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08/08/2016 1 MINISTRANTE: Prof. Lucinaldo dos Santos Silva 2016 PROPRIEDADES COLIGATIVAS Situações do cotidiano - Normalmente, quando é adicionado sal de cozinha (NaCl) à água fervente, nota-se que a fervura imediatamente cessa. 2 INTRODUÇÃO Situações do cotidiano - Em verduras cruas com sal, as células perdem água mais rapidamente, murchando em pouco tempo. 3 INTRODUÇÃO Situações do cotidiano - Nos países em que o inverno é rigoroso, joga-se SAL nas estradas e ruas com acúmulo de neve para derretê-la. 4 INTRODUÇÃO 08/08/2016 2 Situações do cotidiano 5 INTRODUÇÃO Aditivo do radiador (etilenoglicol): evita o congelamento e a ebulição da água que refrigera o motor do carro Efeitos coligativos - Os efeitos coligativos dependem somente do número de partículas do soluto dissolvidas. Quanto maior for o número de partículas do soluto dissolvidas, maiores serão os efeitos coligativos. 6 PROPRIEDADES COLIGATIVAS Efeitos coligativos Tonoscopia (Diminuição da pressão de vapor) Ebulioscopia (Aumento do Ponto de Ebulição) Crioscopia (Diminuição do Ponto de Congelamento) Osmoscopia (Aumento da Pressão Osmótica) PROPRIEDADES COLIGATIVAS 7 Classificação das soluções (Quanto a natureza do soluto) - Soluções moleculares: o soluto é formado por moléculas, que não se dissociam. C6H12O6(sólido ) C6H12O6(aquoso) OBS: Número de partículas dispersa = Número de partículas dissolvidas. - Soluções iônicas: o soluto não apenas se dissolve, mas se separa em íons. NaCl(sólido) Na + (aquoso) + Cl - (aquoso) OBS: Número de partículas dispersa = Número de partículas dissolvidas multiplicada pelo fator de Van’t Hoff (i). H2O H2O PROPRIEDADES COLIGATIVAS 8 Fator de Van’t Hoff (i) - É a relação entre o número total de partículas finais em relação às iniciais nas soluções iônicas. Exemplo: Calcule o fator de Vant’t Hoff nas soluções abaixo: a) Solução de H2SO4 com = 80% b) Solução de Al2(SO4)3 com = 90% Van’t Hoff (1852 – 1911) )1(1 qi 08/08/2016 3 9 PROPRIEDADES COLIGATIVAS 10 PROPRIEDADES COLIGATIVAS 11 PROPRIEDADES COLIGATIVAS 12 PROPRIEDADES COLIGATIVAS 08/08/2016 4 13 PROPRIEDADES COLIGATIVAS PROPRIEDADES COLIGATIVAS 14 Crioscopia - É o estudo da diminuição da temperatura de congelamento de um solvente, provocada pela adição, a este solvente, de um soluto não volátil. ÁGUA ÁGUA + GLICOSE tC t’C tC 15 PROPRIEDADES COLIGATIVAS 16 PROPRIEDADES COLIGATIVAS 08/08/2016 5 17 PROPRIEDADES COLIGATIVAS 18 PROPRIEDADES COLIGATIVAS 19 PROPRIEDADES COLIGATIVAS 20 PROPRIEDADES COLIGATIVAS 08/08/2016 6 21 PROPRIEDADES COLIGATIVAS 22 PROPRIEDADES COLIGATIVAS 23 PROPRIEDADES COLIGATIVAS Para soluções aquosas Kc ou f = 1,86 K . kg . mol -1 PROPRIEDADES COLIGATIVAS 24 Crioscopia Soluções moleculares Soluções iônicas tctct oc tco = Temperatura de congelamento do solvente puro tc = Temperatura de congelamento do solvente em solução WKt cc iWKt cc . 08/08/2016 7 25 QUESTÃO 01 Calcule a constante crioscópica do ciclohexano, C6H12, sabendo que seu calor de fusão é 2630 J/mol e seu ponto de fusão é 6,6 0C. Quais são as unidades da constante? 