Propriedades das Soluções-FQII-20190-p2

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Pressão de Vapor
❖Moléculas podem escapar da
superfície de um líquido para a fase
gasosa pela vaporização ou
evaporação.
❖ Suponha que realizemos um
experimento no qual colocamos uma
quantidade de etanol em um
recipiente fechado e evacuado. O
etanol começará a evaporar
rapidamente.
Pressão de Vapor
❖ Como resultado, a pressão
exercida pelo vapor no espaço acima
do líquido começará a aumentar.
❖ Depois de um curto período, a
pressão do vapor atingirá um valor
constante, que chamamos pressão
de vapor da substância.
VÍDEO
Pressão de Vapor
❖As substâncias com pressão de vapor alta evaporam mais
rapidamente que as substâncias com pressão de vapor baixa.
❖ Os líquidos que evaporam rapidamente são conhecidos como
voláteis.
❖ Água quente evapora mais rapidamente que água fria porque a
pressão de vapor aumenta com o aumento da temperatura.
Pressão de Vapor
❖A Figura ao lado descreve a
variação na pressão de vapor
com a temperatura para quatro
substâncias comuns que se
diferem muito na volatilidade.
❖ Observe que a pressão de
vapor em todos os casos
aumenta de forma não-linear
com o aumento da temperatura.
Pressão de Vapor e 
Ponto de Ebulição
❖Um líquido entra em ebulição quando sua pressão de vapor for
igual à pressão externa agindo na superfície do líquido.
❖ Nesse ponto, bolhas de vapor são capazes de se formar no
interior do líquido.
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Pressão de Vapor e 
Ponto de Ebulição
❖ A temperatura de ebulição aumenta com o aumento da pressão
externa.
❖ O ponto de ebulição de um líquido a 1 atm de pressão é
chamado ponto de ebulição normal.
Pressão de Vapor e 
Ponto de Ebulição
❖ Como funcionam as panelas de pressão?
Pressão de Vapor e 
Ponto de Ebulição
❖ As panelas de pressão são fechadas
de maneira que o vapor d’água que se
forma no seu interior, não se dissipa
facilmente para o ambiente.
❖ Sendo assim, a pressão de vapor
interna da panela aumenta. Nesta
pressão mais alta a água ferve a uma
temperatura maior que seu ponto de
ebulição normal.
Pressão de Vapor e 
Ponto de Ebulição
❖ Como a água atinge uma temperatura
maior, os alimentos são cozidos com
maior rapidez.
❖ Por segurança, as panelas de pressão
possuem uma válvula para controle de
pressão, e uma válvula de segurança. A
válvula para controle de pressão permite
a saída do vapor d’água quando a pressão
deste vapor atinge um limite. Caso a
pressão de vapor interna ultrapasse o
valor suportado pela panela, a válvula de
segurança se rompe.
Pressão de Vapor e 
Ponto de Ebulição
❖ As panelas de pressão funcionam
permitindo que o vapor escape apenas
quando ele excede uma pressão
predeterminada; a pressão sobre a água
pode, consequentemente, aumentar acima
da pressão atmosférica.
❖ O aumento da pressão faz com que a
água entre em ebulição à temperatura
mais alta, permitindo assim que o
alimento fique mais quente e cozinhe
mais rapidamente.
Pressão de Vapor e 
Ponto de Ebulição
❖ Suponhamos que duas pessoas começam a
utilizar um mesmo tipo de panela de pressão
no mesmo momento para cozinhar sendo que
uma das pessoas está em Belo Horizonte e
outra estando em La Paz (Bolívia) , qual
panela cozinhará o alimento primeiro?
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Pressão de Vapor e 
Ponto de Ebulição
❖ Quanto maior a altitude, menor a
temperatura, pois a pressão atmosférica será
menor (ar rarefeito).
❖ Como a pressão atmosférica é menor em
altitudes maiores, a água entra em ebulição a
temperaturas mais baixas.
Pressão de Vapor e 
Ponto de Ebulição
❖ Em BH (850 m da altitude) a pressão
atmosférica é cerca de 0,9 atm e em La Paz
(3700 m de altitude) é 0,65 atm.
