Módulo 5

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PROPRIEDADES COLIGATIVAS
1. CONCEITO
São propriedades que dependem unicamente do número de partículas do soluto, dispersas no interior de uma solução.
Não dependem da natureza das partículas, ou seja, não influirá o fato delas serem polares, apolares, neutras ou possuírem cargas elétricas.
Por exemplo: Uma substância pura, como a água, tem a característica de apresentar propriedades físicas constantes tais como:
	Temperatura de Fusão
	0ºC, ao nível do mar
	Temperatura de Ebulição
	100ºC, ao nível do mar
Porém, quando um soluto não volátil, como por exemplo, glicose, é adicionado ao solvente água, ocorre uma série de variações nas propriedades físicas, alterando a temperatura de fusão e de ebulição do solvente água.
Essas variações estão relacionadas com o número de partículas de glicose, dissolvidas no solvente água, isto é, dependem da quantidade de soluto não volátil presente, e, são conhecidas como PROPRIEDADES COLIGATIVAS.
São elas:
	TONOSCOPIA OU TONOMETRIA
	Estuda o abaixamento da Pressão Máxima de vapor do solvente
	CRIOSCOPIA OU CRIOMETRIA
	Estuda o abaixamento da Temperatura de congelamento do solvente.
	EBULIOSCOPIA OU EBULIOMETRIA
	Estuda a elevação da Temperatura de ebulição do solvente.
	OSMOSCOPIA OU OSMOMETRIA
	Estuda a Pressão Osmótica.
2. PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR DE UM LÍQUIDO
Consideremos um líquido, por exemplo, água, numa determinada temperatura, no interior de um recipiente fechado.
Paulatinamente as moléculas de água passarão da fase líquida para a fase gasosa. Quando o número de moléculas que passam à fase gasosa for igual ao número de moléculas que voltam à fase líquida, é atingido o equilíbrio dinâmico.
Nesse momento, a pressão exercida pelos vapores do líquido é denominado PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR, ou seja, é a maior pressão exercida pelos vapores desse líquido, em equilíbrio dinâmico com a fase líquida à determinada temperatura.
3. FATORES QUE INFLUEM NA PRESSÃO DE VAPOR
Dois são os fatores que influem na pressão máxima de vapor de um líquido.
A. INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA
Comprova-se experimentalmente que, o aumento da temperatura, ocasiona um aumento da pressão de vapor de um líquido, conforme ilustram os dados abaixo:
A elevação da temperatura favorece a vaporização do líquido, o que acarreta aumento da pressão máxima de VAPOR.
B. A INFLUÊNCIA DA NATUREZA DO LÍQUIDO
A volatilidade de um líquido está diretamente associada à intensidade das forças de atração entre suas moléculas. Assim, quanto mais fracas forem as forças intermoleculares, mais fácil será a evaporação e, portanto, maior será a pressão de vapor do líquido.
No quadro abaixo, as moléculas de HEXANO, são as que apresentam forças intermoleculares (de Van der Waals) mais fracas, portanto maior volatilidade (facilidade de passar para o estado gasoso), menor temperatura de ebulição, portanto, maior pressão máxima de vapor.
Por outro lado, as moléculas de ÁGUA são as que apresentam ligações ou forças intermoleculares (pontes ou ligações de hidrogênio) mais fortes, portanto menor volatilidade, maior temperatura de ebulição e conseqüentemente menor pressão máxima de vapor.
Graficamente observamos:
4. TEMPERATURA DE EBULIÇÃO DE UM LÍQUIDO
No aquecimento de um líquido, num recipiente aberto, ocorre a formação de pequenas bolhas constituídas de vapor do líquido.
No interior das bolhas, em temperatura próxima da ebulição, a pressão de vapor é menor que a pressão externa chamada de atmosférica.
À medida que a temperatura se eleva, a pressão dentro da bolha também aumenta.
Para que essas bolhas escapem do líquido, é necessário que sua pressão de vapor seja, no mínimo, igual a pressão atmosférica. Assim, ao nível do mar, temos Patm igual a 760 mmHg.
Portanto, ao atingir a temperatura de ebulição, a pressão de vapor no interior da bolha torna-se igual à pressão sobre a superfície do líquido.
Assim concluímos que:
Um líquido ferve (entra em ebulição) à temperatura na qual a pressão máxima de vapor se iguala à pressão exercida sobre a superfície, ou seja, à pressão atmosférica.
Analisando graficamente:
A condição para que um líquido puro entre em ebulição é que sua pressão de vapor seja igual à pressão atmosférica que atua sobre a superfície do líquido.
Por exemplo, ao nível do mar a pressão atmosférica é de 760 mmHg.
Para que o hexano e a água entrem em ebulição, nessas condições, é necessário que sua pressão de vapor atinja o valor de 760 mmHg. Para que ela atinja esse valor, deve-se aquecê-la á 69ºC para o hexano e 100ºC para a água respectivamente.
Assim, a temperatura de ebulição do hexano ao nível do mar é de 69ºC e da água é de 100ºC.
