Dê a definição de cada uma das propriedades coligativas.
Passo 1
O enunciado pede: “Dê a definição de cada uma das propriedades coligativas.” Não foram fornecidos dados numéricos nem uma lista explícita de quais propriedades incluir, apenas a solicitação geral. Vou considerar as propriedades coligativas clássicas e conceitos diretamente relacionados (para cobrir a necessidade de definição completa): redução da pressão de vapor, elevação do ponto de ebulição, depressão do ponto de congelamento, pressão osmótica, além da lei de Raoult, do fator de van’t Hoff
, e das constantes ebuliométrica
e crioscópica
.
Passo 2
Explicação inicial (sem fórmulas ainda) — o que é uma propriedade coligativa:
Uma propriedade coligativa é uma propriedade física de uma solução que depende somente do número de partículas de soluto dissolvidas por unidade de solvente, e não da natureza química dessas partículas (desde que a solução seja diluída e o soluto seja não volátil ou iônico conforme o caso). Isso significa que, para soluções diluídas, dois solutos diferentes que gerem o mesmo número de partículas por quantidade de solvente causam o mesmo efeito coligativo.
Uma propriedade coligativa é uma propriedade física de uma solução que depende somente do número de partículas de soluto dissolvidas por unidade de solvente, e não da natureza química dessas partículas (desde que a solução seja diluída e o soluto seja não volátil ou iônico conforme o caso). Isso significa que, para soluções diluídas, dois solutos diferentes que gerem o mesmo número de partículas por quantidade de solvente causam o mesmo efeito coligativo.
Passo 3
Definição e fórmula: redução da pressão de vapor (e lei de Raoult)
- Definição: a redução da pressão de vapor é a diminuição da pressão de vapor do solvente quando um soluto não volátil é dissolvido nele. Em outras palavras, uma solução tem pressão de vapor menor que a do solvente puro à mesma temperatura.
- Lei de Raoult (para solução ideal e soluto não volátil): a pressão parcial do solvente sobre a solução é dada por
onde
é a pressão de vapor do solvente na solução,
é a fração molar do solvente na solução e
é a pressão de vapor do solvente puro à mesma temperatura.
- Fato prático (fórmula útil): a redução absoluta é
e a redução relativa pode ser mostrada, para soluções diluídas, que satisfaz
Explanação das variáveis:
e
são frações molares (número de mols do componente dividido pelo total de mols).
Passo 4
Definição e fórmula: elevação do ponto de ebulição
- Definição: a elevação do ponto de ebulição é o aumento da temperatura de ebulição do solvente quando se dissolve um soluto não volátil. Isso ocorre porque a pressão de vapor do solvente é reduzida, então é necessária uma temperatura maior para que a pressão de vapor da solução iguale a pressão atmosférica.
- Fórmula prática para soluções diluídas:
onde
é a elevação do ponto de ebulição (em K ou °C),
é o fator de van’t Hoff (número efetivo de partículas por fórmula do soluto),
é a constante ebuliométrica do solvente (unidades
) e
é a molalidade do soluto (
).
- Dica de prova: escreva claramente o que cada símbolo significa e calcule
como .
Passo 5
Definição e fórmula: depressão do ponto de congelamento (crioscopia)
- Definição: a depressão do ponto de congelamento é a diminuição da temperatura na qual o solvente congela quando um soluto é dissolvido nele. A presença do soluto dificulta a formação da fase sólida do solvente, reduzindo a temperatura de congelamento.
- Fórmula prática para soluções diluídas:
onde
é a diminuição do ponto de congelamento (em K ou °C),
é a constante crioscópica do solvente e os demais símbolos são os mesmos do passo anterior.
- Exemplo rápido: para água,
é cerca de (valor usado em muitos exercícios).
Passo 6
Definição e fórmula: pressão osmótica
- Definição: pressão osmótica é a pressão que deve ser aplicada à solução para impedir a osmose (passagem de solvente puro através de uma membrana semipermeável para a solução). É uma medida da tendência do solvente de mover-se para a solução devido à diferença de concentração.
- Equação de van’t Hoff (para soluções diluídas):
onde
é a pressão osmótica,
é o fator de van’t Hoff,
é a molaridade da solução (
),
é a constante universal dos gases (
) e
é a temperatura absoluta em kelvin.
- Observação prática: para problemas de prova, tenha cuidado ao usar molaridade
ou molalidade dependendo da fórmula pedida.
Passo 7
Definição e comentários: fator de van’t Hoff
- Definição: o fator de van’t Hoff
é o número efetivo de partículas que cada fórmula do soluto produz em solução. Para solutos que não se dissociam, . Para eletrólitos ideais, é igual ao número total de íons formados (por exemplo, para , para ). - Realidade experimental: soluções reais podem apresentar
menor que o valor ideal por causa de ionização incompleta ou associações (pares iônicos). Em provas, pode ser pedido usar ideal ou calcular experimental a partir de dados coligativos medidos.
Passo 8
Definição e uso: constantes
e
- Definição:
(constante ebuliométrica) e (constante crioscópica) são constantes específicas do solvente que relacionam a mudança de ponto de ebulição ou de congelamento com a molalidade do soluto. Suas unidades são . - Como usar em prova: conheça os valores comuns (por exemplo, para a água
e ) e sempre verifique se o enunciado pede (a diferença) ou o novo ponto de ebulição/congelamento (somar ou subtrair a ).
Resposta
Redução da pressão de vapor: a diminuição da pressão de vapor do solvente ao dissolver um soluto não volátil; expressa por
(lei de Raoult).
Elevação do ponto de ebulição: aumento da temperatura de ebulição do solvente ao adicionar soluto; .
Depressão do ponto de congelamento: diminuição da temperatura de congelamento do solvente ao adicionar soluto; .
Pressão osmótica: pressão necessária para impedir a osmose através de uma membrana semipermeável; .
Lei de Raoult: para soluções ideais, a pressão parcial de cada componente é sua fração molar vezes a pressão do puro: .
Fator de van’t Hoff : número efetivo de partículas geradas por fórmula do soluto em solução (ex.:
para
ideal).
Constante ebuliométrica : constante do solvente que relaciona
à molalidade (
em
).
Constante crioscópica : constante do solvente que relaciona
à molalidade (
em
).
Elevação do ponto de ebulição: aumento da temperatura de ebulição do solvente ao adicionar soluto;
Depressão do ponto de congelamento: diminuição da temperatura de congelamento do solvente ao adicionar soluto;
Pressão osmótica: pressão necessária para impedir a osmose através de uma membrana semipermeável;
Lei de Raoult: para soluções ideais, a pressão parcial de cada componente é sua fração molar vezes a pressão do puro:
Fator de van’t Hoff
Constante ebuliométrica
Constante crioscópica