Propriedades coligativas

Definição

Propriedades coligativas de soluções são propriedades que dependem da concentração de moléculas de soluto ou íons, mas não da identidade do soluto.

As propriedades coligativas incluem: redução da pressão de vapor, elevação do ponto de ebulição, depressão do ponto de congelamento e pressão osmótica.

Propriedades coligativas são as mudanças físicas que resultam da adição de soluto a um solvente.

As propriedades coligativas dependem de quantas partículas de soluto estão presentes, bem como da quantidade de solvente, mas NÃO dependem do tipo de partículas de soluto, embora dependam do tipo de solvente.

Propriedades que dependem da concentração de partículas (moléculas, íons, etc.) presentes em uma solução, e não da natureza das partículas.

Exemplos de propriedades coligativas são pressão osmótica, redução da pressão de vapor, depressão do ponto de congelamento e elevação do ponto de ebulição.

O que são propriedades coligativas?

Uma propriedade coligativa é uma característica descritiva usada em química de solução. Mais simplesmente, as propriedades coligativas são aquelas propriedades da solução que dependem do número de moléculas de soluto em uma determinada solução, mas não da identidade dessas moléculas de soluto.

Existem apenas algumas propriedades da solução que são coligativas: pressão de vapor, elevação do ponto de ebulição, depressão do ponto de congelamento e pressão osmótica.

Propriedades coligativas são definidas apenas para soluções ideais.

Em química, as soluções são definidas como consistindo em um soluto, ou a substância dissolvida, e um solvente, ou a substância dissolvente.

Por exemplo, se um pouco de sal de cozinha for dissolvido em água, o sal é o soluto e a água é o solvente.

As propriedades coligativas dessa solução são propriedades que dependem apenas do número de moléculas de sal ou da razão entre o número de moléculas de sal e o número de moléculas de solvente.

As propriedades coligativas da solução não dependem do fato de que o soluto é sal ou de qualquer uma das características do sal. Uma propriedade coligativa é uma propriedade que para qualquer solução se comportará da mesma maneira, quer a solução contenha sal, açúcar ou qualquer outro soluto possível.

Das quatro propriedades coligativas da solução, a pressão de vapor, a elevação do ponto de ebulição e a depressão do ponto de congelamento estão intimamente relacionadas.

A pressão de vapor como uma propriedade coligativa é descrita pela lei de Raoult.

A lei de Raoult basicamente afirma que para uma solução ideal, a pressão de vapor da solução total depende da pressão de vapor de cada um dos componentes químicos, bem como da fração molar de cada um dos componentes químicos em solução. De forma mais prática, essa relação significa que, conforme um soluto é adicionado a uma solução, a mudança na pressão de vapor depende apenas da proporção de soluto para moléculas de solvente. Mais uma vez, por ser uma propriedade coligativa, a mudança na pressão de vapor não depende da identidade do soluto a ser adicionado.

A elevação do ponto de ebulição e a depressão do ponto de congelamento são propriedades coligativas que mudam em conjunto com as mudanças na pressão de vapor. Quando um soluto é adicionado à solução, os solutos reduzem a pressão de vapor do solvente. A mudança na pressão causa um aumento correspondente no ponto de ebulição e uma diminuição no ponto de congelamento da solução. Em outras palavras, quando um soluto é adicionado a uma solução, a solução agora irá ferver em uma temperatura mais alta e congelar em uma temperatura mais baixa.

A pressão osmótica é a quarta propriedade coligativa da solução. A osmose é definida como o movimento das moléculas de solvente através de uma membrana semipermeável em uma área que contém um número maior de moléculas de soluto. A pressão osmótica é a quantidade de pressão que precisa ser aplicada a um lado da membrana semipermeável para evitar que o solvente flua através dela.

A pressão osmótica de uma solução ideal a uma temperatura constante é proporcional à concentração de soluto, ou dito de outra forma, depende apenas do número de moléculas de soluto.

Propriedades coligativas de solução podem parecer complexas de definir, no entanto, elas podem ser intuitivamente compreendidas por meio de alguns exemplos comuns.

