O que são Propriedades Coligativas?

Conheça as quatro Propriedades Coligativas que podem cair na sua prova de Química do vestibular e prepare-se para gabaritar sua prova!

As propriedades coligativas envolvem a adição de um soluto não volátil em um solvente, que na maioria das vezes é a água.
As propriedades coligativas envolvem a adição de um soluto não volátil em um solvente, que na maioria das vezes é a água.

Um efeito coligativo é uma modificação que ocorre em certas propriedades de um solvente quando adicionamos nele um soluto não-volátil. Essa modificação só depende do número de partículas (moléculas ou íons) dissolvidas – e não de suas naturezas. Usamos a expressão soluto não-volátil quando o ponto de ebulição do soluto for superior ao do solvente.

Em virtude de os efeitos coligativos dependerem do número de partículas presentes, e não da natureza dessas partículas (um mol de íons exerce o mesmo efeito que um mol de moléculas), o efeito será proporcional ao número de íons originados por fórmula do composto iônico (para solutos iônicos).

Em síntese, faz-se necessário que o leitor considere a seguinte situação:
a) Compostos moleculares, quando em solução, apresentaram o número de partículas dispersas igual à quantidade molar dos compostos dissolvidos.

b) Compostos iônicos, quando em solução, apresentaram o número de partículas dispersas igual à quantidade molar dos íons dissolvidos.

Exemplo:
Para estudar tais propriedades, vamos a algumas definições fundamentais:

Solução – são misturas homogêneas em que uma substância (em estado sólido, líquido – e até mesmo gasoso) é dissolvida num líquido.

Solvente – é normalmente o componente – líquido – de uma solução que dissolve um soluto.

Soluto – é normalmente o componente de uma solução que é dissolvido por um solvente.

Pressão máxima de vapor – é a pressão do equilíbrio entre duas fases (líquido e vapor) medidas a 20° C. A pressão de vapor varia com a temperatura.

Ebulição – quando a pressão máxima de vapor se iguala à pressão atmosférica (o líquido ferve) a uma certa temperatura. A adição de solutos pode modificar essa temperatura.

Congelamento – é a temperatura de passagem do estado líquido para o estado sólido.

Osmose – é a passagem de um solvente de uma solução menos concentrada para uma mais concentrada através de uma membrana semipermeável.

Efeitos coligativos

Pressão de vapor ou efeito tonoscópico

O efeito tonoscópico é a diminuição da pressão de vapor de um líquido quando um soluto não volátil é adicionado a ele.

Tonoscopia
Tonoscopia

Podemos afirmar que o soluto dificulta a evaporação do solvente. Em síntese, com a adição de partículas de soluto (íons ou moléculas) intensificam-se as forças atrativas moleculares e, consequentemente, a pressão de vapor do solvente diminui.

Com a adição de partículas de soluto (íons ou moléculas) intensificam-se as forças atrativas moleculares e, consequentemente, a pressão de vapor do solvente diminui.
Com a adição de partículas de soluto (íons ou moléculas) intensificam-se as forças atrativas moleculares e, consequentemente, a pressão de vapor do solvente diminui.

O abaixamento relativo da pressão máxima de vapor é representado pela relação ΔP/P~2~ e pode ser calculado por meio da fórmula:
Soluções moleculares: ΔP/P~2~ = Kt . M

Soluções iônicas: ΔP/P2 = Kt . M . i
Em que:

ΔP/P~2~ = abaixamento relativo da pressão máxima de vapor;

ΔP = abaixamento absoluto da pressão máxima de vapor;

P~2~ = pressão de vapor do solvente;

Kt = constante tonoscópica;

M = concentração em mol/L (em quantidade de matéria da solução);

i = fator de Van’t Hoff.

Ponto de ebulição ou efeito ebulioscópico

O efeito ebulioscópico é o aumento do ponto de ebulição de um líquido quando adicionamos um soluto não volátil a ele.

Ebulioscopia
Ebulioscopia

Quanto maior o número de partículas de soluto, maior o número interações soluto-solvente e, consequentemente, menor a tendência de escape das moléculas de solvente para o estado gasoso.

Ao adicionarmos açúcar à água de preparo do café, aumentamos a temperatura de ebulição da água. A interpretação simples seria dizer que água com açúcar irá demorar mais a ferver. Quanto maior for a quantidade de soluto, maior será o efeito. Qualquer dona de casa sabe dizer qual queimadura é mais dolorida: a causada por água quente ou por melado (água com açúcar).

O aumento do ponto de ebulição pode ser calculado por meio da fórmula:

Soluções moleculares: ΔtE = KE. W
Soluções iônicas: ΔtE = KE. W . i

Em que:
Δt~E~ = elevação do ponto de ebulição;
KE = constante ebulioscópica;
W = molalidade (massa molecular do solvente / 1000). No caso de soluções aquosas diluídas, é igual à molaridade.

Ponto de fusão ou efeito crioscópico

O efeito crioscópico é a diminuição do ponto de congelamento de um líquido quando um soluto não volátil é adicionado a ele.

Crioscopia
Crioscopia

Exemplos de aplicação desse efeito podem ser observados na fabricação de sorvete e na adição de etilenoglicol em radiadores de automóveis, para evitar seu congelamento (em regiões onde as temperaturas estão abaixo de 0 ºC). Nas regiões polares, a água não congela por causa da presença de elevada quantidade de sais dissolvidos, principalmente NaCl.

A diminuição do ponto de congelamento pode ser calculado por meio da fórmula:

Soluções moleculares: Δt~C~ = KC. W
Soluções iônicas: Δt~C~ = K~C~. W . i

Em que:
Δt~C~ = diminuição do ponto de congelamento;
K~C~ = constante crioscópica.

