Por que soluções salinas demoram mais a ferver e congelam abaixo de
?
Passo 1
O enunciado pergunta por que uma solução salina (isto é, água com sal dissolvido) demora mais a ferver e só congela abaixo de
. Para responder, precisamos recorrer às propriedades coligativas de soluções: diminuição da pressão de vapor, elevação do ponto de ebulição e depressão do ponto de congelamento.
Passo 2
Quando dissolvemos um soluto não volátil (como o cloreto de sódio) em água, a pressão de vapor da solução cai em relação à do solvente puro. Pela lei de Raoult:
em que
. Logo
.
Passo 3
A ebulição ocorre quando a pressão de vapor iguala a pressão externa (atmosférica). Como
é menor, é preciso aumentar a temperatura até que
o que exige
maior do que
. Por isso a solução ferve mais tarde (ou “demora mais” a ferver).
Passo 4
O congelamento se dá quando o potencial químico do líquido iguala o do sólido puro. A presença do soluto diminui o potencial químico (e, na prática, a tendência de formar cristais de gelo), de modo que é necessário resfriar abaixo de
para atingir o equilíbrio sólido–líquido. Quantitativamente, a depressão crioscópica é
em que
é a molalidade da solução e
a constante crioscópica da água.
Resposta
Como o sal abaixa a pressão de vapor da água, é preciso mais calor (temperatura mais alta) para atingir o ponto de ebulição, e maior resfriamento (temperatura mais baixa) para congelar.