4^{\circ} Dê a definição de cada uma das propriedades coligativas.
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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 i, e das constantes ebuliométrica K_b e crioscópica K_f.

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.

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
p_{\text{solv}} = x_{\text{solv}}\, p_{\text{solv}}^{*},
onde p_{\text{solv}} é a pressão de vapor do solvente na solução, x_{\text{solv}} é a fração molar do solvente na solução e p_{\text{solv}}^{*} é a pressão de vapor do solvente puro à mesma temperatura.
  • Fato prático (fórmula útil): a redução absoluta é \Delta p = p_{\text{solv}}^{*}-p_{\text{solv}} e a redução relativa pode ser mostrada, para soluções diluídas, que satisfaz
\frac{\Delta p}{p_{\text{solv}}^{*}} \approx x_{\text{soluto}}.
Explanação das variáveis: x_{\text{solv}} e x_{\text{soluto}} 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:
\Delta T_b = i\,K_b\,m,
onde \Delta T_b é a elevação do ponto de ebulição (em K ou °C), i é o fator de van’t Hoff (número efetivo de partículas por fórmula do soluto), K_b é a constante ebuliométrica do solvente (unidades \mathrm{K\cdot kg\cdot mol^{-1}}) e m é a molalidade do soluto ( \mathrm{mol\; soluto\; / \;kg\; solvente}).
  • Dica de prova: escreva claramente o que cada símbolo significa e calcule m como \dfrac{\text{mols soluto}}{\text{kg solvente}}.

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:
\Delta T_f = i\,K_f\,m,
onde \Delta T_f é a diminuição do ponto de congelamento (em K ou °C), K_f é a constante crioscópica do solvente e os demais símbolos são os mesmos do passo anterior.
  • Exemplo rápido: para água, K_f é cerca de 1,86\\ \mathrm{^\circ C\cdot kg\cdot mol^{-1}} (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):
\Pi = i\,M\,R\,T,
onde \Pi é a pressão osmótica, i é o fator de van’t Hoff, M é a molaridade da solução ( \mathrm{mol\; soluto\; / \;L\; solução}çã), R é a constante universal dos gases ( R\approx 0,08206\\ \mathrm{L\cdot atm\cdot mol^{-1}\cdot K^{-1}}) e T é a temperatura absoluta em kelvin.
  • Observação prática: para problemas de prova, tenha cuidado ao usar molaridade M ou molalidade m dependendo da fórmula pedida.

Passo 7

Definição e comentários: fator de van’t Hoff i
  • Definição: o fator de van’t Hoff i é o número efetivo de partículas que cada fórmula do soluto produz em solução. Para solutos que não se dissociam, i=1. Para eletrólitos ideais, i é igual ao número total de íons formados (por exemplo, i=2 para \mathrm{NaCl}, i=3 para \mathrm{CaCl_2}).
  • Realidade experimental: soluções reais podem apresentar i menor que o valor ideal por causa de ionização incompleta ou associações (pares iônicos). Em provas, pode ser pedido usar i ideal ou calcular i experimental a partir de dados coligativos medidos.

Passo 8

Definição e uso: constantes K_b e K_f
  • Definição: K_b (constante ebuliométrica) e K_f (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 \mathrm{K\cdot kg\cdot mol^{-1}}.
  • Como usar em prova: conheça os valores comuns (por exemplo, para a água K_b \approx 0,512\\ \mathrm{^\circ C\cdot kg\cdot mol^{-1}} e K_f \approx 1,86\\ \mathrm{^\circ C\cdot kg\cdot mol^{-1}}) e sempre verifique se o enunciado pede \Delta T (a diferença) ou o novo ponto de ebulição/congelamento (somar ou subtrair a \Delta T).

Resposta

Redução da pressão de vapor: a diminuição da pressão de vapor do solvente ao dissolver um soluto não volátil; expressa por p_{\text{solv}}=x_{\text{solv}}\,p_{\text{solv}}^{*} (lei de Raoult).
Elevação do ponto de ebulição: aumento da temperatura de ebulição do solvente ao adicionar soluto; \Delta T_b = i\,K_b\,m.
Depressão do ponto de congelamento: diminuição da temperatura de congelamento do solvente ao adicionar soluto; \Delta T_f = i\,K_f\,m.
Pressão osmótica: pressão necessária para impedir a osmose através de uma membrana semipermeável; \Pi = i\,M\,R\,T.
Lei de Raoult: para soluções ideais, a pressão parcial de cada componente é sua fração molar vezes a pressão do puro: p_i = x_i\,p_i^{*}.
Fator de van’t Hoff i: número efetivo de partículas geradas por fórmula do soluto em solução (ex.: i\approx2 para \mathrm{NaCl} ideal).
Constante ebuliométrica K_b: constante do solvente que relaciona \Delta T_b à molalidade ( K_b em \mathrm{K\cdot kg\cdot mol^{-1}}).
Constante crioscópica K_f: constante do solvente que relaciona \Delta T_f à molalidade ( K_f em \mathrm{K\cdot kg\cdot mol^{-1}}).

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