26 QUESTÃO 02 Ao dissolver 1,0g de um polímero, de fórmula geral (C2H4)n, em 5,0g de benzeno, o ponto de congelação do benzeno baixou 0,36ºC. Dados: C = 12g/mol; H = 1g/mol; constante criométrica, Kbenzeno = 5,04ºC . mol -1 . kg O valor de n na fórmula do polímero será: a) 500 b) 250 c) 200 d) 100 e) 50 27 QUESTÃO 03 Calcule a solubilidade do naftaleno sólido, C10H8, no tolueno líquido, C6H5CH3, a 25,0 0C, sabendo que o calor de fusão do naftaleno é 19,123 kJ/mol e que seu ponto de fusão é 78,2 0C. PROPRIEDADES COLIGATIVAS 28 Ebulioscopia - É o estudo da elevação da temperatura ebulição de um solvente, provocada pela adição, a este solvente, de um soluto não volátil. ÁGUA ÁGUA + GLICOSE te t’e te 08/08/2016 8 PROPRIEDADES COLIGATIVAS 29 PROPRIEDADES COLIGATIVAS 30 Para soluções aquosas Ke = 0,52 K . kg . mol -1 PROPRIEDADES COLIGATIVAS 31 Ebulioscopia Soluções moleculares Soluções iônicas oe tetet teo = Temperatura de ebulição do solvente puro te = Temperatura de ebulição do solvente em solução WKt ee iWKt ee . 32 QUESTÃO 04 Dissolvem-se, em 100g de água, 1,8g de glicose e 3,42g de sacarose. Qual o ponto de ebulição da solução? Dados: Ke = 0,52 ºC mol -1 kg Massa molar da glicose = 180g/mol Massa molar da sacarose = 342g/mol Pressão atmosférica = 760 mmHg 08/08/2016 9 PROPRIEDADES COLIGATIVAS 33 Osmoscopia - Estuda a pressão osmótica (π) de uma solução. SOLUÇÃO DILUÍDA SOLUÇÃO CONCENTRADA SOLVENTE SOLVENTE MESMA CONCENTRAÇÃO O fenômeno da passagem do solvente de um meio mais diluído para um meio mais concentrado, por meio de uma membrana semipermeável, chama-se OSMOSE. PROPRIEDADES COLIGATIVAS 34 Osmoscopia - Estuda a pressão osmótica (π) de uma solução; - Pressão osmótica (π): É a pressão externa que deve ser aplicada a uma solução mais concentrada para evitar a sua diluição por meio de uma membrana semipermeável. SOLUÇÃO DILUÍDA SOLUÇÃO CONCENTRADA SOLVENTE PRESSÃO EXTERNA PROPRIEDADES COLIGATIVAS PROPRIEDADES COLIGATIVAS 08/08/2016 10 PROPRIEDADES COLIGATIVAS PROPRIEDADES COLIGATIVAS PROPRIEDADES COLIGATIVAS 39 Osmoscopia (Equação de Van’t Hoff) Soluções moleculares Soluções iônicas Pressão osmótica (π) depende da concentração da solução. OBS: R (constante dos gases = 0,082 atm . L . mol-1 . K-1); n é o número de mols; T é a temperatura em Kelvin nRTV . inRTV .. PROPRIEDADES COLIGATIVAS 40 Osmoscopia - Osmose reversa ocorre quando se aplica uma pressão no lado da solução mais salina ou concentrada, revertendo-se a tendência natural. - A pressão a ser aplicada equivale a uma pressão maior do que a pressão osmótica característica da solução. 08/08/2016 11 PROPRIEDADES COLIGATIVAS 41 Osmoscopia - Dessalinizadores 42 QUESTÃO 05 Qual é a pressão osmótica de uma solução 0,010 molal de sacarose em água? Admita que a temperatura seja 25 0C e que a densidade da solução seja 1,01 g/mL (R = 0,08314 L.bar.mol-1.K-1). 43 QUESTÃO 06 Entre os processos de dessalinização da água do mar, a osmose reversa é um dos mais promissores. Nesse processo, a água a ser purificada é pressionada sobre uma membrana semipermeável, a uma pressão superior à pressão osmótica da solução, forçando a passagem de água pura para o outro lado da membrana. Pode-se calcular a pressão mínima que deve ser aplicada para reduzir o teor de sal na água do mar, com uma concentração 0,55 mol/L para 0,01 mol/L, tornando-a potável para consumo humano. Supondo que todo o sal dissolvido na água do mar seja cloreto de sódio e considerando que a constante dos gases é R = 62,3 mmHg.L.mol-1.K-1 e que a temperatura da água seja de 27 oC, a pressão mínima deve ser de aproximadamente A) 20185 mmHg. B) 10092 mmHg. C) 1816 mmHg. D) 908 mmHg. E) 900 mmHg. Observação: Apresentem os cálculos. PROPRIEDADES COLIGATIVAS 44 Tonoscopia - É o estudo da diminuição da pressão máxima de vapor de um solvente, provocada pela adição, a este solvente, de um soluto não volátil. 