Para cada componente de cada uma das soluções vistas a seguir, indique se ele obedece aproximadamente à lei de Raoult, à lei de Henry ou a nenhuma.
de
mais 0,70 mol de
.
Passo 1
O enunciado dá uma solução binária formada por
mol de
e
mol de
.
Pergunta: para cada componente (álcool etílico e água) indicar se ele obedece aproximadamente à lei de Raoult, à lei de Henry ou a nenhuma.
Informações relevantes extraídas do enunciado: número de mols de cada componente — mol de
e
mol de
.
Pergunta: para cada componente (álcool etílico e água) indicar se ele obedece aproximadamente à lei de Raoult, à lei de Henry ou a nenhuma.
Informações relevantes extraídas do enunciado: número de mols de cada componente —
Passo 2
Calcular as frações molares (porque as leis de vapor usam fração molar). A fração molar de um componente
é
Aqui
mol. Então
e
Interpretação prática: a água é o componente majoritário (
) e o etanol é o componente minoritário (
).
Passo 3
Relembrando as leis (com explicação do que cada símbolo significa):
- Lei de Raoult:
Aqui
é a pressão parcial do componente
sobre a solução,
é a fração molar do componente
na fase líquida, e
é a pressão de vapor do componente puro
à mesma temperatura. Raoult vale bem quando o componente
está em grande fração (é o solvente) e as interações entre moléculas diferentes são semelhantes às interações entre moléculas iguais — ou seja, quando a solução é aproximadamente ideal.
- Lei de Henry:
onde
é a constante de Henry do soluto
. Henry descreve o comportamento do componente em limite de diluição (o soluto em pequena fração molar). Ela é adequada quando
é pequeno e o componente se comporta como um soluto idealmente diluído.
Dica prática (critério rápido para prova): o componente majoritário tende a obedecer aproximadamente Raoult; o minoritário em baixas frações tende a obedecer Henry. Se um componente não está nem muito diluído nem quase puro, e/ou há interações fortes entre as moléculas diferentes, pode não obedecer bem a nenhuma das duas leis.
Passo 4
Aplicando o critério ao caso concreto:
-
A água tem
. Como é o componente majoritário, ela tende a se comportar mais como o solvente e, em muitos casos práticos, obedece aproximadamente à lei de Raoult (ou seja, a pressão parcial da água sobre a solução fica próxima de ), desde que a solução não seja fortemente não ideal. -
O etanol tem
. Essa fração não é muito pequena (não é diluição extrema), portanto a aplicação direta da lei de Henry é menos rigorosa do que se fosse, por exemplo, ou . No entanto, por ser o componente minoritário, o etanol é o candidato natural a ser tratado como “soluto” e às vezes se aproxima do comportamento previsto por Henry apenas para frações moderadas. Mas atenção: para misturas – existem fortes interações por ligações de hidrogênio que causam desvios da idealidade (desvios negativos em grande parte da faixa), então o etanol frequentemente não obedece bem à lei de Henry nem a uma Raoult ideal quando sua fração é tão alta quanto .
Passo 5
Conclusão com justificativa curta e amigável (pra você anotar na prova):
-
Para a água (
): por ser o componente majoritário ( ), ela obedece aproximadamente à lei de Raoult — lembre que isso é uma aproximação e pode haver desvios se as interações líquidas forem muito diferentes das puras, mas em termos de classificação prática: Raoult. -
Para o etanol (
): como é o componente minoritário ( ) e não está em diluição extrema, ele não se encaixa perfeitamente na lei de Henry nem em Raoult. Seguindo o critério padrão “maioria → Raoult; minoria (diluída) → Henry”, poderíamos chamar o etanol de obedecer aproximadamente à lei de Henry, porém é importante lembrar (e anotar) que, na prática, a mistura etanol–água apresenta desvios significativos devido a ligações de hidrogênio; portanto a melhor classificação prática é: etanol — aproximadamente Henry (com ressalvas) ou, com mais rigor, nenhuma das duas se exigirmos boa precisão.
Passo 6
Resumo pedagógico rápido para decorar (sem pânico): quando te derem uma solução, calcule
; se
for grande, pense em Raoult; se for muito pequeno, pense em Henry; se estiver no meio (como
) e/ou houver interações fortes, cuidado — provavelmente nenhuma lei se aplica bem sem correções.