Química - Livro 3-085-087

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CAPÍTULO Propriedades coligativas
A imagem mostra uma mistura de sal e areia, que comumente é jogada em ruas e
estradas que apresentam acúmulo de gelo e neve. Essa mistura diminui o ponto de
fusão da água, proporcionando seu degelo. Isso se deve a uma propriedade coligativa.
Vamos estudá-la?
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QUÍMICA Capítulo 7 Propriedades coligativas86
Definição
Propriedades coligativas são aquelas que só de-
pendem do número de partículas dissolvidas em um
dado solvente e que independem da natureza das
partículas.
De acordo com essa definição, o que for estudado
para um tipo de partícula valerá para todos os outros
tipos, o que constitui uma enorme vantagem. Sobre a
influência do número de partículas, podemos torná-la
clara com o exemplo e a situação esquematizada a
seguir.
C
6
H
12
O
6
 (1 mol)
C
12
H
22
O
11
 (1 mol)
Na+C– (s) (1 mol)
1
2
3
H
2
O
Fig. 1 Adição de solutos não voláteis à água nas condições do ambiente.
A primeira questão é: qual das soluções, 1 ou 2, possui
maior efeito coligativo?
Como as duas soluções contêm o mesmo número de
partículas de soluto pela mesma quantidade de solvente,
ambas têm as mesmas concentrações. Pela definição de
propriedades coligativas, o efeito produzido por essas adi-
ções independe da natureza das partículas e só depende
do número de partículas dissolvidas.
Portanto, ambas as soluções possuem os mesmos efei-
tos coligativos.
Seguindo esta linha de raciocínio, a solução 3 também
deveria ter o mesmo efeito coligativo das demais Entre-
tanto ele é praticamente duas vezes maior. Como o NaCl
é uma substância iônica, quando colocada em água sofre
dissociação, segundo a seguinte equação:
Na C (s) Na (aq) C (aq)→ +
+ − + −
 
Como se pode perceber, a cada partícula de NaCl
que se adiciona resultam duas, em virtude da dissocia-
ção iônica, o que dobra o efeito coligativo. Todos esses
fatores devem ser levados em consideração no estudo
deste assunto, e a dissociação de substâncias, mais es
pecificamente, será facilitada pelo cálculo do fator de
Van’t Hoff, mais adiante.
Tendo esse importante conhecimento, é preciso definir
agora a pressão máxima de vapor.
Pressão máxima de vapor
Para iniciar o estudo do conceito de pressão máxi-
ma de vapor, consideremos o sistema esquematizado
a seguir.
Corpo de chão ou corpo de fundo
40 g NaC
100 g de H
2
O
v
1
v
2
v
1
v
2
25 oC
Fig. 2 Dissolução de sal de cozinha em água à temperatura ambiente.
Apesar de a dissolução do sal de cozinha ser espon-
tânea em água, ela não é imediata, como foi observado
no capítulo anterior. Inicialmente, considerando apenas o
instante t = 0 (que representa a adição do soluto), haverá
somente sal de cozinha no estado sólido, sem estar dis-
solvido. À medida que o tempo passa, o soluto está cada
vez mais solubilizado, até se chegar a um limite, quando
se atinge o coeficiente de solubilidade, que no caso do
NaCl, a 25 oC, é de 36,5 g/100 g de solvente. Isso ocorre
segundo as seguintes etapas:
1a Lembremo nos de que não há necessidade de
mexermos o sistema com instrumento de qualquer
espécie. No instante inicial (t = 0), a dissolução do sal
de cozinha se dá com uma velocidade v1, indicada
na figura 2. Essa velocidade, segundo o que estuda-
mos em soluções, depende da natureza do soluto e
da temperatura ambiente. Porém, é preciso salientar
que, nesse instante inicial, ainda não existe soluto
dissolvido e, portanto, a velocidade de precipitação
do soluto, v2, é nula.
2a Considerando o instante seguinte t = 1 s, a maior par
te do sal estará no estado sólido, mas uma pequena
parte já foi solubilizada. A velocidade v1 permanece a
mesma, já que nenhum dos fatores que nela influem
foi alterado. Todavia, a velocidade v2 não é mais nula,
pois basta a simples existência de sal solubilizado para
que ocorra o fenômeno da precipitação. É bem verdade
que essa velocidade v2 será muito pequena no início,
mas aumentará gradativamente.
3a Como v1 é maior que v2, a quantidade de sal solubili-
zado vai aumentando à medida que o tempo passa.
Pela Lei da Ação das Massas, a velocidade v2 tam-
bém aumentará. Mas muito cuidado! Você pode ser
levado a imaginar que a diminuição da quantidade
de sal no estado sólido pode estar diminuindo a ve-
locidade v1 pelo mesmo motivo, o que não é verdade.
Substâncias no estado sólido não fazem parte da Lei
da Ação das Massas porque têm concentração cons-
tante, como estudado na frente 3, capítulo 4 do livro
2. Por isso, a velocidade v1 permanece constante.
4a Portanto, é fácil perceber que haverá um momento
em que as duas velocidades se tornarão iguais. Nes-
se momento, estará estabelecido o equilíbrio químico
representado pela seguinte equação:
�  �+
+ − + −
Na C (s) Na (aq) C (aq)
F
R
E
N
T
E
 2
87
No momento em que se estabelece o equilíbrio quí-
mico, a quantidade de sal que solubiliza é exatamente
a mesma que precipita. Com isso, as fases sólida e
líquida não mais serão modificadas e a velocidade
v2, que aumentava gradativamente, então se torna
constante.