Muitos cozinheiros adicionam sal a uma panela cheia de água ao cozinhar o macarrão, o que faz com que o macarrão cozinhe mais rapidamente. Esta ação tira proveito de uma propriedade coligativa.

A adição do sal aumenta o ponto de ebulição da água, o que permite que a massa cozinhe mais rapidamente em uma temperatura de água mais alta.

A depressão do ponto de congelamento também é comumente aproveitada pelos chefs. O açúcar e o sal como solutos ajudam o sorvete a congelar. O açúcar do sorvete afeta a temperatura na qual o sorvete congela, e a água salgada ao redor do recipiente cria um ambiente mais frio no qual o sorvete congela mais rapidamente.

Propriedades coligativas – Solução

Uma propriedade coligativa é uma propriedade de uma solução que depende da razão entre o número total de partículas de soluto (na solução) e o número total de partículas de solvente.

As propriedades coligativas não dependem da natureza química dos componentes da solução. Assim, as propriedades coligativas podem ser associadas a várias quantidades que expressam a concentração de uma solução, como molaridade, normalidade e molalidade.

As quatro propriedades coligativas que podem ser exibidas por uma solução são:

Elevação do ponto de ebulição
Depressão do ponto de congelamento
Redução relativa da pressão de vapor
Pressão osmótica

A palavra “coligativo” foi adaptada ou tirada da palavra latina “colligatus” que se traduz como “unidos”.

No contexto da definição de uma solução, as propriedades coligativas nos ajudam a entender como as propriedades da solução estão ligadas à concentração de soluto na solução.

Propriedade coligativa – Química

Propriedade coligativa, em química, qualquer propriedade de uma substância que depende ou varia de acordo com o número de partículas (moléculas ou átomos) presentes, mas não depende da natureza das partículas.

Os exemplos incluem a pressão de um gás ideal e a depressão do ponto de congelamento de um solvente causada por partículas dissolvidas.

O que é depressão do ponto de congelamento?

Uma depressão do ponto de congelamento ocorre quando o ponto de congelamento normal de um líquido é baixado além do normal pela adição de um soluto. Todo líquido tem um ponto de congelamento normal; por exemplo, água pura congela a zero graus Celsius.

O sal na água do mar leva a água do mar a um ponto de congelamento mais baixo do que o da água pura; a água do mar ainda pode congelar, no entanto, as temperaturas em que isso ocorre são mais baixas do que as águas de uma fonte de água pura. Esse fato é o que possibilita a confecção de sorvete em freezers de sorvete, quando a vasilha de metal do meio é cercada por gelo salgado.

O derretimento do gelo pelo sal-gema permite que a mistura do sorvete perca calor para a água gelada circundante e, assim, congela o sorvete.

Os cientistas notaram que a quantidade de soluto adicionada a um líquido é diretamente proporcional à depressão do ponto de congelamento que é alcançada.

Não apenas as moléculas em uma solução congelam em uma temperatura mais baixa, mas o resfriamento até um ponto de congelamento ocorre em um ritmo mais moderado do que em líquidos puros.

A capacidade de depressão do ponto de congelamento de uma solução é a base para o uso de sal ou areia em estradas geladas no inverno. As moléculas de sal ou areia, espalhadas pelas estradas, misturam-se com o gelo e causam o derretimento, o que é particularmente útil para o gelo preto que é tão perigoso para os veículos.

A disseminação intensa de sal pode reduzir a depressão do ponto de congelamento a até -18 graus Celsius.

Quando o sal é espalhado sobre o gelo, ocorre um intercâmbio químico entre as moléculas. As moléculas da superfície do gelo começam a escapar para a água que derrete e as moléculas da superfície da água ficam presas nas moléculas da superfície da água. Essa mudança entre as moléculas causa flutuações nas temperaturas de cada uma, que gradualmente aquecem e derretem o gelo restante à medida que as moléculas que escapam derretem e aumentam de velocidade. A mistura adicionada de sal introduz moléculas de matéria estranha que não se acumulam facilmente em um sólido e aceleram a liquefação.