❖ Em La Paz a temperatura da água fervente
no interior da panela será inferior à
temperatura da água fervente da panela de
pressão em BH. O tempo de cozimento em
BH será então menor.
Capítulo 13© 2005 by Pearson Education
Propriedades coligativas
• Algumas propriedades físicas
da soluções são diferentes
quando comparadas as dos
solventes puros.
• Por exemplo: A água pura
congela-se a 0oC, mas as
soluções aquosas congelam-se
a temperaturas mais baixas
(crioscopia: abaixamento da
temperatura de fusão)
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Propriedades coligativas
• Nos radiadores de automóveis o
etilenoglicol é adicionado à água como um
anticongelante para abaixar o ponto de
fusão da solução.
• Em países que nevam, há o risco de
congelamento da água dos radiadores
usados para refrigerar os motores.
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Propriedades coligativas
• O etilenoglicol numa proporção
de 50%, tem a capacidade de
abaixar o ponto de fusão da
mistura (água + etilenoglicol) em
até cerca de -35 ºC.
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Propriedades coligativas
• Além disso, o etilenoglicol
aumenta o ponto de ebulição
acima daquele da água pura
(Ebulioscopia: aumento do
ponto de ebulição), tornando
possível funcionar o motor a
temperaturas mais altas
(arrefecimento).
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Capítulo 13© 2005 by Pearson Education
Propriedades coligativas
• A redução do ponto de congelamento e o aumento do
ponto de ebulição são propriedades físicas que dependem
da quantidade (concentração), mas não do tipo ou identidade
das partículas do soluto.
• Essas propriedades são ditas propriedades coligativas
(coligativa = depende do coletivo, do conjunto).
• Outras propriedades coligativas são a redução da pressão
de vapor (Tonoscopia) e a pressão osmótica.
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Propriedades coligativas
• As moléculas podem escapar da superfície de um líquido para
a fase gasosa pela vaporização ou evaporação.
• Após um certo período de tempo, um líquido em um recipiente
fechado estabelecerá um equilíbrio com seu vapor.
• Quando este equilíbrio é atingido, a pressão exercida pelo
vapor é chamada de pressão de vapor.
• Uma substância que não tem pressão mensurável é dita não-
volátil, enquanto uma que exibe pressão de vapor é volátil.
Abaixamento da pressão de vapor
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Propriedades coligativas
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• Quando comparamos as pressões de vapor de vários
solventes com as de suas soluções, percebemos que a adição
de um soluto não-volátil a um solvente sempre diminui a
pressão de vapor.
Abaixamento da pressão de vapor
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• A extensão na qual um soluto não-volátil diminui a pressão
de vapor é proporcional à concentração. Essa relação é
expressa pela Lei de Raoult.
Abaixamento da pressão de vapor
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• Lei de Raoult: a pressão parcial exercida pelo vapor do
solvente presente na solução, PA , é diretamente
proporcional ao produto da fração em quantidade de
matéria, XA , vezes a pressão de vapor do solvente puro, PA
o
.
• A Lei de Raoult determina que quando aumentamos a fração
em quantidade de matéria das partículas de um soluto não-
volátil, a pressão de vapor da solução será reduzida.
Abaixamento da pressão de vapor
PA = XA PA
o
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• Como se sabe um gás ideal obedece a lei dos gases ideais:
• E uma solução ideal obedece a lei de Raoult:
PV = nRT
Abaixamento da pressão de vapor
PA = XA PA
o
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Elevação do ponto de ebulição
• Ebuliscopia é a
propriedade coligativa
correspondente ao
aumento do ponto de
ebulição de um líquido
quando se acrescenta a
ele um soluto não-volátil
(que não evapora).
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Elevação do ponto de ebulição
• É como se as partículas do
soluto "segurassem" as
partículas do solvente,
dificultando sua passagem
ao estado gasoso.
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Elevação do ponto de ebulição
• Um exemplo de Ebulioscopia
surge quando adicionamos
açúcar na água que estava
prestes a entrar em ebulição.
• Os cristais de açúcar antes de
serem dissolvidos pelo
aquecimento constituem
partículas que retardam o ponto
de ebulição da água, ou seja, o
líquido vai demorar umpouco
mais a entrar em ebulição.
