A mudança da fase líquida para a fase vapor ocorre na pressão de vapor ( Pv ). A água pura na temperatura de 100^{\circ} \mathrm{C} apresenta \mathrm{Pv}=760 \mathrm{mmHg}, já uma solução aquosa de \mathrm{NaOH} 60 \% na temperatura de 100^{\circ} \mathrm{C} apresenta \mathrm{Pv}=30,1 \mathrm{mmHg}. Então, é possível perceber que a água, em presença de um soluto, apresenta um abaixamento da pressão de vapor. Portanto, para que a solução aquosa de NaOH tenha a mesma pressão de vapor da água pura ( \mathrm{Pv}=760 \mathrm{mmHg} ), esta deve estar a uma temperatura maior ou menor que a da água? Como denomina-se esse fenômeno? E como pode ser determinado?

Passo 1

O enunciado mostra que a água pura a 100^\circ\mathrm{C} tem pressão de vapor \mathrm{Pv}=760\:\mathrm{mmHg} e que uma solução aquosa de NaOH 60\% a 100^\circ\mathrm{C} tem \mathrm{Pv}=30{,}1\:\mathrm{mmHg}. Isso evidencia que a presença de soluto abaixa a pressão de vapor do solvente. O conteúdo aqui é propriedades coligativas, em especial a elevação do ponto de ebulição. Para responder, vamos usar a ideia de que Pv cresce com a temperatura e a relação da elevação ebuliométrica.

Passo 2

Como a solução a 100^\circ\mathrm{C} tem pressão de vapor muito menor que 760\:\mathrm{mmHg}, para fazer a Pv da solução chegar a 760\:\mathrm{mmHg} precisamos aumentar a temperatura. Em outras palavras, a solução deve ser aquecida a uma temperatura maior que 100^\circ\mathrm{C} para que sua pressão de vapor atinja o valor da água pura.

Passo 3

Esse fenômeno de aumento da temperatura de ebulição em função de um soluto não volátil chama-se elevação do ponto de ebulição, ou ebuliometria.

Passo 4

Pode-se determinar quantitativamente usando a fórmula da elevação ebuliométrica:
\Delta T_{b} = K_{b}\,m
onde \Delta T_{b}=T_{\text{ebulicao da solução}}-T_{\text{ebulicao do solvente}}çã, K_{b} é a constante ebuliométrica do solvente e m é a molalidade da solução. Alternativamente, pode-se aplicar a lei de Raoult
P_{\text{solução}}=x_{\text{solvente}}\,P^0_{\text{solvente}}çã
em conjunto com a equação de Clausius–Clapeyron para relacionar pressão e temperatura.

Resposta

Para que a solução apresente \mathrm{Pv}=760\:\mathrm{mmHg}, ela deve estar a uma temperatura maior que 100^\circ\mathrm{C}.
Esse fenômeno é a elevação do ponto de ebulição (ebuliometria).
Pode-se determiná-lo pela equação \displaystyle \Delta T_{b}=K_{b}\,m ou pela aplicação da lei de Raoult e da equação de Clausius–Clapeyron.

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