5. VARIAÇÃO DA PRESSÃO ATMOSFÉRICA E PONTO DE EBULIÇÃO COM A ALTITUDE
A temperatura de ebulição de um líquido depende da pressão atmosférica:
Quanto maior a altitude, menor é a pressão atmosférica. Desse modo, em Maringá, Brasília, La Paz, Pico do Everest, onde a pressão atmosférica é menor que ao nível do mar, a temperatura de ebulição da água, em recipiente aberto, é menor que 100ºC. No Pico do Everest, onde a pressão atmosférica é de 244 mmHg a água ferve a 71ºC.
Se a pressão externa aumentar, a temperatura de ebulição do líquido também irá aumentar.
Exemplo: em uma panela de pressão, a pressão sobre a água é maior que 760 mmHg. Assim, em uma panela de pressão, a temperatura de ebulição da água será superior a 100ºC; quando a pressão aumenta de 760 para 1500 mmHg, a temperatura de ebulição da água aumenta de 100ºC para 120ºC.
Conclusão:
6. DIAGRAMA DE FASES
O diagrama de FASES ou de ESTADOS permite avaliar o estado físico de uma substância, no nosso caso, da água, em função da pressão e da temperatura a que está submetida.
Para cada par ordenado de valores de pressão e de temperatura, indica o estado físico da substância.
A. REGIÕES DO DIAGRAMA
As três regiões, nas quais a água se apresenta:
1. no estado sólido (gelo);
2. no estado líquido;
3. na forma de vapor.
B. CURVAS OU LIMITES DE FASES
As três linhas ou curvas ou fronteiras que dividem essas regiões são:
Marca a passagem da fase sólida (gelo) diretamente para a forma de vapor ou vice-versa. Todos os pontos sobre essa curva correspondem ao equilíbrio sólido vapor.
Alimentos "embalados a vácuo" usam a técnica da "liofilização". Nessa técnica de conservação de alimentos, inicialmente o material é congelado (I para II) e, em seguida a sublimação (II para III), onde a pressão é reduzida.
Nessas condições o gelo sublima e a água é eliminada.
Marca a passagem do estado sólido (gelo) para o estado líquido ou vice-versa. Todos os seus pontos correspondem ao equilíbrio sólido líquido.
A facilidade com que um patinador desliza sobre o gelo ocorre porque a pressão exercida pelo patins derrete momentaneamente o gelo, que volta a solidificar-se logo após a sua passagem.
Marca a passagem de água líquida para a forma de vapor ou vice-versa.
7. PONTOS DO DIAGRAMA
Indica as condições de T = 0,0098ºC e P = 4,579 mmHg, em que podem existir, simultaneamente, gelo, água líquida e vapor d'água.
GELO ÁGUA LÍQUIDA VAPOR D' ÁGUA
Por isso é chamado ponto triplo.
Em pressões abaixo de 4,579 mmHg não é possível existir água no estado líquido. Com o aquecimento, o gelo passa diretamente do estado sólido para o estado de vapor de água, ou seja, o gelo se sublima.
À temperatura de 374,40ºC e pressão de 217,7 atm, a água deixa de ser vapor e torna-se gás. Este ponto é chamado de Ponto Crítico.
8. ATIVIDADES
01. (UEM) Considere as figuras a seguir, a 25°C, e assinale a(s) alternativa(s) correta(s).
(01) 
A 25°C, os três líquidos A, B e C possuem pressão de vapor diferentes, portanto possuem volatilidades diferentes.
(02) 
O líquido B é o mais volátil dentre os três líquidos. 
(04) 
O valor da pressão de vapor de cada um dos líquidos pode ser obtida através do respectivo valor de h, da densidade do líquido dentro do manômetro e do valor da aceleração da gravidade.
(08) 
O líquido B deve ser menos polar que os líquidos A e C.
(16) 
Caso se duplique o volume do recipienteB, na temperatura de 25°C, a pressão de vapor do líquido remanescente cairá à metade.
(32) 
Se a densidade do líquido dentro dos manômetros diminuir, os valores de hA, hB e hC também diminuirão. 
SOMATÓRIA = _____
02. (UEL) Leia as afirmações referentes ao gráfico que representa a variação da pressão de vapor em equilíbrio com a temperatura.
I. 
As forças de atração intermoleculares das substâncias apresentadas, no estado líquido, aumentam na seguinte ordem: dietiléter < 2-butanol < 1 -butanol. 
II. 
O ponto de ebulição normal é a temperatura na qual a pressão de vapor do líquido e igual a pressão de uma atmosfera.
III. 
A pressão de vapor de um líquido depende da temperatura; quanto maior a temperatura, maior a sua pressão de vapor.
IV. 
À medida que a pressão atmosférica sobre o líquido é diminuída, é necessário elevar-se a sua temperatura, para que a pressão de vapor se iguale às novas condições do ambiente.
Dentre as afirmativas, estão corretas:
a) 
I, II e IV.
b) 
I, III e IV.
c) 
I, II e III.
d) 
II, III e IV.
e) 
I, II, III e IV.