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Elevação do ponto de ebulição
• Portanto, o Te é dado por:
• Ke - constante molar de elevação do Pe (depende apenas do
solvente)
e eT K W =
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Elevação do ponto de ebulição
• Como podemos observar, para a água Ke é 0,51
ºC/mol/kg.
Conseqüentemente, uma solução aquosa 1 mol/kg ou 1 W de
qualquer solução aquosa que seja 1 W em partículas de soluto não-
volátil entrará em ebulição a temperatura de 0,51ºC mais alta que
a água pura, ou seja, 100,51ºC.
• Importante ressaltar que a elevação no Pe é proporcional a
concentração de partículas soluto, independentemente dessas
partículas serem moléculas ou íons.
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Propriedades coligativas
Diminuição do ponto de congelamento
• Quando uma solução congela, os cristais do solvente puro
normalmente se separam da solução.
• As moléculas do soluto, em geral, não são solúveis na fase
sólida do solvente.
• Quando soluções aquosas são parcialmente congeladas, o sólido
que se separa é praticamente gelo puro.
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• Portanto, o Tc é dado por:
• Kc - constante molar de diminuição do ponto de congelamento
(Tc)
Diminuição do ponto de 
congelamento
c cT K W =
Capítulo 13© 2005 by Pearson Education
• Para a água, por exemplo, Kc é 1,86
ºC/mol/kg.
Consequentemente, uma solução aquosa de 1 mol/kg de
qualquer solução aquosa que seja 1 mol/kg de partículas de
soluto não-volátil (como NaCl) congelará à temperatura de
1,86ºC mais baixa que a água pura.
• A redução do ponto de congelamento provocada por solutos
explica o uso de anticongelantes em carros e de cloreto de
cálcio, por exemplo, para fundir gelo nas ruas durante o
inverno.
Diminuição do ponto de 
congelamento
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• Por que a cerveja gela mais rápido
com sal e gelo?
• A temperatura de congelamento da
água é 0°C a nível do mar, no entanto,
ao se adicionar algum composto não
volátil (como sal de cozinha), as
moléculas deste atraem fortemente
as moléculas de água, dificultando a
organização dos cristais de gelo e,
consequentemente, diminuindo seu
ponto de congelamento.
Diminuição do ponto de congelamento
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• Esse efeito coligativo pode ser
usado para deixar as bebidas mais
geladas em pouco tempo. Em
contato com a água o sal tende a se
dissolver, e essa dissolução é um
processo endotérmico, ou seja,
exige uma quantidade de energia
para se concretizar.
Diminuição do ponto de congelamento
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• Em contato direto com o gelo, o sal
não tem outra opção senão a de
absorver calor das pedras de gelo,
que vão ficando ainda mais frias. A
temperatura da mistura pode
chegar a -18°C. E, em menos de 5
minutos, você será capaz de fazer
sua cerveja gelar, o que um freezer
faria em 20 minutos
aproximadamente.
Diminuição do ponto de congelamento
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Capítulo 13© 2005 by Pearson Education Capítulo 13© 2005 by Pearson Education
Capítulo 13© 2005 by Pearson Education
Exercícios
1) Calcule a pressão de vapor de água na solução ideal preparada
pela adição de 15,0g de lactose (C12H22O11) a 100g de água à 338K.
A pressão de vapor da água pura à 338K é 187,5 torr.
2) O anticongelante etilenoglicol (C2H6O2) é um não-eletrólito não
volátil. Calcule o ponto de ebulição de uma solução 25% em
massa de etilenoglicol em água.
Dados: Ke (H2O) = 0,51
oC/mol/Kg
Te normal da água = 100,0
oC
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Exercícios
3) Calcule o ponto de congelamento de uma solução contendo 0,6 kg
de clorofórmio (CHCl3) e 42g de um soluto não-volátil, o
eucaliptol (C10H18O).
Dados: Kc (CHCl3) = 4,68
oC/mol/Kg
Tc (CHCl3) = -63,5
oC
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• Alguns materiais biológicos e
sintéticos, são
semipermeáveis, ou seja,
quando em contato com uma
solução, tais materiais
permitem que algumas
moléculas passem através de
sua rede de poros minúsculos,
mas outras não.
