Propriedades Coligativas: Ebulioscopia e Crioscopia


No dia-a-dia realizamos algumas operações que envolvem efeitos coligativos e muitas vezes nem percebemos de tal fato. Quando a água ferve, e adiciona, depois da fervura, o açúcar, observamos que essa deixa de ferver por algum tempo, até novamente continuar a ser aquecida para posteriormente levantar fervura. Quando se adiciona sal de cozinha na calçada com neve, essa fica molhada, evitando o congelamento. Enfim, vários poderiam ser os exemplos que determinariam o fenômeno coligativo.

Propriedades Coligativas

Sob um aspecto geral, vamos iniciar os nossos estudos analisando dois recipientes: um contendo água pura e o outro uma solução de NaCI. Comparando as duas soluções, sob mesma condição de temperatura e pressão, observa-se que:
1. A evaporação da solução é mais difícil, isto é, menos volátil que a água pura.
2. A solução possui um ponto de ebulição maior em relação a água pura.
3. A solução possui ponto de congelação menor em relação a água pura.

Propriedades coligativas das soluções são propriedades que dependem apenas do número de partículas dispersas na solução, independentemente da natureza dessas partículas. Conclusão: A adição de um soluto não-volátil (NaCI) na água, formando uma solução, provoca alterações nas propriedades físicas do solvente ocasionando: A V T.E. (temperatura ebulição); T.C. (temperatura congelamento); P.V (pressão vapor) e N (pressão osmótica).

Todos os efeitos acima mencionados representam os fenômenos coligativos que estudaremos daqui para frente. Porém, não se esqueça: A intensidade dos efeitos coligativos depende apenas do número de partículas (moléculas ou íons) existentes na solução, não dependendo da natureza destas partículas.

Pressão máxima de vapor de um líquido

É a pressão exercida pelos seus vapores, quando equilíbrio com a massa líquida. Ao analisarmos a definição, é difícil imaginarmos como ocorre na prática. Imagine um recipiente com um volume de líquido, a uma determinada temperatura. Após tamparmos esse recipiente, observaremos que no início apenas será ocupado pelo líquido e ar. Depois de um certo tempo, as moléculas do líquido começam a passar para o estado de vapor, por ter uma dada energia cinética média, a qual permite a transformação do estado físico. Em um mesmo líquido, essa transformação será mais rápida quando maior a temperatura, pois aumenta o número de moléculas com energia cinética média. À medida que a passagem vai ocorrendo, vai ficando mais lenta a transformação até dar a impressão que “cessou”. Com as experiências laboratoriais, verificaram que na realidade existe um equilíbrio entre o líquido e uma certa quantidade de vapor, numa dada temperatura. Isto é o que chamamos de pressão máxima de vapor de um líquido ou simplesmente pressão de vapor.

Observação: A pressão máxima de vapor de um líquido depende de alguns fatores importantes:
1. temperatura – com o aumento da temperatura, aumenta-se a energia cinética média das partículas do líquido, portanto, o líquido evapora com maior intensidade.
2. natureza – líquidos mais voláteis evaporam com maior intensidade, portanto, apresentam menor a temperatura de ebulição.
3. concentração – soluções mais concentradas evaporam menos, portanto, apresentam menor pressão de vapor.

EBULIOSCOPIA

Ao aquecermos um líquido, o mesmo entrará em ebulição à partir do momento em que a pressão máxima de vapor for igual a pressão atmosférica. Os estudos realizados por François Marie Raoult, durante 12 anos, sob um aspecto quantitativo, levaram a determinar conclusões acerca destas experiências. A pressão de vapor (p) de uma solução diluída é igual ao produto da pressão de vapor do solvente puro (po) pela fração molar do solvente (FM solv), sendo medidas as pressões de vapores em uma mesma temperatura.

No caso específico da H20, podemos fazer algumas observações obtidas da prática:
a) em relação ao nível do mar onde a pressão atmosférica equivale a l atm (760 mmHg), a água ferve a 100°C.
b) no alto de uma serra, onde a pressão externa é menor, a água ferve abaixo de 100 C.
c) no cozimento dos alimentos em uma panela de pressão, onde a pressão é superior a l atm, a água ferve acima de 100°C.

Na formação de uma solução salina de NaCI, será que a solução também apresentará a temperatura normal de ebulição a 100°C? Isto não vai ocorrer, porque o soluto disperso no solvente não permite que as moléculas apresentem a mesma energia cinética média suficiente para a transformação da fase líquida em fase de vapor, na mesma temperatura que a água pura apresenta, que é de 100°C. Esta solução apresentará uma temperatura de ebulição acima de 100°C. Ebulioscopia é o estudo da elevação da temperatura de ebulição de um líquido, ocasionada pela dissolução de um soluto não-volátil.

CRIOSCOPIA

Utilizando uma solução aquosa de NaCI em uma forma de gelo, esta, ao ser introduzida em um congelador comum, não conseguirá a solidificação, porque as partículas dispersas impedem a aglutinação das moléculas do solvente, diminuindo a temperatura de congelamento da solução. Enquanto a água pura congela a 0°C, sob pressão normal, uma solução congelará abaixo de 0°C, sob mesmas condições.

Definição: Crioscopia é o estudo do abaixamento da temperatura de congelação de um líquido, provocado pela dissolução de outra substância.

A adição de um soluto não-volátil, formando uma solução mais concentrada, emite menos vapores, o que irá necessitar uma quantidade maior de calor, promovida pelo aquecimento. Ate = t – to Ate: efeito ebulioscópico ou ebuliométrico.