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PROPRIEDADES COLIGATIVAS Parte I COLÉGIO NAVAL MARINHA DO BRASIL GM (RM2 – T) THAIS SILVA 2012 2 OBJETIVOS Compreender as propriedades coligativas provocadas pela adição de um soluto em um solvente na formação de uma solução ideal. Compreender os fenômenos da tonoscopia, ebulioscopia, crioscopia e pressão osmótica. Relacionar a temperatura de ebulição e de solidificação com a pressão de vapor. Analisar e interpretar os gráficos da pressão de vapor em função da temperatura. 3 OBJETIVOS Relacionar a pressão de vapor de um solvente e de uma solução ideal submetidos a determinada pressão atmosférica. Compreender e estabelecer possíveis relações entre pressão de vapor e altitude. Relacionar temperatura de ebulição e pressão de vapor através da interação que ocorre entre as moléculas. Reconhecer os efeitos coligativos em fenômenos da natureza e do cotidiano. Distinguir soluções isotônicas, hipotônicas e hipertônicas. 4 TÓPICOS 1. Situações cotidianas 2. Pressão de Vapor 3. Pressão máxima de vapor e ebulição 4. Propriedades coligativas 5. Tonoscopia 6. Ebulioscopia 7. Crioscopia 8. Osmose e Pressão osmótica 5 SITUAÇÕES COTIDIANAS Por que a água do mar permanece líquida mesmo quando a temperatura ambiente está abaixo de zero? É possível impedir que a água congele nos radiadores de automóveis em lugares muito frio? É possível obter água potável a partir da água do mar? Como? 6 Por que a água em ebulição para de ferver quando se joga sal ou açúcar sobre ela? É possível eliminar água de um alimento mantendo suas propriedades e nutrientes? É possível conservar uma carne utilizando apenas sal? Por quê? SITUAÇÕES COTIDIANAS 7 PRESSÃO DE VAPOR Por que a panela de pressão acelera o cozimento? Pressão de vapor é a pressão exercida pelo vapor da substância, quando em equilíbrio com o líquido (ou sólido) correspondente. A pressão de vapor é uma medida da tendência de evaporação de um líquido. Quanto maior a sua pressão de vapor, mais volátil será o líquido. 8 PRESSÃO DE VAPOR Fatores que não acarretam alteração na pressão de vapor de um líquido. • Volume da fase gasosa • Volume da fase líquida Fatores que acarretam alteração na pressão de vapor de um líquido. • Temperatura • Natureza do líquido. 9 10 Pressão Máxima de Vapor e Ponto de Ebulição Quanto menor a pressão atmosférica, menor a pressão de vapor de um líquido, a sua temperatura de ebulição e vice-versa. 11 Uma consequência imediata desse fenômeno acontece no cozimento dos alimentos, em localidades elevadas. Como a água ferve em temperaturas mais baixas, os alimentos demoram mais para ficar cozidos. Ponto de Ebulição 12 DIAGRAMA DE FASES Ponto triplo É uma temperatura e uma pressão nas quais as fases sólida, líquida e gasosa coexistem. 13 PROPRIEDADES COLIGATIVAS • Quando adiciona-se sal de cozinha (NaCl) á água fervente, nota-se que a fervura imediatamente pára. Por quê? AUMENTO DE FORÇAS INTERMOLECULARES Influência no comportamento da solução frente ao aquecimento, congelamento e quantidade de vapor do solvente produzido. São propriedades que estão intimamente relacionadas com o número de partículas de um soluto dispersas em uma solução. 14 PROPRIEDADES COLIGATIVAS Tonoscopia: diminuição da pressão máxima de vapor. Ebulioscopia: elevação da temperatura de ebulição Crioscopia: diminuição da temperatura de congelação. Osmocospia: pressão osmótica. 15 TONOSCOPIA Diminuição da pressão de vapor do solvente, provocado pela presença de um soluto não volátil. Concentração de soluto não-volátil Pv Teb 16 É a pressão exercida por seus vapores (vapores saturados) quando estes estão em equilíbrio dinâmico com o líquido. Pressão máxima de vapor de um líquido Maior Pressão de Vapor Líquido mais volátil Menor Temperatura de Ebulição 17 • Num sistema fechado: o líquido tende a evaporar e o vapor tende a se condensar até que atinjam um equilíbrio. • Quando a Vevaporação = Vcondensação dizemos que a pressão exercida pelos vapores saturantes do líquido atingiram a Pressão Máxima de Vapor. VaporLíquido ãoVcondensaç oVevaporaçã 18 TONOSCOPIA Quantidades iguais em mols de diferentes solutos moleculares e não voláteis, dissolvidos numa mesma quantidade de solvente, à mesma temperatura, causa o mesmo abaixamento na pressão de vapor do solvente. 19 EBULIOSCOPIA Aumento da temperatura de ebulição do solvente, provocado pela presença de um soluto não volátil. Concentração de soluto não-volátil Pv Teb 20 EBULIOSCOPIA Quantidades iguais em mols de diferentes solutos moleculares e não voláteis, dissolvidos numa mesma quantidade de solvente, à mesma temperatura, causa o mesmo aumento na temperatura de ebulição desse solvente na solução. 