Propriedades Coligativas: Tonoscopia, Ebulioscopia, Crioscopia e Osmometria


As propriedades coligativas estão relacionadas à al­teração das constantes físicas de um solvente puro pela adição de um soluto não volátil a ele. Por meio dessa simples ação, pode-se alterar a temperatura de ebulição do solvente, sua temperatura de congelamento, sua pres­são osmótica e sua pressão máxima de vapor – caracte­rísticas marcantes para materiais puros.

Essas propriedades estão relacionadas ao número de partículas de soluto dissolvidas em uma solução, inde­pendendo da natureza dele. As propriedades coligativas são designadas tonoscopia, ebulioscopia, crioscopia e osmometria.

Propriedades Coligativas

Pressão de vapor de um solvente puro

Quando uma garrafa com um pouco de água é colo­cada na geladeira, observa-se que ela apresenta um as­pecto de suada na superfície interna depois de alguns minutos. Esse fenómeno ocorre por causa das constantes colisões entre as moléculas de água. Essas colisões ge­ram pressão no sistema que, ao se igualar à pressão da interface gasosa, faz com que a molécula de água líqui­da se vaporize.

Conclui-se que a pressão de vapor ou pressão máxima de vapor é fundamental para que aconteça a alteração da fase de agregação, pois quando a pressão de vapor do líquido se torna igual à pressão atmosférica local, o líquido entra em ebulição.

Por definição, a pressão máxima de vapor (PMV) é a maior pressão que os vapores de um líquido exercem em determinada temperatura. Ela tem seu valor aumentado com o aumento de temperatura, pois a agitação molecular se intensifica.

Cada substância apresenta uma determinada temperatura de ebulição, caracterizada por sua pressão máxima de vapor. Por meio da temperatura de ebulição, a volatilidade do sistema é revelada. A seguir, os valores da PMV de alguns solventes.

Em que
•         PMV – pressão máxima de vapor.
•         TE – temperatura de ebulição.

O gráfico a seguir apresenta o éter como elemento mais volátil. A 34,5°C, sua PMV se iguala à pressão atmosférica, entrando em ebulição.

Tonoscopia

Estuda a diminuição na pressão de vapor de um lí­quido puro pela adição de um soluto não volátil. Pode ser calculada pela relação matemática em que:
• Ap – diminuição da pressão máxima de vapor de uma solução em relação ao solvente puro (p2).
• kt – constante tonometnca
• M2 – massa molar do solvente
• W – molalidade

O gráfico a seguir compara a PMV do solvente puro com a PMV da solução do mesmo solvente na temperatura de ebulição, ATe, pode ser calculada pela relação matemática: AT = T – T, = k -W

Para as soluções iônicas
ATe = ke • W • i
A constante ke é a constante ebuliométrica e pode ser calculada por
k. = R-T2
1000 • L,
Em que
•         R = 2 cal/K • mol – constante geral dos gases em caloria.
•         T – temperatura absoluta de ebulição do solven­te puro.
• Lv – calor latente de vaporização, em cal/g.

Criometria ou crioscopia

Estuda a diminuição da temperatura de congelamento de um líquido puro pela adição de um soluto não volátil. Essa diminuição da temperatura de congelamento (AT ) pode ser calculada pela relação: ATc – T – T2 = kc • W. Para as soluções iônicas: ATc = kc • W • i, em que k, é a constante criométrica, que é calculada pela expressão

Atenção!
O efeito coligativo em soluções de mesma con­centração é mais pronunciado em soluções de solu­tos iônicos por causa de sua dissociação. Desse modo, a formulação da propriedade coligativa é acrescida do fator de Van ‘t Hoff (i). O cálculo é realizado por meio da fórmula i=l+a-(q-l)—» fator de correção de Van ‘t Hoff para soluções iônicas.

Em quem
a = grau de ionização
q = número total de íons liberados na solução por
formulação.

Exemplo: Ca(NOJ -> !Ca2+ + 2NOr -> q = 3

Ebuliometria ou ebulioscopia

Estuda a elevação do ponto de ebulição de um líqui­do puro pela adição de um soluto não volátil. Em que
•         R = 2 cal/K • mol – constante geral dos gases em caloria.
•         T – temperatura absoluta de solidificação do sol­vente puro.
•         Lf – calor latente de fusão, em cal/g.

Osmometria  ou osmoscopia

A osmose está relacionada à passagem espontânea de um solvente por uma membrana semipermeável, por causa da diferença de concentração entre dois meios.
Um exemplo comum é evidenciado ao se temperar verduras com sal de cozinha. Nota-se que as verduras murcham após certo tempo de exposição ao tempero. Isso ocorre em função da saída do líquido (solvente) do ve­getal, que é um meio menos concentrado em relação ao sal.

A osmometria mede a pressão máxima de vapor: o líquido com maior pressão máxima de vapor tende a atra­vessar uma membrana semipermeável com maior facili­dade e intensidade que aquele que possui baixa pressão máxima de vapor.

A pressão osmótica equivale à pressão que deve ser aplicada sobre a solução mais concentrada do sistema para bloquear a entrada de água nela (osmose), por meio de uma membrana semipermeável. O sistema a seguir mostra a pressão aplicada n sobre a solução, para blo­quear o fluxo osmótico.

Observação
Já é fato comprovado que a água potável, em breve, será um bem muito mais precioso que o pe­tróleo. Por isso, todos os países do globo estão pes­quisando maneiras de reduzir seu gasto abusivo, reciclá-la e obtê-la por meio de técnicas que não agridam o meio ambiente. Uma solução que já está sendo adotada por diversos países é a osmose re­versa, na qual a água do mar é dessalinizada para a obtenção de água potável. Esse mecanismo con­siste em empregar uma elevada pressão sobre a solução salina para que a água flua da solução mais concentrada para a menos concentrada, por meio de uma membrana semipermeável. Observe o siste­ma a seguir.

A água do mar apresenta pressão osmótica na ordem de 30 atm. Se a pressão aplicada na solução salina for maior que esse valor, o fluxo osmótico será revertido e a água potável será obtida. O cálculo da pressão osmótica é feito por meio da relação matemática n = M • R • T. Para as soluções iônicas: TC = M • R • T • i. Em que
•         M – concentração molar da solução
•         R – constante universal dos gases (Equação de Clapeyron)
•         T – temperatura absoluta

As soluções podem ser classificadas de acordo com as suas pressões osmóticas. Considere duas soluções, A e B.
•    A é hipertônica em relação a B quando 7CA > 7CB
•    A é hipotônica em relação a B quando 7CA < 7CB
•    A é isotônica em relação a B quando 71A = 7CB

Quanto maior o número de espécie adicionadas, maior o efeito coligativo observado.