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Prof. Júlio Química Página 1 de 5 Propriedades Coligativas Nível Fácil Resposta da questão 1: [A] [Resposta do ponto de vista da disciplina de Química] Um aumento na temperatura provoca um aumento na pressão de vapor para todos esses líquidos. Observamos que na linha pontilhada vertical, à mesma temperatura, cada um dos líquidos apresenta uma pressão de vapor diferente. Assim o líquido que volatiliza primeiro é a substância A e o que menos volatiliza é a substância D. Observamos de acordo com o gráfico que à 760 mmHg (linha pontilhada horizontal) mostra que para se atingir uma mesma pressão de vapor a substância menos volátil (D) irá necessitar de uma temperatura maior que a mais volátil (A). [Resposta do ponto de vista da disciplina de Física] Comparando os quatro líquidos entre si através das curvas de vaporização apresentadas no gráfico acima, notamos que para uma dada temperatura fixa (coluna vertical) para os quatro líquidos, o líquido A apresenta maior pressão de vapor, sendo assim, de todos os componentes é o líquido que possui o mais baixo ponto de ebulição sendo o mais volátil de todos. A constatação também pode ser feita para uma mesma pressão (linha horizontal) em que ao cruzar pelas curvas de vaporização nos informam a temperatura de ebulição para esta pressão. Por exemplo: Para a pressão de 760 mm Hg, a ordem crescente dos pontos de ebulição ( PE ) é: A B C DPE PE PE PE . Sendo A o mais volátil. Resposta da questão 2: [B] pressão parcial de vapor de água presente no ar 10,5 UR 0,6 ou 60% pressão máxima de vapor de água 17,5 = = = Resposta da questão 3: [A] Devemos considerar que a intensidade de um efeito coligativo observado numa solução depende diretamente do numero de partículas dispersas. Assim, vamos calcular esse número para todas as soluções. Solução A: A glicose não sofre dissociação ou ionização. Assim, na solução há 0,6 mol/L de partículas dispersas. Solução B: O ácido nítrico é um eletrólito forte, que consideraremos 100% ionizado. 3 3 0,1mol/L 0,1 mol/L HNO (aq) H (aq) NO (aq)+ −→ + Apresenta no total, 0,2 mol/L de partículas dispersas. Solução C: O cloreto de magnésio é um eletrólito, que vamos considerar 100 dissociado. 2 2 0,4mol/L0,2mol/L MgC (aq) Mg (aq) 2C (aq)+ −→ + Apresenta no total, 0,6 mol/L de partículas dispersas. Concluímos que as soluções A e C apresentam manifestam os efeitos coligativos (abaixamento de temperatura de congelamento, de pressão de vapor, pressão osmótica e aumento de ponto de ebulição) em mesma intensidade. Resposta da questão 4: [A] Vamos considerar que a sopa salgada comporta-se como uma solução quanto às suas propriedades físico- químicas. Quando se adiciona solutos não voláteis (como o sal, por exemplo) aos solventes, observa-se um aumento no ponto de ebulição desse solvente. Esse efeito é chamado de ebulioscopia. Durante o processo de ebulição da sopa, também é possível observar um aumento na temperatura de ebulição, ao contrário do que se observa na ebulição de um líquido puro. Isto se deve porque, do ponto de vista químico, podemos considerar a sopa salgada como uma mistura (como foi sugerido acima), e, durante as mudanças de estado, a maioria das misturas apresentam aumento de temperatura. Resposta da questão 5: [C] Alternativa [A] está incorreta, pois a presença de um soluto não-volátil num solvente promove o abaixamento da temperatura de fusão do solvente, efeito conhecido como crioscópico. Alternativa [B] está incorreta. As propriedades coligativas são proporcionais ao número de partículas não-voláteis presentes no meio. Alternativa [C] está correta, já que a o glutamato de monossódio sofre dissociação gerando duas partículas em solução, íon glutamato e íon sódio, enquanto o açúcar não sofre dissociação nem ionização. Como o efeito coligativo é proporcional ao número de partículas não-voláteis presentes no meio, então a solução de glutamato de monossódio irá provocar um aumento na temperatura de ebulição maior que o aumento gerado por uma solução de