Osmose
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• Geralmente tais materiais
semipermeáveis permitem
que moléculas pequenas de
solvente (como água)
passem pelos poros, mas
bloqueiam as moléculas ou
íons maiores do soluto.
Osmose
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Capítulo 13© 2005 by Pearson Education
• A figura ao lado mostra duas
soluções separadas por uma
membrana semipermeável.
• O solvente move-se através da
membrana da direita para a
esquerda, como se as soluções
fossem levadas a atingir
concentrações iguais.
Osmose
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• Esse processo é chamado de
OSMOSE, no qual o movimento
resultante do solvente é
sempre no sentido da solução
com maior concentração de
soluto.
Osmose
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• Como resultado, os níveis de
líquidos nos dois braços tornam-se
diferentes.
• Eventualmente, a diferença de
pressão resultante das alturas
diferentes do líquido nos dois
braços torna-se tão grande que o
fluxo resultante de solvente pára.
Osmose
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• Alternativamente, podemos
aplicar pressão no braço da
esquerda do aparelho, para
parar o fluxo resultante do
solvente.
• Dessa forma, a pressão
necessária para prevenir a
osmose é a chamada pressão
osmótica, , da solução.
Osmose
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• A pressão osmótica obedece a uma
lei semelhante a dos gases ideais:
Osmose
 
n
V nRT RT MRT
V
  
 
= = = 
 
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• Se duas soluções de pressões osmóticas iguais são
separadas por uma membrana semipermeável, não ocorrerá
osmose. As duas soluções são ditas isotônicas.
• Se a uma solução é de pressão osmótica mais baixa, ela é
hipotônica em relação à solução mais concentrada.
• A solução mais concentrada, portanto, é hipertônica em
relação a outra.
Osmose
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• A osmose tem um papel fundamental
nos seres vivos.
• As membranas dos glóbulos vermelhos
são impermeáveis.
• Dessa forma, colocar uma célula de
glóbulo vermelho em uma solução
hipertônica em relação à solução
intracelular (solução presente no
interior das células) faz com que a água
se mova para fora da célula.
• Isso ocasiona o secamento da célula.
Um processo chamado de murchamento.
Osmose
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• Colocar uma célula em solução
hipotônica em relação ao fluido
intracelular faz com a água se mova
para dentro da célula.
• Isso faz a célula se romper, num
processos chamado de hemólise.
• Para prevenir o murchamento ou a
hemólise dos glóbulos vermelhos,
pacientes que precisam receber
nutrientes no organismo via infusão
intravenosa, o recebem através de
soluções que devem ser isotônicas em
relação aos fluidos intracelulares.
Osmose
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Osmose
• Um pepino colocado em uma
salmoura concentrada perde água
via osmose e murcha virando
picles.
• Um cenoura se torna mole por
causa da perda de água para a
atmosfera. Se ela for colocada
em um recipiente com água, a água
move-se para dentro da cenoura
por osmose, podendo fazer com
que ela se torne mais firme
novamente.
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Osmose
• As bactérias nas carnes
salgadas ou frutas
enlatadas perdem água por
osmose, murchando e
morrendo, assim
preservando os alimentos.
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Exercícios
4) A pressão osmótica média do sangue é 7,7 atm a 25oC. Qual é a
concentração de glicose (C6H12O6) será isotônica com o sangue?
5) A pressão osmótica de uma solução aquosa de determinada
proteína foi medida para que se pudesse estimar sua respectiva
massa molar. A solução continha 3,50 mg de proteína dissolvida em
água suficiente para perfazer 5,00 mL de solução. Encontrou-se
uma pressão osmótica para a solução a 25oC de 1,54 torr. Calcule a
massa molar da proteína.
• Conceitos importantes:
✓ Dissolução em água e cristalização;
✓ Solubilidade: solução saturada,insaturada e supersaturada;
✓ Fatores que afetam a solubilidade: interações intermoleculares
soluto-solvente.
✓ Lei de Henry: pressão e solubilidade
✓ Propriedades Coligativas: Redução da pressão de vapor (Lei de
Raoult), Aumento do ponto de ebulição, abaixamento do ponto de
fusão e osmose.
Revisão: Propriedades das Soluções
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Fim do Capítulo 13
Propriedades das soluções
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