Química na Abordagem do Cotidiano Tito e Canto Vol 2-052-054

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1.5. A pressão de vapor depende do líquido
Fazendo a medida da pressão de vapor, em diversas temperaturas,
com outros líquidos diferentes da água, constata-se que a pressão de
vapor depende do líquido. O gráfico abaixo mostra as curvas de pressão
de vapor de quatro líquidos: sulfeto de carbono, metanol, etanol (álcool
comum) e água.
Curvas de pressão de vapor para os líqui-
dos sulfeto de carbono (CS2), metanol
(CH3OH), etanol (CH3CH2OH) e água.
Fonte: J. W. Hill e R. H. Petrucci; General
Chemistry. Upper Saddle River, Prentice Hall,
1996. p. 401.
(Escala convertida de mmHg para kPa pelos
autores deste livro.)Temperatura (°C)
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60
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101,3 kPa
(1 atm)
1.6. Comparando pontos de ebulição de líquidos diferentes
O gráfico acima, que mostra as curvas de pressão de vapor de quatro
substâncias, permite que façamos a avaliação do ponto de ebulição de-
las numa determinada pressão.
Para a análise, vamos considerar a pressão de 101,3 kPa (1 atm ou
760 mmHg). Traçando uma horizontal no gráfico nesse valor de pressão,
ela interceptará as curvas de pressão de vapor em diferentes temperatu-
ras; cada uma delas é o ponto de ebulição (PE) daquele líquido, na pres-
são considerada. Entre as quatro substâncias, podemos afirmar que a
seqüência de pontos de ebulição é:
sulfeto de carbono ' metanol ' etanol ' água
A figura ao lado resume isso. Para uma leitura dos valores nas escalas
numéricas, consulte o gráfico acima.
Verifica-se aumento do ponto de ebulição
Temperatura (°C, fora de escala)
Pr
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101,3 kPa
46 65 78 10
0
C
S 2
C
H
3O
H
C
H
3C
H
2O
H
H
2O
Para que uma bolha de vapor possa se formar,
crescer e escapar do líquido é fundamental que
a pressão do vapor que forma a bolha seja pelo
menos igual à pressão que a atmosfera exerce
sobre o líquido. Caso contrário, a bolha será
“esmagada” pela pressão atmosférica e a ebuli-
ção não ocorrerá. Assim, a formação de bolhas
e a conseqüente ebulição do líquido, em frasco
aberto, somente ocorrerão quando a pressão de
vapor da substância for igual à pressão atmosfé-
rica, ou superior a ela.
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Fonte: Gráfico elaborado pelos autores.
ATENÇÃO
Sulfeto de carbono, metanol e etanol são
líquidos tóxicos e altamente inflamáveis.
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1.7. Comparando a volatilidade de líquidos diferentes
O mesmo gráfico da página anterior permite comparar, numa mesma
temperatura, as pressões de vapor das quatro substâncias. Conforme
esboçado na figura ao lado, a seqüência crescente de pressão de vapor é,
água, etanol, metanol e sulfeto de carbono.
O líquido com maior pressão de vapor, numa dada temperatura, é o
que apresenta, nessa temperatura, maior tendência a evaporar. Ao com-
parar líquidos, dizemos que aquele que possui maior tendência a evapo-
rar é o mais volátil. Volatilidade é a tendência de sofrer vaporização.
Comparando as quatro substâncias, temos:
água ' etanol ' metanol ' sulfeto de carbono
Temperatura
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H
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7. Imagine que, no futuro, dados de uma sonda espacial reve-
lem que a pressão atmosférica em um determinado planeta
seja da ordem de 4.000 kPa.
Use os dados da tabela 1 para estimar o valor aproximado
do ponto de ebulição da água nesse planeta.
8. Numa autoclave, a água entra em ebulição a 150°C.
a) Pesquise o que vem a ser uma autoclave.
b) Consulte a tabela 1 e determine a pressão no interior de
uma autoclave com água fervente a 150°C.
9. Verifica-se que o ponto de ebulição da água, a 3,2 kPa, é 25°C.
Se, num experimento controlado, uma amostra de água for
mantida a 25°C e a pressão for lentamente reduzida, qual
será o valor da pressão no momento em que a água entrar
em ebulição? Explique o raciocínio usado.
10. Na estante de um laboratório há
três frascos fechados contendo
acetona, todos à mesma tempe-
ratura, ilustrados ao lado.
Em qual deles a pressão do
vapor de acetona é maior?
11. Sabe-se que o éter é mais volátil que a acetona, que é mais
volátil que o etanol (álcool comum), que é mais volátil que a
água.
a) Numa mesma temperatura, qual é a ordem crescente de
pressão de vapor desses líquidos?
b) Esboce, em um mesmo gráfico, as curvas de pressão de
vapor desses quatro líquidos.
c) Coloque esses líquidos em ordem crescente de ponto de
ebulição, numa mesma pressão.