açúcar de mesma concentração. Alternativa [D] está incorreta, pois a pressão de vapor da solução aquosa de glutamato de monossódio é menor do que a pressão de vapor da água pura, porque a presença do sal dificulta a evaporação do solvente. A redução da pressão de vapor do solvente devido à presença de um soluto não-volátil é conhecida como efeito tonoscópico. Página 2 de 5 Nível Médio Resposta da questão 1:[D] [I] Incorreta. Como a pressão de vapor de A é maior do que a pressão de vapor de B a uma dada temperatura, conclui-se que A é mais volátil do que B. [II] Correta. A temperatura de ebulição de B, a uma dada pressão, será maior que a de A, pois sua pressão de vapor é menor, comparativamente. [III] Correta. Um recipiente contendo somente o líquido A (maior pressão de vapor) em equilíbrio com o seu vapor terá mais moléculas na fase vapor que o mesmo recipiente contendo somente o líquido B (menor pressão de vapor) em equilíbrio com seu vapor, na mesma temperatura. Resposta da questão 2: [A] A explicação científica que justifica essa prática se baseia na volatilização das substâncias de interesse, pois ao raiar do dia a temperatura, comparativamente a outros horários de coletas, é menor e, também, a intensidade da luz do sol, fatores que interferem na volatilização dos óleos essenciais. Resposta da questão 3: [B] Quanto maior o número de partículas, maior o efeito coligativo, ou seja, maior a temperatura de ebulição. ( ) 0,2 mol de partículas 12 22 11 12 22 110,1 0,1mol de partículas 2 2 2 0,3 mol de partículas A NaC 0,1mol L 0,1NaC 0,1Na 0,1C B sacarose 0,1mol L C H O 0,1C H O C CaC 0,1mol L 0,1CaC 0,1Ca 0,2 C 0, + − + − = ⎯⎯→ + = ⎯⎯→ = ⎯⎯→ + B A C 1mol 0,2 mol 0,3 mol Conclusão: T.E T.E T.E . Resposta da questão 4: [B] A elevação do número de partículas de soluto provoca a diminuição da temperatura de solidificação e a elevação da temperatura de ebulição como consequência do efeito coligativo. Resposta da questão 5: [C] Ao ser colocado no mar, o lambari, como um peixe de água doce, sofre desidratação pois seus fluidos são hipotônicos (menor concentração de soluto) em relação a água do mar (hipertônica, com maior concentração de soluto), num processo chamado de osmose. Resposta da questão 6: [A] O copo 1 contém água do mar e o copo 2 água pura. Com o tempo, o líquido do copo 1 apresentará um volume maior que o líquido do copo 2. Esse fato se explica pelo efeito tonoscópico, já que a pressão de vapor no copo 2 será maior do que no copo 1. Resposta da questão 7: [D] O processo de osmose ocorre quando um líquido atravessa uma membrana permeável ao mesmo tempo no sentido da solução menos concentrada (hipotônica) para a mais concentrada (hipertônica). Esse processo é passivo, ou seja, ocorre sem a necessidade de fornecimento de energia externa. Podemos observar a ocorrência deste processo em A, em que a água salgada é considerada hipertônica em relação à água doce. Entretanto, com fornecimento de energia, é possível provocarmos o processo inverso, chamado osmose reversa em que o solvente atravessa a membrana no sentido contrário ao anteriormente citado. Nesse caso a água atravessa a membrana na direção do meio hipotônico (água doce), conforme a figura B. A pressão externa provoca a osmose reversa mostrada. Resposta da questão 8: [D] Como citado no texto, no processo de varredura ocorre um aumento na velocidade da pedra devido à formação de uma película de água líquida entre a pedra e a pista. Esse processo ocorre porque houve a fusão da água, ou seja, a mudança de estado físico de sólido para líquido. Mudança essa ilustrada pela seta 1 do gráfico. Nível Dífícil Resposta da questão 1:[E] 1L 1NaC 1Na1C 1mol + −⎯⎯⎯→ + ( )1mol 1mol 2 mol 0,15 mol + = ( )0,15 mol 0,15 mol 0,30 mol+ = ou Página 3 de 5 1L 0,30 mol 0,15 mol NaC 0,15 mol Na 0,15 mol C+ −⎯⎯⎯→ + Para uma solução apresentar a mesma pressão osmótica do soro fisiológico, ela deverá ter a mesma quantidade de partículas (íons, moléculas, etc.) por litro, ou seja, 0,30 mol. ( ) 1L12 22 11 12 22 110,15 mol 0,15 mol 1L 2 2 4 4 0,45 mol 1L 3 2 2 4 3 4 0,75 mol C H O 0,15 mol C H O 0,15 mol Na SO 2 0,15 mol Na 0,15 mol SO 0,15 mol A (SO ) 2 0,15 mol A 3 0,15 mol SO + − + − ⎯⎯⎯→ ⎯⎯⎯→ + ⎯⎯⎯→ + ( ) 1L6 12 6 6 12 60,15 mol 0,15 mol 1L 0,30 mol C H O 0,15 mol C H O 0,15 mol KC 0,15 mol K 0,15 mol C Resposta+ − ⎯⎯⎯→ ⎯⎯⎯→ + Resposta da questão 2:[D] [I] Correta. A curva da direita representa o sistema de água e sal, pois a temperatura durante a mudança de estado não é constante. [II] Incorreta. 