Propriedades Coligativas

As substâncias puras têm propriedades físicas bem definidas. A água pura, por exemplo, congela-se a 0ºC e ferve a 100 ºC ao nível do mar. Tais propriedades (chamadas de constantes físicas) servem para identificar as substâncias puras, pois a presença de impurezas altera esses valores. Veremos de que maneira de um soluto em um líquido altera suas propriedades. Dissolvendo-se sal comum em água, por exemplo, ela passa a congelar-se em temperatura mais baixa e a ferver em temperatura mais alta, em relação à água pura. Essas alterações que os solutos causam aos solventes são denominadas Propriedades Coligativas.

Conceito de pressão de vapor de um líquido:

O conceito de pressão de vapor permite comparar a volatilidade e o ponto de ebulição de líquidos. Também permite compreender o efeito da pressão sobre a temperatura de ebulição de um líquido. Quando um líquido está em equilíbrio com o seu vapor, em determinada temperatura a pressão da fase vapor é denominada pressão (máxima ) de vapor desse líquido.

A imagem abaixo (Figura 1), demonstra como pode ser medida a pressão de vapor da água pura.  Após adicionar água no recipiente contendo mercúrio, a água sobe até onde está o vácuo. Ao chegar na região de vácuo, as moléculas de água se separam e vão para o estado gasoso exercendo uma pressão  no mercúrio (essa pressão faz a coluna de mercúrio baixar), no momento  que a água não consegue mais atingir o estado gasoso, dizemos que ela atingiu a pressão máxima de vapor, ou seja, a pressão máxima de vapor de um líquido é a pressão exercida pelos seus vapores quando estes estão em equilíbrio dinâmico com o líquido.

Figura 1. Medindo a pressão máxima de vapor da água.

Tonoscopia:

(Para um solvente puro quando nele é adicionado um soluto não eletrolítico e não volátil).

Verifica-se experimentalmente que, se dissolvermos na água um soluto não eletrolítico e não volátil, a pressão de vapor da água passa a ser menor do que se a água estivesse pura. Observe a Figura 2:

Figura 2. Verificando experimentalmente o efeito tonoscópico.

A presença desse soluto provoca um abaixamento da pressão de vapor do solvente (de 23,76 mmHg da água pura para 23,34 mmHg da solução de glicose), o que expressa o Gráfico 1 abaixo:

Gráfico 1. Gráfico de tonoscopia. Fonte: http://www.alunosonline.com.br/quimica/tonoscopia-ou-tonometria.html

A Lei de Raoult:

P_solução =  X_solvente x P_{solvente Puro}

Em quer X_solvente = n_solvente/n_soluto + n_solvente, n é o número de mols.

Ebulioscopia:

Ao adicionar um soluto não volátil (não tem tendência a evaporar) e não eletrolítico (não conduz corrente elétrica), à agua pura, a temperatura que se inicia a ebulição do solvente aumenta. Observe a Figura 3:

Figura 3. Observando o efeito ebuliométrico. Fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfM_0AD/ebulioscopia

Sendo a panela 1 referente a água com sal e a panela 2 referente a água pura, notamos que a água pura entra em ebulição primeiro. É como se o sal “atrapalha-se” a ebulição da água! Na verdade, o que ocorre é que o sal faz a mistura precisar de mais energia para quebrar as interações intermoleculares existentes e mudar de estado físico.

Crioscopia:

Sabemos que o ponto de fusão da água é de 0 ºC. Quando adicionamos um soluto não volátil e não eletrolítico na água, diminuimos essa temperatura (Figura 4). Quando ao se adicionar um soluto a um solvente e a solidificação desse solvente diminuir, dizemos que ocorreu o efeito crioscópico na solução.

Figura 4. Crioscopia. Fonte: http://primeirot14mcl2009.blogspot.com.br/2009/09/palito-no-gelo.html

Osmose:

Imagine o seguinte experimento: solução aquosa de glicose separada de uma amostra de água pura por meio de uma membrana semipermeável, que só permite a passagem da água, mas não de solutos dissolvidos nela, como ilustra  a Figura 5:

Figura 5. Osmose: solução de glicose separada da água pura por uma membrana semipermeável.

Após algum tempo, o nível de água estará mais alto dentro do dispositivo. O fluxo efetivo de solvente através de uma membrana permeável apenas ao solvente é denominado osmose. Verifica-se que esse fluxo ocorre espontaneamente do meio menos concentrado para o mais concentrado.

Experiências em casa!

1. Para observar a osmose no dia a dia, pegue uma folha de alface e a deixe descansar em um recipiente com água durante 3 horas. Após esse período, coloque a folha de alface em um recipiente contendo uma mistura de água e sal. O que acontece com o alface?

2. Pegue dois copos transparentes e de mesmo tamanho. Acrescente a mesma quantidade de água em cada copo. Em um deles, adicione 2 colheres de açúcar, tampe ambos os copos e os deixe em repouso no mesmo lugar por alguns dias. Não se esqueça de marcar o volume de água em cada copo. O que pode ser observado com o passar dos dias? Qual propriedade coligativa ocorre nesse experimento?