- (ITA-SP) A dissolução de um sólido iônico em uma certa quantidade de água faz com que, em relação à água pura e nas mesmas condições de temperatura e pressão, a solução apresente:
I. Pressão osmótica menor.
II. Pressão de vapor menor.
III. Temperatura de início de fusão menor.
IV. Temperatura de início de ebulição menor.
V. Densidade maior.
Das afirmações acima estão certas:
a) Apenas I, II e IV.
b) Apenas II, III e IV.
c) Apenas II, III e V.
d) Apenas I, II, III e V.
I. Pressão osmótica menor.
II. Pressão de vapor menor.
III. Temperatura de início de fusão menor.
IV. Temperatura de início de ebulição menor.
V. Densidade maior.
a) Apenas I, II e IV.
b) Apenas II, III e IV.
c) Apenas II, III e V.
d) Apenas I, II, III e V.
Passo 1
Vou deixar muito claro o que o enunciado dá e o que pede.
- Dado: um sólido iônico é dissolvido numa certa quantidade de água; comparar a solução com a água pura, nas mesmas condições de temperatura e pressão.
- O enunciado apresenta cinco afirmações sobre a solução, e pede que se escolha quais estão certas:
I. Pressão osmótica menor.
II. Pressão de vapor menor.
III. Temperatura de início de fusão menor.
IV. Temperatura de início de ebulição menor.
V. Densidade maior.
II. Pressão de vapor menor.
III. Temperatura de início de fusão menor.
IV. Temperatura de início de ebulição menor.
V. Densidade maior.
O objetivo é dizer quais dessas afirmações são verdadeiras (comparando solução com água pura).
Passo 2
Entendendo o efeito sobre a pressão de vapor (afirmação II).
-
Ideia principal: um soluto não volátil (como um sal iônico dissolvido) reduz a fração molar do solvente (água) na fase líquida. Menos fração molar do solvente => menor pressão de vapor do solvente sobre a solução. Essa é a lei de Raoult para soluções ideais.
-
Fórmula (forma simples e útil):
onde:
-
é a pressão de vapor do solvente sobre a solução; -
é a fração molar da água na fase líquida (entre 0 e 1); -
é a pressão de vapor da água pura na mesma temperatura. -
Explicação passo a passo: ao adicionar soluto,
, logo . Portanto a pressão de vapor da solução é menor que a da água pura. -
Conclusão: a afirmação II (“Pressão de vapor menor”) é verdadeira.
Passo 3
Entendendo congelamento/fusão (afirmação III).
-
Ideia principal: a presença de soluto provoca depressão do ponto de congelamento (ou seja, a temperatura de congelação/fusão do solvente diminui). Em linguagem comum: a solução congela (ou começa a fundir) a uma temperatura mais baixa do que o solvente puro.
-
Fórmula (lei da depressão do ponto de congelação):
onde:
-
é a queda do ponto de congelação (ou seja, quanto o ponto de congelação diminui em relação ao solvente puro); -
é o fator de van 't Hoff (número efetivo de partículas por fórmula do soluto, por exemplo para idealmente dissociado em e ); -
é a constante crioscópica do solvente (constante característica da água); -
é a molalidade da solução (mol de soluto por kg de solvente). -
Interpretação:
para qualquer soluto não volátil, então o ponto de congelação da solução é — menor que o da água pura. -
Conclusão: a afirmação III (“Temperatura de início de fusão menor”) — que diz que o ponto de fusão/igual início de fusão é menor — é verdadeira.
Passo 4
Entendendo ebulição (afirmação IV).
-
Ideia principal: como a pressão de vapor do solvente sobre a solução é menor (Passo 2), é preciso aquecer mais para levar a pressão de vapor até a pressão externa (pressão de ebulição). Assim, o ponto de ebulição da solução aumenta — chama-se elevação do ponto de ebulição.
-
Fórmula (lei da elevação do ponto de ebulição):
onde:
-
é quanto o ponto de ebulição aumenta em relação ao solvente puro; -
é a constante ebulloscópica do solvente; -
os outros símbolos já foram definidos no Passo 3.
-
Interpretação:
para soluto não volátil, então o ponto de ebulição da solução é maior do que o da água pura. Logo a afirmação IV (“Temperatura de início de ebulição menor”) está incorreta — deveria ser maior. -
Conclusão: IV é falsa.
Passo 5
Entendendo pressão osmótica (afirmação I).
-
Ideia principal: a pressão osmótica de uma solução (quando a solução está separada da água pura por uma membrana semipermeável que só permite a passagem de solvente) é maior quanto maior for a concentração de partículas do soluto. A água pura tem pressão osmótica definida como zero em relação a si mesma; qualquer solução com soluto tem pressão osmótica positiva relativamente à água pura (tende a puxar solvente através da membrana).
-
Fórmula (fórmula de van 't Hoff para osmose, em diluições):
onde:
-
é a pressão osmótica da solução; -
é o fator de van 't Hoff; -
é a molaridade da solução (mol por litro de solução); -
é a constante dos gases ideais; -
é a temperatura absoluta (Kelvin). -
Interpretação: para água pura (sem soluto) a pressão osmótica relativa é zero; para a solução com soluto,
. Portanto a afirmação I (“Pressão osmótica menor”) é falsa — a pressão osmótica da solução é maior, não menor.
Passo 6
Entendendo a densidade (afirmação V).
-
Ideia principal prática: dissolver um sólido iônico (como sal) na água adiciona massa ao sistema. O volume da solução geralmente aumenta bem menos que a massa adicionada (isto é, a variação de volume não compensa completamente a massa extra), portanto a densidade
tende a aumentar. -
Explicação passo a passo e exemplo mental:
- Começa-se com
kg de água (volume aproximadamente , densidade ). - Se dissolvermos, por exemplo,
kg de sal, a massa total passa a kg. O volume final será um pouco maior que , mas raramente aumenta até . Logo a densidade final geralmente será . - Em termos gerais: massa aumenta de forma clara; volume aumenta menos proporcionalmente; assim densidade aumenta.
- Começa-se com
-
Observação importante (para não gerar confusão): em casos muito específicos de solutos e interações muito particulares o volume pode ter comportamentos menos intuitivos (contratilidade volumétrica, etc.), mas para sólidos iônicos comuns em água a tendência normal é aumento de densidade.
-
Conclusão: a afirmação V (“Densidade maior”) é verdadeira na situação usual descrita.
Passo 7
Resumo e decisão final sobre quais afirmações são corretas.
- I: falsa (pressão osmótica da solução é maior, não menor).
- II: verdadeira (pressão de vapor da solução é menor que a da água pura).
- III: verdadeira (ponto de fusão/congelação é abaixado pela adição do soluto).
- IV: falsa (ponto de ebulição aumenta; não diminui).
- V: verdadeira (densidade da solução costuma ser maior).
Portanto as afirmações corretas são exatamente II, III e V.
Resposta
c) Apenas II, III e V.