Uma certa solução aquosa de um não eletrólito sólido de baixa massa molecular congela a
. Para essa solução, estime o ponto de ebulição normal;
Passo 1
O enunciado dá uma solução aquosa de um não eletrólito sólido que congela a
. O que se pede: estimar o ponto de ebulição normal (ou seja, o ponto de ebulição à pressão de
) dessa solução.
Dados e informações relevantes extraídas do enunciado e do conhecimento padrão:
- Temperatura de congelação da solução:
. - Temperatura de congelação normal da água pura:
. - Ponto de ebulição normal da água pura:
. - O soluto é um não eletrólito (logo o fator de van’t Hoff
). - Constantes coligativas da água (valores padrão usados em exames):
- Constante crioscópica:
. - Constante ebulloscópica:
.
- Constante crioscópica:
O objetivo numérico: calcular o novo ponto de ebulição da solução.
Passo 2
Entender a propriedade coligativa usada: depressão do ponto de congelação. Explicação didática curta e clara:
- Propriedades coligativas dependem apenas do número de partículas de soluto por massa de solvente (não dependem da natureza do soluto, desde que não dissocie).
- Usa-se molalidade
, definida como número de mols de soluto por quilograma de solvente. A vantagem: molalidade não varia com temperatura (ao contrário da molaridade).
Fórmula da depressão do ponto de congelação (explicada):
onde:
-
é a diminuição do ponto de congelação, isto é ; -
é o fator de van’t Hoff (número efetivo de partículas por fórmula do soluto; aqui ); -
é a constante crioscópica do solvente (para água, ); -
é a molalidade em .
Calcular
a partir dos dados:
Agora isolar
na fórmula e calcular:
Fazendo a divisão (mostro a conta):
(Arredondei para três casas significativas; dá
.)
Passo 3
Agora usar a outra propriedade coligativa: elevação do ponto de ebulição. Explicação didática:
- A elevação do ponto de ebulição também é coligativa e depende da mesma molalidade do soluto.
- Fórmula da elevação do ponto de ebulição:
onde:
-
é o aumento do ponto de ebulição, isto é ; -
é a constante ebulloscópica do solvente (para água, ); - os outros termos já foram definidos.
Substituindo
,
e
:
(Conta:
.)
Passo 4
Calcular o novo ponto de ebulição da solução somando a elevação ao ponto de ebulição normal da água:
Comentário final curto e encorajador:
- Estamos assumindo que a solução é diluída e ideal (comportamento coligativo simples) — isso é padrão nesses exercícios. Ótimo trabalho por chegar até aqui; você já domina o raciocínio: da depressão do congelamento determina-se a molalidade e daí se calcula a elevação do ponto de ebulição.