Explique porque uma solução saturada de sal de cozinha
entra em ebulição a
.
Passo 1
O enunciado pergunta por que uma solução saturada de NaCl entra em ebulição a
. O conteúdo envolvido são as propriedades coligativas de soluções, em especial a elevação do ponto de ebulição. Para resolver, vamos usar o conceito de redução da pressão de vapor (Lei de Raoult) e a fórmula da elevação ebuliométrica:
Passo 2
Para começar, lembramos que a ebulição ocorre quando a pressão de vapor da fase líquida iguala a pressão externa (aqui
atm). Ao dissolver um soluto não volátil como NaCl, a fração molar de solvente (água) diminui, de modo que sua pressão de vapor cai (Lei de Raoult):
Como é preciso elevar a temperatura para que
atinja
atm, o ponto de ebulição sobe.
Passo 3
O aumento
do ponto de ebulição de uma solução é dado por
onde
– é o fator de van ’t Hoff (número efetivo de partículas em solução),
– é a constante ebuliométrica da água
,
– é a molalidade do soluto (
de soluto por
de solvente).
–
–
–
Passo 4
Em solução saturada de NaCl perto de
, a solubilidade é cerca de
de NaCl em
de água. Então:
– massa de NaCl dissolvida: mol
– massa de água: kg
Logo,
– massa de NaCl dissolvida:
– massa de água:
Logo,
Como o NaCl se dissocia quase completamente em
, tomamos
.
Passo 5
Substituindo em
:
Somando ao ponto de ebulição da água pura
, obtemos cerca de
Na prática, devido à não idealidade (interações iônicas fortes),
fica um pouco abaixo de 2 e o valor experimenta chega a cerca de
.
Passo 6
Em resumo, a razão para ebulição a
é que o NaCl, ao se dissociar, reduz a pressão de vapor da água e, pelo efeito coligativo, eleva o ponto de ebulição. A previsão teórica usando
dá um valor próximo, e os desvios experimentais (interações iônicas) completam o acréscimo até
.
Resposta
A solução entra em ebulição a
porque o NaCl não-volátil diminui a pressão de vapor da água, exigindo uma temperatura maior para igualar
atm. Pelo efeito coligativo de elevação ebuliométrica
, obtemos um aumento de cerca de
no ponto de ebulição.