Propriedades Coligativas

É comum vermos colocarem sal para ajudar a derreter neve (e impedir que se forme novamente) em estradas, a fim de que se evitem acidentes. Colocando um punhado de açúcar em água fervendo, ela pára de ferver e precisa ser mais aquecida para que volte à fervura. Por que isso acontece? O que faz com que tais fenômenos ocorram? Resposta: Tudo se deve às propriedades coligativas. Mas, de princípio, convém definir o que são elas, certo?

Bem, propriedades coligativas das soluções são propriedades que dependem única e exclusivamente do número de partículas que estão dispersas na solução (V. Soluções), não dependendo da natureza da solução. Isso significa dizer que a quantidade, e não a qualidade, das partículas que estão dispersas na solução é que irá influir na mudança nas propriedades (ou efeitos) coligativas. Os quatro efeitos coligativos são: Tonometria, Ebuliometria, Criometria e Osmometria. Os três primeiros foram estudados por Raoult, enquanto que o último foi estudado por Van’t Hoff.

TONOMETRIA (ou Tonoscopia) - É o estudo do efeito do abaixamento da pressão máxima de vapor de um determinado líquido, tendo como responsável um soluto não-volátil. Uma definição técnica dessas só assusta, não é? Bem, isso significa dizer que se colocarmos um sólido não-volátil, ou seja, um sólido que não passe facilmente para o estado gasoso em meio ao aquecimento (como acontece com o iodo) em um líquido puro (água, por exemplo), a pressão máxima de vapor desse líquido irá diminuir. Muito bem, muito legal, mas o que é pressão máxima de vapor mesmo? Ora, é a pressão que os vapores saturados de um líquido exercem quando estão em equilíbrio dinâmico com o líquido. “Cruzes, piorou!” Calma, calma. Se eu tiver um frasco completamente fechado (diz-se hermeticamente fechado) contendo metade de sua capacidade com um líquido qualquer, as moléculas do líquido se desprenderão e passarão ao estado de vapor, até que toda a metade “vazia” passe a conter o vapor desse líquido. Esse vapor entrará em equilíbrio com o líquido, ou seja, à medida que mais moléculas se desprendam, este equilíbrio é o que chamamos de “Equilíbrio Dinâmico”.

Bom, se a esse líquido eu adicionar certa quantidade de soluto, ele impedirá que as moléculas do líquido passem para o estado de vapor, da mesma forma como é mais difícil sairmos de um ônibus lotado. Como o soluto não é volátil, ele não vai para o estado de vapor também; e como haverá menos moléculas do que teria se o líquido estivesse “desimpedido”, a pressão de vapor diminui.

Segundo a Lei de Raoult, a variação da pressão de vapor de uma solução diluída de um soluto não-volátil e não-iônico, é igual ao produto da pressão máxima de vapor do solvente puro (p_o) pela fração molar do soluto (x₁). Matematicamente: Δp = p_o . x₁

EBULIOMETRIA - É o estudo do efeito da elevação da temperatura de ebulição de um líquido, ocasionada pela dissolução de um sólido não-volátil. De princípio, convém sabermos o que é temperatura de ebulição. Podemos definir temperatura (ou ponto) de ebulição como sendo a temperatura em que a pressão máxima de vapor de um determinado líquido se iguala à pressão ambiente. Nesse ponto, haverá a formação de bolhas de vapor e essas bolhas se desprenderão. Bom, tendo um soluto dissolvido, as bolhas terão maior dificuldade de se libertarem (lembram da analogia com o ônibus lotado?)

Segundo a Lei de Raoult, a elevação da temperatura de ebulição de uma solução diluída de um soluto não-volátil e não-iônico é diretamente proporcional à molalidade da solução.

Matematicamente:	Δte = Ke . W	ou	ΔTe = Ke .	1000 . m1
				m2 . M1

Onde K_e é a constante ebuliométrica. No caso da água, seu valor é de cerca de 0,52°C.kg.mol^-1. Seu cálculo é realizado através da seguinte fórmula:

Matematicamente:	ΔTe =	R . T ²
		1000 . Lv

Onde:

R = Constante universal dos gases perfeitos ≈ 2 cal .(K.mol)–1 T = Temperatura absoluta de ebulição do solvente puro (K) Lv = Calor latente de vaporização do solvente puro (cal/g)

CRIOMETRIA – É o estudo do abaixamento da temperatura e congelamento (ou ponto de fusão) de um líquido, provocada por uma outra substância. No início do artigo, mencionou-se que costuma-se jogar sal à neve para que a mesma derreta. Bem, com o sal, a água (em sob a forma de neve) passa a ter um ponto de fusão mais baixo, fazendo com que ela passe para o estado líquido e só se congele a uma temperatura muito inferior à do ambiente em questão.

Segundo a Lei de Raoult, o abaixamento da temperatura de congelamento de uma solução diluída de um soluto qualquer não-iônico é diretamente proporcional à molalidade da solução.

Matematicamente:	Δtc = Kc . W	ou	ΔTc = Kc .	1000 . m1
				m2 . M1

Onde K_c é a constante criométrica. No caso da água, seu valor é de cerca de 0,52°C.kg.mol^-1. Seu cálculo é realizado através da seguinte fórmula:

Matematicamente:	ΔTe =	R . T ²
		1000 . Lf

Onde:

R = Constante universal dos gases perfeitos ≈ 2 cal .(K.mol)–1 T = Temperatura absoluta de ebulição do solvente puro (K) Lf = Calor latente de fusão do solvente puro (cal/g)

OSMOMETRIA - Se colocarmos alguns glóbulos vermelhos do sangue em água pura, observaremos que eles irão inchar, inchar e, por fim, irão se romper. Se fizermos uma espécie de “bolsa” com papel celofane e nessa “bolsa” encerrarmos água pura e mergulharmos este conjunto em um frasco contendo uma solução qualquer, iremos observar que ela irá, aos poucos, murchando. Isso se deve ao fato de que ocorre um fenômeno chamado “Difusão”, que se trata de um meio que a natureza usa para deixar todas as coisas em perfeito equilíbrio. Assim, as concentrações nos dois casos acima procurarão entrar em perfeito equilíbrio com o meio.

Bom, para deter este processo, teremos que aplicar uma determinada força, já que irá se tratar de um processo não-expontâneo. Segundo a física, uma força aplicada em determinada unidade de área é a definição de Pressão, correto? Bom, considerando que o fenômeno da passagem de solvente puro apara uma solução através de uma membrana semi-permeável recebe o nome de “Osmose”, que nome você sugeriria para a pressão que deveríamos exercer sobre a solução para impedir a sua diluição? Acertou quem disse “Pressão Osmótica”

Assim sendo, podemos definir Osmometria como sendo a observação e medida da pressão osmótica de uma solução. Para soluções não-iônicas e diluídas, a equação fundamental da osmometria torna-se idêntica à equação dos gases perfeitos.

Matematicamente:	P =	n1 . R . T	= M . R . T
		V

Onde:	P = Pressão Osmótica da solução (atm) V = Volume da solução (L) n1 = Número de moles do soluto dissolvido M = Molaridade da solução T = Temperatura absoluta da solução (K) R = Constante Universal dos Gases Perfeitos = 0,082	atm . L
		K . mol