O naftaleno (C~10~H~8~) funde a 80,1ºC e este ponto de fusão é abaixo de 70,0ºC quando 1 mol de soluto está dissolvido em 1000,0 g de naftaleno. Não apenas o abaixamento do ponto de congelamento para o naftaleno é maior do que para a água, mas também muitas substâncias insolúveis na água são solúveis no naftaleno. Isto significa que ele pode ser usado como solvente para determinações de peso molecular.

Pressão osmótica ou efeito osmoscópico

O efeito osmótico consiste na variação da pressão osmótica entre duas soluções separadas entre si por uma membrana semipermeável (m.s.p.) ou de uma solução com o solvente puro. Em resumo, a pressão osmótica é aquela pressão exercida pelo solvente contra a m.s.p. para que ocorra a osmose. Uma membrana semipermeável deve permitir apenas a passagem de solvente (ex.: citoplasma, papel celofane). A passagem de solvente através da membrana ocorre até que as soluções se tornem isotônicas, isto é, exerçam a mesma pressão osmótica.

Pressão osmótica
Pressão osmótica

Uma membrana semipermeável é uma barreira fina que permite a passagem de certas espécies atômicas, mas de outras não. Neste caso, ela permite a passagem de moléculas do solvente em ambas as direções, mas é impermeável para partículas de soluto).

Deparamos com exemplos deste efeito todos os dias. Quando adicionamos açúcar à salada de frutas, verificamos o aumento no volume do caldo. Da mesma forma, o charque é preparado pela adição de sal sobre a carne, o que provoca a sua desidratação.
A pressão osmótica (π) pode ser calculada por meio da fórmula:

Soluções moleculares: π = M . R . T

Soluções iônicas: π = M . R . T . i
Em que:

M = concentração em quantidade de matéria (molaridade) da solução (mol/L);

R = constante universal dos gases perfeitos, que é igual a 0,082 atm . L. mol-1. K-1 ou 62,3 mm Hg L. mol-1. K-1;

T = temperatura absoluta, dada em Kelvin;

i = fator de Van’t Hoff.

Exercícios

1. (Ita 2004) São preparadas duas misturas: uma de água e sabão e a outra de etanol e sabão. Um feixe de luz visível incidindo sobre essas duas misturas é visualizado somente através da mistura de água e sabão. Com base nestas informações, qual das duas misturas pode ser considerada uma solução? Por quê?

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2. (Pucsp 2005) Osmose é a difusão do solvente através de uma membrana semipermeável do meio menos concentrado para o meio mais concentrado. A pressão osmótica (™) de uma determinada solução é a pressão externa a qual essa solução deve ser submetida para garantir o equilíbrio osmótico com o solvente puro. A osmose é uma propriedade coligativa, ou seja, depende somente do número de partículas dispersas em solução e não da natureza do soluto. Preparou-se as seguintes soluções aquosas:

Solução 1 – HCl (aq) 0,01 mol/L;
Solução 2 – H~3~CCOOH(aq) 0,01 mol/L;
Solução 3 – C~6~H~12~O~6~ (aq) 0,01 mol/L;
Solução 4 – MgCl~2~ (aq) 0,01 mol/L.
Considerando-se a natureza dessas soluções, pode-se concluir a respeito de suas pressões osmóticas que
a) π3 < π1 = π2 < π4
b) π4 < π3 < π2 < π1
c) π2 = π3 < π4 = π1
d) π1 = π2 = π3 < π4
e) π3 < π2 < π1 < π4

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3. (Ita 2005) Dois frascos abertos, um contendo água pura líquida (frasco A) e o outro contendo o mesmo volume de uma solução aquosa concentrada em sacarose (frasco B), são colocados em um recipiente que, a seguir, é devidamente fechado. É CORRETO afirmar, então, que, decorrido um longo período de tempo,

a) os volumes dos líquidos nos frascos A e B não apresentam alterações visíveis.
b) o volume do líquido no frasco A aumenta, enquanto que o do frasco B diminui.
c) o volume do líquido no frasco A diminui, enquanto que o do frasco B aumenta.
d) o volume do líquido no frasco A permanece o mesmo, enquanto que o do frasco B diminui.
e) o volume do líquido no frasco A diminui, enquanto que o do frasco B permanece o mesmo.

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4. (UFC-CE) Durante o processo de produção da “carne de sol” ou “carne-seca”, após imersão em salmoura (solução aquosa saturada de cloreto de sódio), a carne permanece em repouso em um lugar coberto e arejado por cerca de três dias. Observa-se que, mesmo sem refrigeração ou adição de qualquer conservante, a decomposição da carne é retardada. Assinale a alternativa que relaciona corretamente o processo responsável pela conservação da “carne de sol”.
a) Formação de ligação hidrogênio entre as moléculas de água e os íons Na+ e Cl–.
b) Elevação na pressão de vapor da água contida no sangue da carne.
c) Redução na temperatura de evaporação da água.
d) Elevação do ponto de fusão da água.
e) Desidratação da carne por osmose.

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5. (VUNESP/96 – Conhec. Gerais) Comparando-se os pontos de congelação de três soluções aquosas diluídas de KNO~3~, MgSO~4~ e Cr(NO~3~)~3~, de mesma concentração em mol/L, verifica-se que:

a) as três soluções têm o mesmo ponto de congelação.
b) os pontos de congelação decrescem na seguinte ordem: KNO~3~ < MgSO~4~ < Cr(NO~3~)~3~.
c) a solução de Cr(NO~3~)~3~ tem ponto de congelação mais baixo que as soluções dos outros dois sais.
d) o ponto de congelação de cada solução depende de seu volume.
e) as três soluções têm pontos de congelação maiores que o da água.

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Gabarito

1. A mistura de etanol e sabão pode ser considerada uma solução.
2. E
3. C
4.E
5. C

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