Qual o significado físico-químico da propriedade volume parcial molar? Ela pode apresentar valores negativos? Discuta também o seu significado usando o comportamento molecular como base de argumentação.
Passo 1
O enunciado pede para explicarmos o significado físico-químico do volume parcial molar, verificar se ele pode ser negativo e discutir seu significado a partir do comportamento molecular. O conteúdo requerido é termodinâmica de soluções, em especial a propriedade intensiva “volume parcial molar” definida por derivadas parciais.
Passo 2
Definimos o volume parcial molar de um componente
na mistura pela derivada
Isto significa que
é a variação do volume total
quando se adiciona um mol de
, mantendo temperatura
, pressão
e as quantidades dos demais componentes
constantes.
Passo 3
Fisicamente,
representa o “espaço efetivo” ocupado por um mol de
dentro da solução, considerando não só o próprio volume intrínseco da substância, mas também o rearranjo do solvente ou de outros solutos provocado pela inserção de
. Se
for maior que o volume molar puro de
, isso indica expansão da rede molecular; se for menor, indica contração ou reorganização mais compacta.
Passo 4
Sim,
pode ser negativo. Em certas soluções, especialmente de eletrólitos fortes ou compostos que formam ligações de hidrogênio com o solvente, a interação soluto–solvente puxa moléculas vizinhas para perto do íon ou molécula adicionada, diminuindo o volume total.
Do ponto de vista molecular, íons altamente polarizantes formam “capas de solvatação” muito compactas em volta, reduzindo distâncias intermoleculares e provocando contração do volume global, o que se reflete em .
Do ponto de vista molecular, íons altamente polarizantes formam “capas de solvatação” muito compactas em volta, reduzindo distâncias intermoleculares e provocando contração do volume global, o que se reflete em
Passo 5
Como resultado, o valor de
incorpora tanto o volume intrínseco de
quanto o efeito das forças intermoleculares sobre o arranjo de vizinhança. Valores negativos indicam forte atração e empacotamento adicionais, enquanto valores positivos indicam empurrões ou expansões na estrutura da solução.
Resposta
O volume parcial molar de um componente
,
, representa o incremento de volume ao adicionar um mol de
à solução, já incluindo o rearranjo do solvente e dos demais solutos. Ele pode ser negativo em sistemas que exibem contração de volume, o que ocorre quando interações fortes (por exemplo, solvatação intensa ou ligações de hidrogênio) aproximam as moléculas vizinhas e geram um arranjo molecular mais compacto.