fórmula da tonoscopia é representada por: ΔTf = i * Kf * m, onde ΔTf é o abaixamento do ponto de congelação, i é o fator de Van’t Hoff, Kf é a constante crioscópica do solvente e m é a molalidade da solução.
Para calcular a tonoscopia de forma simples e precisa, é necessário seguir os seguintes passos: determinar a molalidade da solução, encontrar a constante crioscópica do solvente, calcular o fator de Van’t Hoff e por fim, aplicar a fórmula ΔTf = i * Kf * m para obter o abaixamento do ponto de congelação.
É importante ressaltar que a tonoscopia é uma propriedade coligativa que depende da quantidade de partículas do soluto presente na solução. Portanto, quanto maior for a concentração do soluto, maior será o abaixamento do ponto de congelação.
Qual é a fórmula utilizada na ebulioscopia para determinar o ponto de ebulição?
A ebulioscopia é uma propriedade coligativa que está relacionada com o aumento do ponto de ebulição de um solvente devido à adição de um soluto não volátil. A fórmula utilizada para determinar o ponto de ebulição em uma solução é a seguinte:
ΔTeb = i * Keb * m
Onde:
ΔTeb é a variação da temperatura de ebulição da solução,
i é o fator de van’t Hoff, que representa o número de partículas em solução formadas a partir de cada molécula do soluto,
Keb é a constante ebúlica do solvente,
m é a molalidade da solução.
Essa fórmula nos permite calcular o aumento do ponto de ebulição de uma solução em relação ao solvente puro, levando em consideração a quantidade de soluto presente e suas características.
Propriedades coligativas (com fórmulas)
A propriedade de ligação é qualquer propriedade de uma substância depende, ou varia de acordo com o número de partículas presentes nos mesmos ( na forma de moléculas ou átomos), sem depender da natureza destas partículas.
Em outras palavras, elas também podem ser explicadas como propriedades de soluções que dependem da relação entre o número de partículas de soluto e o número de partículas de solvente. Este conceito foi introduzido em 1891 pelo químico alemão Wilhelm Ostwald, que classificou as propriedades do soluto em três categorias.
Essas categorias proclamavam que as propriedades coligativas dependiam apenas da concentração e temperatura do soluto e não da natureza de suas partículas.
Além disso, propriedades aditivas como a massa dependiam da composição do soluto, e as propriedades constitucionais dependiam mais da estrutura molecular do soluto.
Propriedades Coligativas
As propriedades coligativas são estudadas principalmente para soluções diluídas (devido ao seu comportamento quase ideal) e são as seguintes:
Diminuição da pressão de vapor
Pode-se dizer que a pressão de vapor de um líquido é a pressão de equilíbrio das moléculas de vapor com as quais esse líquido está em contato.
Da mesma forma, a relação dessas pressões é explicada pela lei de Raoult, que afirma que a pressão parcial de um componente é igual ao produto da fração molar do componente pela pressão de vapor do componente em seu estado puro:
P Um = X Um . Pº A
Nesta expressão:
P Uma pressão de vapor parcial da água = componente A na mistura.
X A = fração molar do componente A.
Pº A = Pressão de vapor do componente puro A.
No caso de uma diminuição na pressão de vapor de um solvente, isso ocorre quando um soluto não volátil é adicionado para formar uma solução. Como é conhecido e, por definição, uma substância não volátil não tem tendência a evaporar.
Por esse motivo, quanto mais esse soluto for adicionado ao solvente volátil, menor será a pressão do vapor e menos solvente poderá escapar para entrar no estado gasoso.
Assim, quando o solvente evapora-se naturalmente ou à força, uma quantidade de solvente permanece sem evaporar junto com o soluto não volátil.
Esse fenômeno pode ser melhor explicado com o conceito de entropia: quando as moléculas passam da fase líquida para a fase gasosa, a entropia do sistema aumenta.
Isso significa que a entropia dessa fase gasosa sempre será maior que a do estado líquido, porque as moléculas de gás ocupam um volume maior.
Então, se a entropia do estado líquido for aumentada por diluição, mesmo se estiver vinculada a um soluto, a diferença entre os dois sistemas diminui. Portanto, a diminuição da entropia também diminui a pressão do vapor.
Elevação da temperatura de ebulição
O ponto de ebulição é a temperatura na qual há equilíbrio entre as fases líquida e gasosa. Nesse ponto, o número de moléculas de gás que entram no estado líquido (condensação) é igual ao número de moléculas de líquido que evaporam no gás.
A agregação de um soluto faz com que a concentração de moléculas líquidas seja diluída, diminuindo a taxa de evaporação. Isso gera uma modificação do ponto de ebulição, para compensar a alteração na concentração de solvente.
Por outras palavras simples, a temperatura de ebulição numa solução é superior à temperatura do solvente no seu estado puro. Isso é expresso por uma expressão matemática mostrada abaixo:
ΔT b = i. K b . m
Nessa expressão:
ΔT b = T b (solução) – T b (solvente) = Variação da temperatura de ebulição.
i = fator de vanoff Hoff.
K b = Constante de ebulição do solvente (0,512 ° C / molal para água).
m = Molalidade (mol / kg).
Redução de temperatura por congelamento
A temperatura de congelamento de um solvente puro diminuirá quando uma quantidade de soluto for adicionada, uma vez que é afetada pelo mesmo fenômeno que diminui a pressão do vapor.
Isso acontece porque, quando a pressão do vapor do solvente é reduzida pela diluição de um soluto, é necessária uma temperatura mais baixa para congelá-lo.
A natureza do processo de congelamento também pode ser levada em consideração para explicar esse fenômeno: para que um líquido congele, ele deve atingir um estado ordenado no qual acaba formando cristais.
Se houver impurezas dentro do líquido na forma de solutos, o líquido será menos ordenado. Por esse motivo, a solução terá maiores dificuldades em congelar do que um solvente sem impurezas.
Essa redução é expressa como:
.DELTA.T f = -i. K f . m
Na expressão anterior:
ΔT f = Tf (solução) – Tf (solvente) = Variação da temperatura de congelamento.
i = fator de vanoff Hoff.
K f = constante de congelação do solvente (1,86 ° C kg / mol para a água).
m = Molalidade (mol / kg).
Pressão osmótica
O processo conhecido como osmose é a tendência de um solvente passar através de uma membrana semipermeável de uma solução para outra (ou de um solvente puro para uma solução).
Essa membrana representa uma barreira pela qual algumas substâncias podem passar e outras não, como no caso de membranas semipermeáveis nas paredes celulares das células animais e vegetais.
A pressão osmótica é então definida como a pressão mínima que deve ser aplicada a uma solução para impedir a passagem de seu solvente puro através de uma membrana semipermeável.
Também é conhecida como a medida da tendência de uma solução para receber solvente puro devido à osmose. Essa propriedade é coligativa, pois depende da concentração de soluto na solução, que é expressa como uma expressão matemática:
Π V = n. R. T, ou também π = M. R. T
Nestas expressões:
n = Número de moles de partículas na solução.
R = Constante universal de gás (8,314472 J. K -1 . Mol -1 ).
T = temperatura Kelvin.
M = molaridade.
Referências
- Wikipedia (sf). Propriedades coligativas. Obtido em en.wikipedia.org
- BC (sf). Propriedades coligativas. Recuperado do opentextbc.ca
- Bosma, BM (sf). Propriedades coligativas. Obtido de chemistryexplained.com
- Sparknotes (sf). Propriedades Coligativas. Recuperado de sparknotes.com
- Universidade, FS (sf). Propriedades coligativas. Obtido de chem.fsu.edu