21 EBULIOSCOPIA • Pressão Atmosférica = 760 mmHg = 1 atm. • Água ferve à 100 ºC. • Onde a pressão for menor, a temperatura de ebulição será menor. Ex: La Paz (Bolívia) 90ºC. • Onde a pressão for maior que 1 atm, a temperatura de ebulição será maior. Ex: panela de pressão 120 ºC. 22 CRIOSCOPIA Diminuição da temperatura de solidificação do solvente, provocado pela presença de um soluto não volátil. Adição de soluto não-volátil Pv TEb Tcongelamento 23 CRIOSCOPIA Quantidades iguais em mols de diferentes solutos moleculares e não voláteis, dissolvidos numa mesma quantidade de solvente, à mesma temperatura, causa o mesmo abaixamento na temperatura de congelamento desse solvente na solução. Quanto maior a CONCENTRAÇÃO do soluto não volátil adicionado mais pronunciados serão esses efeitos. 24 SITUAÇÕES COTIDIANAS Nesses países, joga-se SAL nas estradas e ruas com acúmulo de neve para derretê-la. O uso de aditivos, como o etilenoglicol, à água do radiador de carros evita que ela entre em ebulição, no caso de um superaquecimento do motor. Nos países em que o inverno é rigoroso, esse mesmo aditivo tem o efeito de evitar o congelamento da água do radiador. 25 SITUAÇÕES COTIDIANAS O deslizamento dos patins sobre o gelo está relacionada a uma fina camada de água líquida que se forma devido à pressão exercida pelas lâminas dos patins, pressão essa que provoca a fusão do gelo. É comum colocar se gelo em mictórios de banheiros masculinos localizados em restaurantes. 26 OSMOCOSPIA OSMOSE é a passagem do solvente de uma solução DILUÍDA para outra mais CONCENTRADA, por meio de uma membrana semipermeável. 27 OSMOCOSPIA • Se quisermos interromper a osmose, basta exercer sobre o sistema formado por duas soluções ou uma solução e um solvente, separados por uma membrana semipermeável, uma pressão no sentido inverso ao da osmose ou no mínimo com a mesma intensidade daquele que o solvente faz para atravessar a membrana semipermeável. • A essa pressão, capaz de impedir o fenômeno da osmose, damos o nome de PRESSÃO OSMÓTICA. 28 PRESSÃO OSMÓTICA • A mínima pressão externa que deve ser aplicada à solução quando separada do seu solvente puro para impedir a osmose. Pressão osmótica () é a pressão externa que deve ser aplicada a uma solução para evitar sua diluição (osmose). • Pressão osmótica depende da concentração. Concentração de um soluto POSMÓTICA 29 OSMOSE REVERSA • Ocorre quando se aplica uma pressão no lado da solução mais salina ou concentrada, revertendo-se a tendência natural. • Neste caso, a água da solução salina passa para o lado daágua pura, ficando retidos os íons dos sais nela dissolvidos. • A pressão a ser aplicada equivale a uma pressão maior do que a pressão osmótica característica da solução. 30 PROPRIEDADES COLIGATIVAS A adição de um soluto não-volátil causa: Tonoscopia - PV; Ebulioscopia - TEb; Crioscopia - Tcongelamento; Pressão osmótica - O solvente tende a passar pela membrana semipermeável de forma que faça a diluição da solução mais concentrada. A pressão osmótica impede a passagem pela membrana. 31 PROPRIEDADES COLIGATIVAS A adição de um soluto não-volátil causa: Tonoscopia - PV; Ebulioscopia - TEb; Crioscopia - Tcongelamento; Pressão osmótica - O solvente tende a passar pela membrana semipermeável de forma que faça a diluição da solução mais concentrada. A pressão osmótica impede a passagem pela membrana. 32 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 1. (Mackenzie 2003) Quando um líquido puro, contido em um recipiente aberto, entra em ebulição: a) a pressão externa é maior que a pressão máxima de vapor desse líquido. b) a temperatura vai aumentando à medida que o líquido vaporiza. c) a pressão máxima de seus vapores é igual ou maior que a pressão atmosférica. d) a temperatura de ebulição tem sempre o mesmo valor, independente da altitude do lugar onde se realiza o aquecimento. e) a energia cinética de suas moléculas diminui. 33 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 2. (Fatec-SP) Se a água contida em um béquer está fervendo e o termômetro acusa a temperatura de 97ºC, pode-se afirmar que: a) A temperatura de ebulição independe da pressão ambiente. b) Existe algum soluto dissolvido na água, o que abaixa a temperatura de ebulição. c) Nessa temperatura, a pressão de vapor de água é menor do que a pressão ambiente. d) Nessa temperatura, estão sendo rompidas ligações intermoleculares e interatômicas. e) Nessa temperatura, a pressão de vapor da água é igual à pressão ambiente. 34 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 3.