1 2T T , pois a temperatura de mudança de estado do solvente é menor do que a da solução. [III] Correta. 2T é inferior a 0 C, pois a solução de água e sal possui ponto de fusão inferior a 0 C (temperatura de fusão da água pura). Resposta da questão 3: [E] Para que ocorra esse processo é necessário que as resultantes das pressões osmótica e mecânica apresentem sentidos opostos e maior intensidade da pressão mecânica, assim o solvente migrará do meio mais concentrado para o meio menos concentrado num processo não espontâneo. Resposta da questão 4: [D] [I] Correta. Apesar de metanol e etanol apresentarem ligações de hidrogênio entre suas moléculas, o etanol tem maior temperatura de ebulição, pois sua massa molecular (ou superfície de contato) é maior do que a do metanol. [II] Correta. É possível ferver a água a 60 C, caso essa substância esteja submetida uma pressão de 20 kPa. [III] Correta. A, aproximadamente, 50,2 C e 120kPa ocorre a ebulição do dissulfeto de carbono, logo a 50 C ele se encontra no estado líquido. Página 4 de 5 Resposta da questão 5: Cálculo da concentração de íons Na ,+ em mol L, no medicamento: 2 4 2 4 2 4 Na HPO Na HPO 2 4 2 4 Na HPO 2 23 1 31 4 16 142 M 142 g mol C 142 g L Na HPO 1mol L 1mol de Na HPO = + + + = = = = 2 4 2 mol de Na 1mol L de Na HPO 2 4 2 4 NaH PO 2 mol L de Na NaH PO 23 2 1 31 4 16 120 M 120 g mol 1mol = + + + = = 120 g 0,5 mol 2 4NaH PO 2 4 2 4 60 g C 60 g L NaH PO 0,5 mol L 1mol de NaH PO = = 2 4 1mol de Na 0,5 mol L de NaH PO 0,5 mol L de Na Concentração de íons Na+ no medicamento 2 mol L 0,5 mol L= + Concentração de íons Na+ no medicamento 2,5 mol L= Nome do sal de menor concentração ( )60 g L : 2 4NaH PO : dihidrogenofosfato de sódio. De acordo com o texto a eficácia do medicamento está relacionada à alta concentração salina, que provoca perda de água das células presentes no intestino. A propriedade coligativa correspondente à ação laxante decorrente desta descrição é a osmometria (ocorre osmose). Resposta da questão 6: a) Associação: 1. Água pura. 2. Solução aquosa 10,5 mol L− de glicose. 6 12 6 1 6 12 6 6 12 6 0,5 6 12 6 (C H O ) 1C H O (C H O ) 0,5 C H O 0,5 mol de partículas → → 3. Solução aquosa 10,5 mol L− de KC . água água 1KC 1K (aq) 1C (aq) 0,5 KC 0,5 K (aq) 0,5C (aq) (0,5 mol 0,5 mol) 1 mol de partículas + − + − ⎯⎯⎯→ + ⎯⎯⎯→ + + Quanto maior o número de partículas, menor a pressão de vapor, então: O sistema mais volátil é o número 1 (água pura), curva A. b) A adição de um soluto não volátil diminui a pressão de vapor, pois as interações entre as partículas de soluto e solvente aumentam. Resposta da questão 7: a) A solução de água e etileno glicol é chamada de solução de resfriamento, pois, o etileno glicol faz ligações de hidrogênio com a água e, consequentemente, a temperatura de congelamento da solução se torna menor do que a temperatura de congelamento da água pura. b) Após a dissolução de etileno glicol à água, a temperatura de ebulição da solução aumenta, devido à presença de partículas de soluto (efeito coligativo). Resposta da questão 8: a) Ao retirar o balão do aquecimento e, fechá-lo com a rolha houve a interrupção da ebulição, pois a pressão interna do balão impede que as moléculas de água entrem em ebulição. Quando o fundo do Página 5 de 5 balão entra em contato com o gelo, ocorre redução da pressão interna, devido à condensação das moléculas de água, isso permite que as moléculas, que estão no estado líquido, passem para o estado de vapor, mesmo que a temperatura seja menor que 100°C. b) Teremos: 2150g de H O 2 50g de sal 100g de H O x x 33,3g=