5a Se ambas as velocidades não serão alteradas nas
condições especificadas, isso significa que não haverá
mais dissolução efetiva do sal. Portanto, a quantidade
de soluto dissolvida neste instante é máxima, sendo a
solução chamada de saturada.
Mesmo depois de estabelecido o equilíbrio químico e a solução estar
saturada, continua havendo a dissolução do soluto com velocidade
v1. Mas a dissolução efetiva, que ocorre com velocidade v1 – v2, não
existe mais.
O sistema explicado anteriormente é perfeitamente análogo aos
sistemas que originam vapores em suas pressões máximas.
Atenção
Considere o sistema representado pela figura a seguir.
H
2
O
H
2
O()
v
1
v
1
v
2
v
2
ar atmosférico
Fig. 3 Processo de evaporação da água à temperatura de 25 °C.
Vamos analisar, como no caso anterior, cada etapa
desse processo.
1a Consideremos que, inicialmente, o ar atmosférico den-
tro da cúpula de vidro seja totalmente desprovido de
vapor-d’água e que o sistema como um todo esteja
totalmente isolado. Como no caso anterior, o processo
que começará a ocorrer é espontâneo, mas não ime-
diato. No instante inicial (t = 0), a água evapora com
uma velocidade v1 que, analogamente ao sistema da
dissolução de sal em água, depende exclusivamente da
natureza do líquido que está evaporando e da tempe-
ratura ambiente. Portanto, mantendo-se a temperatura
constante durante todo o processo, a velocidade v1
também permanecerá constante. Porém, a velocidade
v2 será nula no instante inicial, já que consideramos o
ar confinado dentro da cúpula como sendo desprovido
de vapor-d’água.
Note que o sistema analisado é perfeitamente similar ao estudado
anteriormente. Todavia, naquele caso, o soluto era o sal de cozinha
e o solvente era a água, enquanto neste caso, o soluto é a água, e o
solvente é o ar atmosférico. Logo, podemos considerar que o processo
de evaporação é um fenômeno de dissolução como outro qualquer,
mas no caso especial de o solvente ser o ar.
Atenção
2a No instante t = 1 s, uma pequena parte do líquido já
evaporou. Isso não modifica o valor da velocidade v1,
já que a concentração do líquido puro, bem como a dos
sólidos, permanece inalterada e, portanto, não se integra
à Lei da Ação das Massas. Entretanto, a velocidade v2
não é mais nula, já que existe uma pequena quantidade
de vapor que passa a exercer a sua pressão parcial.
3a Como a velocidade v1 é maior que v2 ao longo de todo
esse processo (exceto no equilíbrio), a quantidade de
vapor vai aumentando gradativamente, e a pressão
parcial exercida por ele também. Com isso, a veloci-
dade v2 também vai aumentando. Mas, como no caso
anterior, o fato de a quantidade de líquido estar dimi-
nuindo não implica a diminuição da velocidade v1, que
permanece constante. Porém, a essa altura, já sabemos
que a velocidade de evaporação efetiva vai diminuindo
gradativamente com o tempo.
4a Em um determinado instante, as velocidades v1 e v2
se tornarão iguais. Nesse momento, estabelece-seo
equilíbrio químico entre a fase líquida e a fase de vapor,
que pode ser representado pela seguinte equação:
H O( ) H O(g)
2 2
� 
 Aqui, não haverá mais mudanças nas quantidades de
água na fase líquida e na fase de vapor, já que cessará
toda a evaporação efetiva a partir de então. Portanto,
a quantidade de vapor dissolvido no ar atmosférico
confinado atingiu o seu valor máximo, bem como a
pressão parcial que é exercida por ele. A essa pressão
parcial damos o nome de pressão máxima de vapor.
 Note que, neste instante, o vapor-d’água está saturando
o ar atmosférico, saturação esta similar à que ocorreu
com o sal de cozinha em água. Portanto, podemos de-
finir pressão máxima de vapor da seguinte forma:
Pressão máxima de vapor: é a pressão parcial exercida
pelos vapores advindos de um líquido que saturam o ar
atmosférico ou qualquer outro meio no estado gasoso.
Quando se atinge a pressão máxima de vapor em al-
gum ambiente, qualquer quantidade em excesso de vapor
precipitará em forma de corpo de chão ou corpo de fundo
É o que ocorre quando uma ou mais pessoas mantêm-se
durante muito tempo dentro de um carro fechado. Essas pes-
soas vão suando e liberando vapor-d’água pelo processo da
respiração, e a pressão parcial exercida pelos vapores vai au-
mentando gradativamente até atingir o limite de saturação do
ar atmosférico naquelas condições de temperatura. No instan-
te em que isso acontece, o excesso de vapor que vai sendo
liberado precipita nos vidros do carro, embaçando-os. Isso
nada mais é do que uma forma de chuva, só que localizada.
A própria chuva é o exemplo típico de quando se atin-
ge a pressão máxima de vapor. Quando o ar atmosférico
fica saturado de vapor-d’água em determinadas condições,
todo o excedente precipita, formando o corpo de chão, que
são rios, lagos, oceanos etc.
As chuvas de verão constituem ainda um caso mais
interessante, pois significam a precipitação de uma solução
atmosférica supersaturada de vapor-d’água.