Exemplos de questões que discutem as propriedades coligativas de soluções
As propriedades coligativas das soluções são propriedades que dependem apenas do número de partículas do soluto em uma solução, e não do tipo ou natureza do soluto. Existem quatro tipos principais de propriedades coligativas: abaixamento da pressão de vapor, elevação do ponto de ebulição, abaixamento do ponto de congelamento e pressão osmótica. Neste artigo, discutiremos diversos exemplos e abordaremos cada uma das propriedades coligativas das soluções.
1. Diminuição da pressão de vapor (Lei de Raoult)
Exemplo de problema:
Dissolva 18 gramas de ureia (NH₂CONH₂) em 200 gramas de água. Qual é a diminuição na pressão de vapor da solução se a pressão de vapor da água pura a uma determinada temperatura é 23.8 mmHg? (Massa molar da ureia = 60 g/mol)
Discussão:
Para calcular a diminuição da pressão de vapor, precisamos calcular a fração molar do soluto.
1. Calcule o número de moles de ureia:
\[
Número de moles de ureia = (18 g) / (60 g/mol) = 0.3 mol
\]
2. Calcule o número de moles de água:
\[
Massa molar da água = 18 g/mol
\]
\[
Número de moles de água = 200 g / 18 g/mol = 11.11 mol
\]
3. Calcule a fração molar do soluto:
\[
x<sub>ureia</sub> = \frac{0.3 \text{ mol}}{0.3 \text{ mol} + 11.11 \text{ mol}} = 0.0265
\]
4. Diminuição da pressão de vapor:
\[
ΔP = P_0 ⋅ x_{\text{ureia}} = 23.8 \text{ mmHg} \times 0.0265 = 0.63 \text{ mmHg}
\]
2. Elevação do Ponto de Ebulição
Exemplo de problema:
Qual é a elevação do ponto de ebulição de uma solução contendo 1 mol de NaCl/kg de água? O Kf da água é 0.52 °C/m.
Discussão:
O NaCl em solução dissocia-se em 2 íons (Na+ e Cl-), portanto o fator de van 't Hoff (i) é 2.
1. Calcule a molalidade da solução (m):
\[
m = \frac{1 \text{ mol}}{1 \text{ kg}} = 1 \text{ m}
\]
2. Elevação do ponto de ebulição:
\[
ΔT_b = i ⋅ K_b ⋅ m = 2 ⋅ 0.52 °C/m ⋅ 1 m = 1.04 °C
\]
Assim, o aumento no ponto de ebulição da solução é de 1.04 °C.
3. Depressão do Ponto de Congelamento
Exemplo de problema:
Calcule o abaixamento do ponto de congelamento de uma solução contendo 0.5 mol de glicose (C6H12O6)/kg de água. O Kf da água é 1.86 °C/m.
Discussão:
A glicose não se dissocia em solução, portanto o fator de van 't Hoff (i) é 1.
1. Calcule a molalidade da solução (m):
\[
m = \frac{0.5 \text{ mol}}{1 \text{ kg}} = 0.5 \text{ m}
\]
2. Depressão do ponto de congelamento:
\[
ΔT_f = i ⋅ K_f ⋅ m = 1 ⋅ 1.86 °C/m ⋅ 0.5 m = 0.93 °C
\]
Assim, o abaixamento do ponto de congelamento da solução é de 0.93 °C.
4. Pressão Osmótica
Exemplo de problema:
Calcule a pressão osmótica de uma solução de ureia 0.1 M a 27 °C. (R = 0.0821 L·atm/K·mol)
Discussão:
A pressão osmótica (\(\pi\)) pode ser calculada usando a fórmula:
\[
π = MRT
\]
1. Converter temperatura para Kelvin:
\[
T = 27 °C + 273.15 = 300.15 K
\]
2. Calcule a pressão osmótica:
\[
π = 0.1 M × 0.0821 L·atm/K·mol × 300.15 K
\]
\[
π = 2.461 atm
\]
Assim, a pressão osmótica da solução é de 2.461 atm.
Conclusão
As propriedades coligativas das soluções fornecem informações simples, porém poderosas, sobre como as soluções se comportam com base no número de partículas do soluto. Através dos exemplos acima, podemos entender como calcular a redução da pressão de vapor, a elevação do ponto de ebulição, a depressão do ponto de congelamento e a pressão osmótica de uma solução. Esperamos que essas explicações e exemplos sejam úteis para a compreensão do conceito de propriedades coligativas das soluções e suas aplicações no cotidiano, em processos industriais e em pesquisas científicas.