(PUC-MG) Tendo em vista o momento em que um líquido se encontra em equilíbrio com seu vapor, leia atentamente as afirmativas abaixo: I. A evaporação e a condensação ocorrem com a mesma velocidade. II. Não há transferência de moléculas entre o líquido e o vapor. III. A pressão de vapor do sistema se mantém constante. IV. A concentração do vapor depende do tempo. Das afirmativas acima, são INCORRETAS. a) I e III. b) II e IV. c) II e III. d) I e II . e) III e IV. 35 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 4.(FCMSCSP) À mesma temperatura, qual das soluções indicadas tem maior pressão de vapor? a) Solução aquosa 0,01 mol/L de hidróxido de potássio. b) Solução aquosa 0,01 mol/L de cloreto de cálcio. c) Solução aquosa 0,1 mol/L de cloreto de sódio. d) Solução aquosa 0,1 mol/L de sacarose. e) Solução aquosa 0,1 mol/L de glicose. 36 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 5. Qual das propriedades abaixo é comum a todos os líquidos? a) Transformarem-se em gases acima de 100°C. b) Solidificarem-se abaixo de 0°C. c) Formarem, entre si, misturas heterogêneas. d) Ferverem à temperatura constante, independentemente de serem puros ou não. e) Apresentarem pressões de vapor diferentes a temperaturas diferentes. 37 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 6. A solução aquosa que apresenta menor ponto de congelamento e a de: a) CaBr2 de concentração 0,10 mol/L. b) KBr de concentração 0,20 mol/L. c) Na2SO4 de concentração 0,10 mol/L. d) Glicose (C6H12O6) de concentração 0,50 mol/L. e) HNO3 de concentração 0,30 mol/L. 38 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 7. Indique a afirmativa INCORRETA: a) Quanto maior a temperatura, maior a pressão de vapores dos líquidos. b) A pressão de vapor de um líquido é inversamente proporcional ao volume do líquido. c) A água do mar entra em ebulição a uma temperatura mais alta que a água destilada. d) O líquido A tem a 20°C a pressão de vapor igual a 30 mmHg; o líquido B, à mesma temperatura, tem pressão de vapor igual a 60 mmHg; então, a temperatura de ebulição de B é menor que a de A. e) Um líquido entra em ebulição quando sua pressão de vapor se torna igual à pressão externa (atmosférica). 39 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 8. Na desidratação infantil aconselha-se a administração de soro fisiológico para re-equilibrar o organismo. Quando injetado nas veias, este soro deve: a) ser isotônico em relação ao sangue. b) ser hipertônico (muito soluto) em relação ao sangue. c) ser hipotônico (pouco soluto) em relação ao sangue. d) ter pressão osmótica maior do que a do sangue. e) ter pressão osmótica menor do que a do sangue. 9. Uma salada de alface foi temperada com solução de vinagre e sal. Após um certo tempo, as folhas de alface murcharam. A esse fenômeno chamamos de: a) Dispersão. b) Tonometria. c) Ebuliometria. d) Crioscopia. e) Osmose. 40 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 10. Através da pressão osmótica não se pode explicar: a) O tingimento de roupas com corantes orgânicos. b) A injeção de soro fisiológico isotônico na corrente sanguínea. c) A conservação de carne com sal (charque, por exemplo). d) O transporte de seiva das raízes até as folhas das plantas. e) A dificuldade de adaptação de peixes marinhos em água doce. 41 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 42 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 11. (UNESP 2003) Uma das formas de se conseguir cicatrizar feridas, segundo a crença popular, é a colocação de açúcar ou pó de café sobre elas. A propriedade coligativa que melhor explica a retirada do líquido, pelo procedimento descrito, favorecendo a cicatrização, é estudada pela a) Osmometria. b) Crioscopia. c) Endoscopia. d) Tonoscopia. e) Ebuliometria. 43 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 12. Um solvente puro tem temperatura de ebulição (te) e temperatura de solidificação (ts). Adicionando-se soluto não volátil ao solvente, as temperaturas de ebulição e solidificação para a solução serão (t’e) e (t’s), respectivamente. É correto afirmar que: a) te < t’e e ts < t’s. b) te < t’e e ts > t’s. c) te > t’s e ts > t’s. d) te = t’s e ts = t’s. e) te > t’e e ts < t’s. 44 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 13. A presença de um soluto não-volátil dissolvido em um solvente líquido altera o comportamento deste líquido na sua pressão de vapor que (x), no seu ponto de ebulição que (y) e no seu ponto de solidificação que (z). Respectivamente, podemos substituir x, y e z por: a) aumenta, diminui e aumenta. b) diminui, aumenta e diminui. c) aumenta, aumenta e diminui. d) diminui, diminui e aumenta. e) diminui, aumenta e aumenta. 45 Gabarito 1. C. 2. E. 3. b. 4. A. 5. E. 6. E. 7. B. 8. A. 9. E. 10.A. 11.A. 12.B. 13.B.