03. (ENEM) A panela de pressão permite que os alimentos sejam cozidos em água muito mais rapidamente do que em panelas convencionais. Sua tampa possui uma borracha de vedação que não deixa o vapor escapar, a não ser através de um orifício central sobre o qual assenta um peso que controla a pressão.
Quando em uso, desenvolve-se uma pressão elevada no seu interior. Para a sua operação segura, é necessário observar a limpeza do orifício central e a existência de uma válvula de segurança, normalmente situada na tampa.
O esquema da panela de pressão e um diagrama de fase da água são apresentados abaixo:
A vantagem do uso de panela de pressão é a rapidez para o cozimento de alimentos e isto se deve à: 
a) 
pressão no seu interior, que é igual à pressão externa. 
b) 
temperatura de seu interior, que está acima da temperatura de ebulição da água no local.
c) 
quantidade de calor adicional que é transferida à panela.
d) 
quantidade de vapor que está sendo liberada pela válvula.
e) 
espessura da sua parede, que é maior que a das panelas comuns.
04. (UEL) A liofilização desempenha um papel de grande importância na indústria de alimentos e de medicamentos, conferindo aos produtos uma maior estabilidade. Esta técnica é um processo de secagem por meio da qual a água contida no produto é removida a partir do congelamento do material hidratado, seguido da sua sublimação sob pressão reduzida. O processo de liofilização está baseado no diagrama de fases da água, representado a seguir, fora de escala.
Com base no diagrama, considere as afirmativas a seguir.
I. 
Na região A, o produto encontra-se com a água no estado sólido.
II. 
Em qualquer ponto do segmento OF, após um certo tempo, coexistem os estados sólido e vapor.
III. 
O processo de secagem do produto congelado corresponde à sua passagem direta da região B para a região C.
IV. 
No ponto O, a temperatura de ebulição da água coincide com a temperatura de congelamento.
Estão corretas apenas as afirmativas:
a) I e III.
b) I e IV.
c) II e IV.
d) I, II e III.
e) II, III e IV.
05. (UFSC) Considere o diagrama de fases do dióxido de carbono, representado a seguir. Identifique a(s) proposição(ões) correta(s):
(01) 
No ponto C, do diagrama, estão em equilíbrio as fases sólida e vapor.
(02)
Os valores de pressão e temperatura correspondentes à linha A-C-E representam o equilíbrio entre os estados sólido e vapor.
(04) 
Este composto é um gás nas condições ambientes. 
(08) 
A - 56,6 °C e 5,1 atm, tem-se o ponto triplo, para o qual o dióxido de carbono se encontra em equilíbrio nos três estados físicos. 
(16) 
À pressão de 73 atm, o dióxido de carbono é líquido na temperatura de 25°C e é sólido na temperatura de - 60 °C, mantendo a mesma pressão. 
(32) 
O gelo-seco se sublima quando mantido a 1 atm; portanto não é possível conservá-lo em freezers comuns, a -18°C.
06. (Unicamp-SP) No Rio de Janeiro (ao nível do mar), uma certa quantidade de feijão demora 40 minutos em água fervente para ficar pronta. A tabela abaixo fornece o valor da temperatura de fervura da água em função da pressão atmosférica, enquanto o gráfico fornece o tempo de cozimento dessa quantidade de feijão em função da temperatura. A pressão atmosférica ao nível do mar vale 760 mmHg e ela diminui 10 mmHg para cada 100 m de altitude.
a) 
Se o feijão fosse colocado em uma panela de pressão a 880 mmHg, em quanto tempo ele ficaria pronto?
Resolução:
Para a pressão de 880 mmHg, de acordo com a tabela, a temperatura de ebulição da água é de 105°C. Entrando no gráfico com a temperatura de 105 °C, encontramos um tempo de cozimento igual a 20 min.
b) 
Em uma panela aberta, em quanto tempo o feijão ficará pronto na cidade de Gramado (RS) na altitude de 800 m?
Resolução:
Na cidade de Gramado, na altitude de 800 m, a pressão atmosférica será dada por:
Patm = 760 - 
100
10
 . altitude (metros)
Patm = 760 - 
100
800
.
10
Patm = 680 mmHg
De acordo com a tabela para a pressão de 680 mmHg a temperatura de ebulição é de 97 °C. Entrando no gráfico com a temperatura de 97°C, encontramos um tempo de cozimento de 60 min.
c) 
Em que altitude o tempo de cozimento do feijão (em uma panela aberta) será o dobro do tempo de cozimento ao nível do mar?
Resolução:
Ao nível do mar a pressão é de 760 mmHg e a temperatura de ebulição da água é de 100 °C. No gráfico, para a temperatura de 100 °C temos um tempo de cozimento de 40 min. Para o tempo de cozimento de 80 min, a temperatura de fervura será de 95 °C, de acordo com o gráfico. 
Verificando na tabela, a temperatura de 95 °C corresponde à pressão de 640 mmHg. 
A altitude será dada por:
Patm = 760 - 
100
10
 . altitude (metros) 
640 = 760 - 
10
altitude
10
altitude
 = 120 ( altitude = 1,20 . 103m
_1397930418.unknown
_1397930597.unknown
_1397930613.unknown
_1397930402.unknown