O que são propriedades coligativas? Explique como a presença de um soluto interfere no potencial químico e nas propriedades do solvente.
Passo 1
Propriedades coligativas são aquelas que dependem apenas do número de partículas de soluto num dado volume de solvente, e não da identidade química do soluto. Para analisá-las precisamos da expressão do potencial químico do solvente puro e do solvente em solução ideal.
Passo 2
Em termodinâmica, o potencial químico do solvente puro à pressão e temperatura dadas é
e, quando misturado a um soluto num solução ideal, passa a ser
onde
é a constante dos gases,
a temperatura absoluta e
a atividade do solvente. Para soluções ideais diluídas toma-se
, fração molar do solvente, que é menor que
na presença de soluto. Logo
e como
, o potencial químico do solvente em solução é sempre menor que em estado puro.
Passo 3
Essa redução do potencial químico do líquido implica numa queda da pressão de vapor do solvente sobre a solução. Pelas condições de equilíbrio líquido-vapor, igualamos
sendo
a pressão de vapor do solvente na solução e
a pressão de vapor do solvente puro. Como
, tem-se abaixamento de pressão de vapor.
Passo 4
O abaixamento da pressão de vapor desloca o ponto de congelamento para temperaturas mais baixas e eleva o ponto de ebulição. Aplicando de novo a condição
no equilíbrio sólido-líquido ou líquido-vapor e usando expansão aproximadamente linear de
em
, obtém-se relações do tipo
onde
é a depressão crioscópica,
a elevação ebuliométrica,
a molalidade do soluto, e
constantes características do solvente.
Passo 5
Em osmose, a diferença de potencial químico do solvente nos dois lados de uma membrana semipermeável gera a pressão osmótica
. Igualando
e aproximando
, chega-se `a equa\c{c}~ao de Van \textquotesingle t Hoff
com
a concentra\c{c}~ao molar do soluto.
Resposta
Propriedades coligativas são efeitos sobre o solvente que dependem só da quantidade de partículas de soluto. A presença do soluto reduz a fração molar
do solvente, diminui o seu potencial químico segundo
,
e daí surgem quatro manifestações principais: abaixamento da pressão de vapor, depressão crioscópica, elevação ebuliométrica e pressão osmótica.
e daí surgem quatro manifestações principais: abaixamento da pressão de vapor, depressão crioscópica, elevação ebuliométrica e pressão osmótica.