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Disciplina de Físico Química I - Tipos de Soluções – Propriedades Coligativas.

Prof. Vanderlei Inácio de Paula – contato: vanderleip@anchieta.br

Misturas - soluçõesA grande maioria dos sistemas encontrados em nosso dia a dia são misturas deduas ou mais substâncias.

A mistura de água e açúcar, a dissolução é total, logo essa mistura é classificada como homogênea ou solução.

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Misturas - soluçõesMistura de água e areia, não há dissolução da areia em água, e o resultado é quea areia se sedimenta, formando uma camada nitidamente distinta, sob a água.Essa mistura é classificada como heterogênea.013_024_C01_QPLUS2.indd 16 8/30/09 2:04:40 PM

Misturas - soluçõesA mistura de água e gelatina, a gelatina se dissolve na água sob a forma depequenas partículas que se distribuem uniformemente por todo o líquido. Amistura constitui, aparentemente, um sistema homogêneo.

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Misturas - soluçõesMistura de água e

enxofre em pó, mesmo após intensa

agitação, há separação de fase.

Em agitação vigorosa assemelha-se um

sistema homogêneo.Enxofre + água + agitação Mistura após agitação Mistura sedimentada

Misturas - soluçõesSoluções - partículas da fase dispersa são constituídas por átomos, pequenas moléculas ou por íons. Sob oefeito da luz elas são transparentes.Dispersões coloidais - partículas da fase dispersa são macroíons ou macromoléculas e pequenas o suficientepara dar ao coloide uma aparência homogênea, porém são grandes o suficiente para espalhar a luz.Suspensões - partículas da fase dispersa são grupos de íons ou de moléculas que não deixam parte da luzatravessá-las e, por isso, se apresentam turvas.

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Misturas - soluçõesEfeito Tyndall - fenômeno de espalhamento da luz por umadispersão coloidal. É possível visualizar o trajeto que a luzfaz, pois estas partículas dispersam os raios luminosos.As partículas possuem diâmetro médio de 1 a 100 nm.

Suspensão Luz em gelatina - coloide Neblina – dispersão coloidal

Misturas – soluções – exemplos de dispersões coloidais

NeblinaFumaça Sorvete Goma

QueijoESPUMARUBIMaionese

Aerossol sólidoEmulsão sólidaAerossol líquidoEmulsãoSol sólidoEspuma líquidaSolGelEspuma sólida

carvão

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Misturas – soluções – exemplos de dispersões coloidaisFumaçaFase dispersante: gasosa.Fase dispersa: sólida.Nome técnico: aerossol sólido.

SorveteFase dispersante: sólida.Fase dispersa: líquida.Nome técnico: emulsão sólida.

NeblinaFase dispersante: gasosa.Fase dispersa: líquida.Nome técnico: aerossol líquido.

MaioneseFase dispersante: líquida.Fase dispersa: líquida.Nome técnico: emulsão.

RubiFase dispersante: sólida.Fase dispersa: sólida.Nome: sol sólido.

Espuma de sabãoFase dispersante: líquida.Fase dispersa: gás.Nome: espuma líquida.

Goma-arábicaFase dispersante: líquida.Fase dispersa: sólida.Nome técnico: sol.

QueijoFase dispersante: sólida.Fase dispersa: líquida.Nome técnico: gel.

Carvão de lenhaFase dispersante: sólida.Fase dispersa: gás.Nome técnico: espuma sólida.

soluçõesNas soluções, a fase dispersante é denominada solvente,enquanto a fase dispersa é denominada soluto. O soluto está emmenor quantidade em relação ao solvente.As soluções são também conhecidas como misturas homogêneas.As soluções podem ser classificadas por eletrolíticas (conduzemcorrente elétrica) ou não eletrolíticas.

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Propriedades coligativas - Ebulição

Propriedades coligativas - EbuliçãoPara que um líquido entre em ebulição, é necessário que sua pressão de vapor seja igual àpressão atmosférica (é a pressão que atua sobre a superfície líquida). Assim, atemperatura na qual um líquido entra em ebulição depende da pressão exercida sobre ele.

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Propriedades coligativas - Ebulição

Propriedades coligativas Existem quatro propriedades das soluções que dependem da quantidade 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 daqui, são o abaixamento da pressão de vapor,

o aumento da temperatura de ebulição, o abaixamento da temperatura de solidificação e a pressão osmótica

(grandeza que expressa a tendência de o solvente atravessar determinadas membranas de permeabilidade

seletiva).

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Efeito Tonoscópico

Iguais quantidades em mols de diferentes solutos não eletrólitos e não voláteis, dissolvidasnuma mesma quantidade de solvente, a uma mesma temperatura, causam o mesmoabaixamento na pressão de vapor do solvente na solução quando comparado ao solvente puro.

Efeito Tonoscópico – Lei de Raoult

A pressão de vapor de uma solução (ou melhor, do solvente na solução) de soluto nãoeletrólito e não volátil é igual ao produto da fração em quantidade de matéria (fração emmols) do solvente pela pressão de vapor do solvente puro, numa dada temperatura.

