Quais são as semelhanças e diferenças entre as Leis de Raoult e Henry?
Passo 1
O que o enunciado pede: comparar as semelhanças e diferenças entre as Leis de Raoult e de Henry.
Informações relevantes que vamos usar (apenas listadas aqui, sem resolver nada ainda):
Informações relevantes que vamos usar (apenas listadas aqui, sem resolver nada ainda):
- Existem duas leis que relacionam a pressão parcial de um componente na fase vaporal com a sua fração na fase líquida: a Lei de Raoult e a Lei de Henry.
- Ambas envolvem grandezas como pressão parcial
, fração molar no líquido , e uma constante (pressão de vapor do líquido puro ou constante de Henry ). - Precisaremos distinguir comportamento ideal (quando as interações entre moléculas são semelhantes) e comportamento em diluição (quando um componente está em muito menor quantidade).
- Também usaremos os conceitos de desvio da idealidade, coeficiente de atividade e limites como
e .
Passo 2
Definição e forma matemática da Lei de Raoult — enunciado e explicação das variáveis.
A Lei de Raoult diz que, para um componente puro numa solução ideal, a pressão parcial desse componente sobre a solução é proporcional à sua fração molar no líquido segundo:
A Lei de Raoult diz que, para um componente puro numa solução ideal, a pressão parcial desse componente sobre a solução é proporcional à sua fração molar no líquido segundo:
onde:
-
é a pressão parcial do componente na fase gasosa, -
é a fração molar do componente na fase líquida (ou seja, ), -
é a pressão de vapor do componente quando puro (temperatura fixa).
Explicação didática: imagine um líquido purocom vapor acima dele. Quando misturamos outro componente que interage de forma semelhante, cada molécula de “sai” para o vapor com a mesma facilidade que no líquido puro, mas agora há apenas a fração dessas moléculas. Logo, a pressão parcial cai proporcionalmente a .
Passo 3
Validade e interpretação física da Lei de Raoult.
Quando é válida: a Lei de Raoult é boa quando a mistura é “ideal”, isto é, quando as interações entre moléculas diferentes são aproximadamente iguais às entre iguais. Exemplos típicos: mistura de benzeno e tolueno. Implicação prática: se está perto de
(o componente é o solvente dominante), Raoult costuma ser uma boa aproximação. Consequência: a soma das pressões parciais (Lei de Dalton) dá a pressão total do vapor:
Quando é válida: a Lei de Raoult é boa quando a mistura é “ideal”, isto é, quando as interações entre moléculas diferentes são aproximadamente iguais às entre iguais. Exemplos típicos: mistura de benzeno e tolueno. Implicação prática: se
Passo 4
Definição e forma matemática da Lei de Henry — enunciado e explicação das variáveis.
A Lei de Henry descreve o comportamento de um componente quando ele está em baixa concentração (diluído) no líquido. Uma forma comum é:
A Lei de Henry descreve o comportamento de um componente quando ele está em baixa concentração (diluído) no líquido. Uma forma comum é:
onde:
-
é a pressão parcial do componente na fase gasosa, -
é a fração molar do componente no líquido (pequena, ), -
é a constante de Henry para o componente (depende de temperatura e da definição usada).
Explicação didática: em diluição, o comportamento do soluto é controlado pelas interações soluto‑solvente. A constanterepresenta a “facilidade” com que moléculas esparsas do soluto passam para a fase gasosa; diferente de , pode ser muito maior ou menor que .
Passo 5
Validade e interpretação física da Lei de Henry.
Quando é válida: quando é pequeno (componente
como soluto). Henry é uma lei de limite — ela define
Quando é válida: quando
Isto significa que a razão
tende para
quando a solução fica muito diluída. Uso prático: dissolução de gases em líquidos (por ex., oxigênio em água) ou presença de traços de um líquido em outro. Observação importante: existem várias convenções para
(unidades e referência), então sempre cheque a definição usada na tabela/curso.
Passo 6
Relação entre as duas leis — como se conectam nos limites.
Matematicamente, Raoult e Henry são formas parecidas, mas com constantes diferentes:
Matematicamente, Raoult e Henry são formas parecidas, mas com constantes diferentes:
Relação de limite: para um componente que se comporta idealmente como solvente, o limite em
recupera Raoult; para um componente em diluição, o limite
é Henry. Há também uma conexão via coeficiente de atividade na termodinâmica de soluções:
onde
é o coeficiente de atividade. Em particular,
onde
é o coeficiente de atividade no limite de diluição infinita. Isso mostra que
e
estão ligados pela não idealidade da solução.
Passo 7
Diferenças práticas e quando usar cada lei (regras de bolso para prova).
- Use Raoult se o componente for o solvente principal e a mistura for aproximadamente ideal (interações similares). Exemplos: solvente orgânico puro misturado com semelhante.
- Use Henry se o componente for presente em traço (diluído) — tipicamente gases dissolvidos em líquidos — ou se o problema mencionar explicitamente “Henry” ou tabelas de constantes de Henry.
- Atenção: para soluções reais com desvios, não aplique Raoult direta se houver grande diferença de interações; aí usa‑se a forma com
. - Dica prática para prova: identifique quem é solvente (maior
) e quem é soluto (menor ). Se pequeno → pensar em Henry; se perto de 1 e mistura aparentemente ideal → Raoult.
Passo 8
Desvios da idealidade (físico‑químico e consequências).
- Desvio negativo: as interações entre espécies diferentes são mais fortes do que entre iguais → vapor total menor que previsto por Raoult → possibilidade de formar azeótropos mínimos (baixa pressão total).
- Desvio positivo: interações entre diferentes são mais fracas → vapor total maior que previsto por Raoult → azeótropos máximos podem ocorrer.
Interpretação em termos de Henry: se o soluto tem forte afinidade pelo solvente,será muito maior ou muito menor que dependendo da convenção, e o soluto ficará mais ou menos solúvel do que numa mistura ideal.
Passo 9
Exemplo numérico simples para fixar (ilustrativo — contas pequenas, sem calculadora complicada).
Considere um componente com pressão de vapor do puro
.
Considere um componente
- Se
e a mistura é ideal, Raoult dá . - Se
(diluído) e a constante de Henry experimental for , Henry dá .
Comparação: na diluição Raoult daria, mas Henry prevê — ou seja, comportamento diferente porque as interações não seguem a suposição de Raoult no limite de baixa concentração.
Passo 10
Resumo final didático e dicas de memorização (para prova).
- Pense: Raoult → “componente majoritário/ideais/puro” e constante é a pressão de vapor do puro
. - Pense: Henry → “componente minoritário/diluído/gases solúveis” e constante é
(valor experimental no limite ). - Lembre-se da forma com coeficiente de atividade para generalizar:
e que . - Na prova: identifique quem é solvente/soluto; cheque se o enunciado dá
(puro) ou (Henry) — isso já indica qual lei usar.
Resposta
Semelhanças: ambas relacionam a pressão parcial
de um componente à sua fração molar líquida
por uma relação linear do tipo
; ambas são válidas a temperatura fixa e descrevem limites de comportamento da fase vapor sobre uma solução; ambas dependem de constantes que são funções da temperatura.
Diferenças: Raoult usa a constante (pressão de vapor do líquido puro) e é válida para componentes majoritários/solventes em misturas ideais (
); Henry usa a constante
(constante experimental no limite
) e é válida para componentes diluídos/solutos (
);
geralmente difere de
(exceto em comportamento ideal no limite apropriado) e as constantes têm definições/unidades que precisam ser checadas; desvios da idealidade são tratados por coeficientes de atividade com
e
.
Diferenças: Raoult usa a constante