17,5 mmHg a 20°C ÁGUA 15 mmHg a 20°C ÁGUA + GLICOSE Quando a Vevaporação = Vcondensação dizemos que a pressão exercidapelos vapores saturantes do líquido atingiram a Pressão Máxima de Vapor. 08/08/2016 12 PROPRIEDADES COLIGATIVAS 45 Tonoscopia - Fatores que influenciam a Pressão Máxima de Vapor Temperatura: Como a formação de vapores é um fenômeno endotérmico, a pressão de vapor aumenta como aumento da temperatura. 26 mmHg a 27°C ÁGUA 79 mmHg a 47°C ÁGUA PROPRIEDADES COLIGATIVAS 46 Tonoscopia - Fatores que influenciam a Pressão Máxima de Vapor Natureza do Soluto: Cada líquido apresenta uma pressão de vapor característica numa mesma temperatura. 17,5 mmHg a 20°C ÁGUA 442 mmHg a 20°C ÉTER Líquidos MAIS VOLÁTEIS possuem maior Pressão Máxima de Vapor PROPRIEDADES COLIGATIVAS 47 Tonoscopia - Fatores que influenciam a Pressão Máxima de Vapor PROPRIEDADES COLIGATIVAS 48 Tonoscopia (Lei de Raoult) - A pressão de vapor de um líquido (p1) como solvente numa solução é igual ao produto da pressão de vapor desse líquido puro (p0) e a fração molar do solvente (x1). 17,5 mmHg a 20°C ÁGUA 15 mmHg a 20°C ÁGUA + GLICOSE 11 .xpp o 08/08/2016 13 PROPRIEDADES COLIGATIVAS 49 Tonoscopia WK p p t 0 1000 1MKt Para soluções aquosas Kt = 0,018 PROPRIEDADES COLIGATIVAS 50 Tonoscopia Soluções moleculares Soluções iônicas WK p p t 0 iWK p p t . 0 ppp 10 ∆p/po = Abaixamento relativo da PMV de um líquido Kt = Constante tonoscópica 51 QUESTÃO 07 A 20ºC, a pressão de vapor da água em equilíbrio com uma solução aquosa de açúcar é igual 16,34 mmHg. Sabendo que a 20ºC a pressão de vapor da água pura é igual a 17,54 mmHg, assinale a opção com a concentração correta da solução de açúcar. a) 7% (m/m) b) 93% (m/m) c) 0,93 mol L-1 d) A fração molar do açúcar é igual a 0,07 e) A fração molar do açúcar é igual a 0,93 52 QUESTÃO 08 Para o CCl4, keb = 5,03 K.kg/mol e kf = 31,8 K.kg/mol. Ao se colocar 3,0g de uma substância X em 100g de CCl4, o ponto de ebulição eleva-se de 0,60 K. Sabendo- se que a densidade do CCl4 é 1,59 g/cm³ e a sua massa molar é 153,823 g/mol. Calcule: a) O abaixamento crioscópico. b) O abaixamento relativo da pressão de vapor. c) A pressão osmótica da solução a 25°C. d) A massa molar da substância. 08/08/2016 14 REFERÊNCIAS BÁSICAS ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. - 3 ed. - Porto Alegre: Bookman, 2007. BROWN, T. L.; LEMAY, H. E.; BURSTEN, B. E.; BURDGE, J. R. Química: a ciência central. - 9 ed. - São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005. COMPLEMENTARES ATKINS, P. W. Físico-Química. - Vol. 1. – 8 ed. – Rio de Janeiro: LTC Editora, 2008. ATKINS, P. W. Físico-Química: Fundamentos. – 5 ed. - Rio de Janeiro: LTC Editora, 2011. CASTELLAN, G. W. Fundamentos de físico-química. Rio de Janeiro: LTC Editora, 2007. 53
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