Apresente qual é a definição termodinâmica de uma solução líquida ideal. O que deve acontecer a nível molecular para que uma solução se comporte idealmente? Como deve ser o \Delta_{\text {mist }} G, o \Delta_{\text {mist }} H, o \Delta_{\text {mist }} S e o \Delta_{\text {mist }} V para este tipo de solução?

Passo 1

O enunciado pede a definição termodinâmica de uma solução líquida ideal, as condições moleculares que a caracterizam e o comportamento dos potenciais de mistura \Delta_{\text{mist}}G, \Delta_{\text{mist}}H, \Delta_{\text{mist}}S e \Delta_{\text{mist}}V.

Passo 2

Termodinamicamente, dizemos que uma solução é ideal se, para cada componente i, a atividade a_i coincide exatamente com a fração molar x_i. Em outras palavras, as potenciais químicos satisfazem
\mu_i = \mu_i^* + RT\ln x_i
onde \mu_i^* é o potencial químico padrão do componente puro e R é a constante dos gases ideais. Equivalentemente, a lei de Raoult estende-se a todas as concentrações:
p_i = x_i\,p_i^*.

Passo 3

No nível molecular, o comportamento ideal exige que as energias de interação entre moléculas sejam todas iguais:
\bullet energia de interação A–A = B–B = A–B.
Isto garante que, ao misturar, nenhuma nova força (mais forte ou mais fraca) apareça, de forma que não haja absorção nem liberação de calor nem variação de volume além do que se obteria por simples sobreposição dos volumes.

Passo 4

Dessas condições seguem as propriedades termodinâmicas da mistura ideal:
1. Não há efeito calorífico na mistura, logo
\Delta_{\text{mist}}H = 0.
2. Não há mudança de volume além da soma dos volumes puros, logo
\Delta_{\text{mist}}V = 0.
3. A entropia de mistura é puramente configuracional e positiva, dada por
\Delta_{\text{mist}}S = -R\sum_i x_i\ln x_i\quad(>0).
4. O potencial livre de Gibbs de mistura é
\Delta_{\text{mist}}G = \Delta_{\text{mist}}H - T\,\Delta_{\text{mist}}S = RT\sum_i x_i\ln x_i\quad(<0),
assegurando espontaneidade do processo de mistura.

Resposta

Termodinâmica de solução ideal: \mu_i = \mu_i^* + RT\ln x_i e a_i = x_i.
Condições moleculares: interações A–A = B–B = A–B.
\Delta_{\text{mist}}G<0, \Delta_{\text{mist}}H=0, \Delta_{\text{mist}}S>0, \Delta_{\text{mist}}V=0.

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