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Exercícios – Pressão de vaporCalcule a pressão de vapor de uma solução de 180g glicose dissolvido em 435 mL de água a

35°C. O vapor da água pura a 35°C é 42,18 mmHg . Qual o valor do abaixamento da pressão?

Assuma a densidade da água sendo 1,00 g/mL; massa molar da glicose 180,2 g/mol, massa

mola da água 18,02 g/mol.

P = 40,3 mmHgP = 1,9 mmHg

Exercícios – TonoscopiaQuantos gramas de sacarose (C12H22O11) devem ser adicionados a 552g de água para formar

uma solução com uma pressão de vapor 2,0 mmHg mais baixa que a pressão de vapor da água

pura a 20°C? (pressão de vapor da água a 20°C é 17,5 mmHg)

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EbulioscopiaOs resultados

revelam que, ao se adicionar um soluto

não eletrólito enão volátil à água

pura (solvente puro), a temperatura em

que se inicia a ebulição do solvente

na solução, a ebulição da solução

aumenta.

Ebulioscopia

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Ebulioscopia

Molalidade (W)= 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜

𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 (𝐾𝑔)

𝑇𝑒 = 𝐾𝑒𝑊

𝑇𝑒 é a variação da temperatura de congelamento;Kb é a constante molal do aumento do ponto de ebulição;W é a molalidade.

Ebulioscopia

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Exercícios – CrioscopiaO etilenoglicol (EG) é um anticongelante comumente utilizado nos automóveis. É solúvel em

água e pouco volátil (ponto de ebulição = 197°C). Calcule o ponto de congelamento de uma

solução que contém 651g dessa substância em 2505g de água. Você recomendaria para um

amigo a utilização dessa substância no radiador de um carro durante o verão? Massa molar do

EG é 62g/mol. Tc = 1,86°C/W; Te = 0,52°C/W𝑇𝐶 = 𝐾𝐶𝑊

W=𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜

𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 (𝐾𝑔)

W=10,5

2,505= 4,19 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑙

𝑇𝐶 = 1,86 𝑥 4,19 = 7,79°C

𝑇𝑒 = 0,52 𝑥 4,19 = 2,2°C𝑇𝑒 = 𝐾𝑒𝑊

CrioscopiaAo se adicionar um

soluto não eletrólito e não volátil à água pura

(solvente puro), a temperatura de solidificação do

solvente na solução ou, simplesmente, a

temperatura de solidificação da solução diminui.

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Crioscopia

EbulioscopiaCrioscopiaGráfico 1 :

Variação da temperatura de ebuliçãoGráfico 2 :

Variação da temperatura de fusão.

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Ebulioscopia

Molalidade (W)= 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜

𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 (𝐾𝑔)

𝑇𝐶 = 𝐾𝐶𝑊

𝑇𝐶 ou 𝑇𝑓 é a variação da temperatura de congelamento;Kc ou Kf é a constante molal do abaixamento do ponto de congelamento;W é a molalidade.

Crioscopia

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Exercícios – CrioscopiaO etilenoglicol (EG) é um anticongelante comumente utilizado nos automóveis. É solúvel em

água e pouco volátil (ponto de ebulição = 197°C). Calcule o ponto de congelamento de uma

solução que contém 651g dessa substância em 2505g de água. Você recomendaria para um

amigo a utilização dessa substância no radiador de um carro durante o verão? Massa molar do

EG é 62g/mol. Tc = 1,86°C/W; Te = 0,52°C/W𝑇𝐶 = 𝐾𝐶𝑊

W=𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜

𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 (𝐾𝑔)

W=10,5

2,505= 4,19 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑙

𝑇𝐶 = 1,86 𝑥 4,19 = 7,79°C

𝑇𝑒 = 0,52 𝑥 4,19 = 2,2°C𝑇𝑒 = 𝐾𝑒𝑊

Exercícios – CrioscopiaQuantos litros do anticongelante etilenogicol deveriam ser adicionados ao radiador de um

carro contendo 6,5L de água se a temperatura mínima durante o inverno fosse -20°C?

Calcule o ponto de ebulição dessa mistura (densidade do etileno glicol é 1,11g/mL). Massa

molar do EG é 62g/mol. Tc = 1,86°C/W; Te = 0,52°C/W.

𝑇𝐶 = 𝐾𝐶𝑊 W=𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜

𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 (𝐾𝑔)

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OsmoseO fluxo efetivo de

solvente através de uma membrana

permeável apenas ao solvente é denominado osmose. O fluxo ocorre espontaneamente do

meio menos concentrado para o

meio mais concentrado.

OsmoseA cenoura

da esquerda

está mergulhada

em uma solução saturada de NaCl.

A outra em água pura.

Água + NaCl Água pura

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Osmose

Osmose - exercíciosCalcule a pressão osmótica de uma solução 0,05M de glicose a 22°C.

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Osmose - exercíciosUse a expressão mostrada no texto para estimar a pressão osmótica, em atm, de uma solução 0,1 mol/L de glicose a 27 °C. Compare o resultado com a pressão atmosférica ao nível do mar.