Resumo de quimica: Propriedades Coligativas

O estudo das propriedades coligativas abrange as mudanças físicas que ocorrem quando adicionamos um soluto não volátil a um solvente. As propriedades coligativas não dependem da natureza do soluto, mas apenas do número de partículas presentes (moléculas ou íons).

Antes de estudar as propriedades coligativas, precisamos nos lembrar de dois conceitos importantes: pressão de vapor e temperatura de ebulição.

Pressão de vapor

Pressão máxima de vapor é a pressão exercida por moléculas de um líquido quando as velocidades de evaporação e de condensação desse líquido são iguais.

Temperatura de ebulição

Sabemos que temperatura de ebulição é a temperatura em que o líquido passa do estado líquido para o estado gasoso. Para que isso ocorra é necessário que a pressão de vapor do líquido se iguale à pressão atmosférica.

Propriedades coligativas

Neste resumo vamos estudar três propriedades coligativas: tonoscopia, ebulioscopia e crioscopia.

Tonoscopia

É o estudo do abaixamento da pressão de vapor de um líquido quando adicionamos um soluto não volátil a esse solvente.  Podemos pensar simplificadamente que as moléculas do soluto dissolvidas “dificultam” a evaporação das moléculas do solvente. Isso faz com que a pressão de vapor diminua.

Ebulioscopia

O efeito ebulioscópico ocorre quando a temperatura de ebulição de um líquido aumenta quando adicionamos um soluto não volátil. Esse aumento de temperatura é uma consequência do abaixamento da pressão de vapor (tonoscopia).

Quanto menor a pressão de vapor, maior será a diferença entre a pressão de vapor e a atmosférica. Então mais energia terá que ser fornecida para o líquido entrar em ebulição.

Crioscopia

É o ramo que estuda o abaixamento da temperatura de congelamento de um solvente quando adicionamos um soluto não volátil.

Soluto molecular x soluto iônico

Quando adicionamos um soluto não volátil molecular, os efeitos coligativos apresentados acima (tonoscopia, ebulioscopia e crioscopia) serão dependentes apenas do número de moléculas do soluto, independentemente da sua natureza.

No entanto, quando adicionamos um soluto não volátil iônico os efeitos coligativos serão dependentes da concentração de íons dissolvidos.

Por exemplo, se dissolvermos 1 mol de NaCl em água, teremos um mol de Na⁺ e 1 mol de Cl^– dissolvidos. Já se dissolvermos 1 mol de CaCl₂ em água, teremos 1 mol de Ca²⁺ e 2 mols de Cl^–.

Por esse motivo dizemos que as propriedades coligativas dependem do número de partículas (moléculas ou íons) e não apenas da concentração molar.

Diagrama de fases

Um diagrama de fases é um gráfico de pressão em função da temperatura de uma determinada substância. Conhecendo o diagrama de fases de uma substância podemos prever seu estado físico bem como as condições necessárias para que ocorra a mudança de estado.

No estudo das propriedades coligativas, usa-se muito o diagrama de fases para comparar os efeitos da adição de um soluto em um solvente.

A figura acima representa um típico diagrama de fases. O diagrama é formado por três curvas: sublimação, fusão e condensação.

Se uma substância estiver em condições de temperatura e pressão que coincidam com uma dessas curvas: significa que a substância coexiste nos dois estados físicos.

Um ponto de muito importante no diagrama de fases é o chamado ponto triplo. Nele, a substância coexiste  nos três estados físicos. Para o caso da água, o ponto triplo tem aproximadamente uma pressão de 0,006 atm e temperatura de 0,01^oC.

Além disso, o gráfico também traz as regiões que representam as condições de temperatura e pressão onde a substância se encontra nos estados sólido, líquido e gasoso.