Por esse motivo, qualquer substância estranha – álcool, açúcar ou sal – introduzida teria o mesmo efeito, embora o sal esteja amplamente disponível e seja mais barato de usar.

Uma depressão do ponto de congelamento é a intenção de adicionar anticongelante aos radiadores de veículos automotores. A adição de etilenoglicol, um ingrediente anticongelante principal, cria uma solução com água. Pessoas em diferentes climas frios podem usar diferentes porcentagens de anticongelante na água para atingir diferentes depressões; no entanto, quando há mais anticongelante na água do que o contrário, ocorre o efeito oposto e os pontos de congelamento aumentam em vez de diminuir.

Recomenda-se que as laterais do frasco do anticongelante sejam lidas para determinar as melhores porcentagens para uso em climas específicos.

O que é elevação do ponto de ebulição?

A elevação do ponto de ebulição é o efeito que ocorre quando um material é dissolvido em uma solução pura, causando um aumento no ponto de ebulição da mistura.

O soluto, o material a ser dissolvido, é adicionado à solução pura, chamada de solvente, o que reduz a pressão de vapor da mistura. Reduzir a pressão de vapor da mistura significa que é preciso mais energia para a mistura ferver, o que resulta em um ponto de ebulição mais alto da mistura.

Cada produto químico tem uma mudança mensurável no ponto de ebulição para misturas com diferentes solventes. Essa quantidade mensurável é conhecida como constante de elevação do ponto de ebulição molal ou constante de elevação molal. Se a concentração do produto químico na mistura for conhecida ou medida, essa concentração pode ser multiplicada pela constante de elevação molal e pode-se calcular a elevação do ponto de ebulição resultante e compará-la aos valores medidos.

A constante de elevação molal também pode ser usada para determinar a concentração de soluto em uma mistura medindo o ponto de ebulição da mistura e dividindo a elevação do ponto de ebulição do solvente pela constante de elevação molal.

Uma aplicação comum e útil da elevação do ponto de ebulição é adicionar anticongelante, normalmente etilenoglicol, aos sistemas de refrigeração de automóveis. Etilenoglicol é adicionado em uma concentração de 50 por cento em volume à água no radiador do automóvel para evitar o congelamento, mas a elevação do ponto de ebulição da solução resultante é um benefício.

A água ferve a 100 ° Celsius; a mistura de etilenoglicol e água ferve a 107,2 ° Celsius e ainda mais quando o sistema de refrigeração está pressurizado, o que é normal para sistemas de refrigeração automotivos.

Os cozinheiros têm aproveitado a elevação do ponto de ebulição há séculos. Adicionar sal à água aumenta o ponto de ebulição da mistura, o que resulta em tempos de cozimento mais rápidos. A água do mar do oceano, que contém cerca de 3,5 por cento do total de sais, ferve a 102,5 ° Celsius. Esta talvez não seja uma grande diferença da água pura, mas cozinhar mais rápido geralmente é o preferido pelos cozinheiros.

A elevação do ponto de ebulição resultante de uma mistura é um fator da constante do ponto de ebulição molal, portanto, o ponto de ebulição de uma mistura continuará a aumentar à medida que mais soluto é adicionado à mistura. Isso resulta da redução da pressão de vapor do solvente à medida que suas moléculas são aprisionadas pelo soluto.

Existem limites práticos para a elevação do ponto de ebulição em aplicações industriais e de consumo.

No resfriamento automotivo, por exemplo, o ponto de ebulição do etilenoglicol puro é 197 ° Celsius, o que pode ser visto como uma vantagem.

A viscosidade, ou espessura, do etilenoglicol puro em temperaturas mais frias torna seu uso impraticável, no entanto, porque a 4,4 ° Celsius o etilenoglicol puro tem uma espessura medida que é sete vezes maior do que 50 por cento de etilenoglicol. e solução de água.

Fonte: www.chem.fsu.edu/chem.libretexts.org/ch302.cm.utexas.edu/ecampusontario.pressbooks.pub/science.sciencemag.org/www.wisegeek.org/chemed.chem.purdue.edu/hyperphysics.phy-astr.gsu.edu