A água pura, a 30°C, apresenta pressão de vapor 4,2 kPa. E, a 40°C,
apresenta pressão de vapor 7,4 kPa.
Verifica-se experimentalmente que, se dissolvermos na água um soluto
não-eletrólito e não-volátil (isto é, um soluto que permaneça sob a forma
de moléculas — não sofrendo, portanto, dissociação iônica nem ionização
— e que não tenha tendência a vaporizar), a pressão de vapor da água
passa a ser menor do que se a água estivesse pura. Veja os seguintes
dados experimentais.
Uma solução & foi elaborada dissolvendo 5 mol de glicose (C6H12O6)
em 95 mol de água. A 30°C, verifica-se que a pressão de vapor dessa solu-
ção é 4,0 kPa. Como o soluto glicose é não-volátil, a pressão de vapor
medida é a pressão de vapor do solvente (água), pois a água é o único
componente dessa solução que evapora. Então, podemos dizer, de ma-
neira alternativa, que a pressão de vapor do solvente água, nessa solu-
ção, é 4,0 kPa. A 40°C, verifica-se que a pressão de vapor da água, nessa
mesma solução, é 7,0 kPa.
Uma solução ' foi elaborada com 5 mol de sacarose (C12H22O11) em
95 mol de água. A 30°C verifica-se que a pressão de vapor da água nessa
solução é 4,0 kPa e, a 40°C, é 7,0 kPa.
Fatos experimentais
Motivação
Verifica-se aumento da pressão de vapor e da volatilidade
Solução &
5 mol de glicose
95 mol de água
Solução '
5 mol de sacarose
95 mol de água
Fonte: Gráfico elaborado pelos autores.
Questõespara fixação Resolva em seu caderno
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2. O CONCEITO DE PROPRIEDADES COLIGATIVAS
Existem quatro propriedades das soluções que dependem da quanti-
dade de partículas de soluto dissolvidas em uma certa quantidade de
solvente, mas não da natureza dessas partículas dissolvidas.
Elas são conhecidas como propriedades coligativas, palavra que vem
do latim co, que indica a participação simultânea, e ligare, que significa
unir, ligar.
As quatro propriedades coligativas, que estudaremos a partir desse
ponto, são o abaixamento da pressão de vapor, o aumento da temperatu-
ra de ebulição, o abaixamento da temperatura de solidificação e a ten-
dência de o solvente atravessar determinadas membranas de permea-
bilidade seletiva.
Os fatos experimentais apresentados na página anterior permitem ilus-
trar a primeira das propriedades coligativas, o abaixamento da pressão
de vapor do solvente na solução, que será estudada na seqüência.
3. ABAIXAMENTO DA PRESSÃO DE VAPOR
3.1. O efeito tonoscópico
Observações experimentais como as mostradas anteriormente per-
mitiram elaborar generalizações sobre o comportamento da pressão de
vapor de um solvente quando nele é dissolvido um soluto não-eletrólito e
não-volátil.
A presença desse soluto provoca um abaixamento da pressão de va-
por do solvente, o que é conhecido como efeito tonoscópico.
Nas soluções & e ', a quantidade de glicose e de sacarose, em mols,
dissolvida em uma igual quantidade de água é a mesma. Isso revela que o
abaixamento de pressão de vapor provocado pela presença do soluto
depende da concentração de partículas de soluto e não da natureza des-
se soluto.
Igual quantidade emmols de diferentes solutos não-eletrólitos e não-
voláteis, dissolvidos numa mesma quantidade de solvente, à uma mes-
ma temperatura, causa o mesmo abaixamento na pressão de vapor do
solvente na solução quando comparado ao solvente puro.
O gráfico ao lado mostra a curva de pressão de vapor para a água
pura e para as soluções & e '.
3.2. A Lei de Raoult
O cientista francês François Marie Raoult (1830-1901) fez uma ampla
série de medidas experimentais de pressão de vapor. A partir delas, pôde
enunciar, em 1882, uma regularidade que é atualmente conhecida como
Lei de Raoult.
Em palavras: A pressão de vapor de uma solução (ou melhor, do solvente na solução) de
soluto não-eletrólito e não-volátil é igual ao produto da fração em mols do
solvente pela pressão de vapor do solvente puro, numa dada temperatura.
Em equação: P solução & x solvente # P solvente puro
em que xsolvente & fração em mols do solvente &
n
n n
solvente
soluto solvente"
Desenvolvendoo tema
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30 °C
4,2
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Água
pura
Soluções
& e '
Abaixamento
da pressão
de vapor (∆p)
Fonte: Gráfico elaborado pelos autores.
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