SOLUÇÕES – A SOLUÇÃO IDEAL E AS PROPRIEDADES COLIGATIVAS Conceitos importantes: Solução: É uma mistura homogênea entre duas espécies químicas dispersas em escala molecular, constituída por uma única fase. Não se percebe visualmente separação de fases entre os componentes da mistura. Solvente: Geralmente é o componente que se apresenta em maior proporção na solução; Soluto: Geralmente é a substância que está em menor proporção numa solução. As soluções podem ser gasosas, líquidas e sólidas. Gasosas: São formadas por gases ou vapores; Líquidas: São formadas por líquidos contendo sólidos, líquidos ou gases dissolvidos; Sólidas: São formadas por sólidos contendo sólidos, líquidos ou gases dissolvidos. Molalidade: Corresponde ao número de moles do soluto que existem numa solução em relação à massa do solvente (mol de soluto por kg de solvente). Usa-se a molalidade em cálculos envolvendo as propriedades coligativas porque esta é independente da temperatura.

SOLUÇÕES – A SOLUÇÃO IDEAL E AS PROPRIEDADES COLIGATIVAS Conceitos importantes: Solução ideal: Seguindo o exemplo dos gases ideais, as soluções também apresentam comportamento semelhante. Quando a pressão num gás real se aproxima de zero, o seu comportamento também se aproxima do comportamento ideal. Ao dissolver uma substância não volátil num líquido volátil, observa-se que a pressão de vapor p acima da solução, no equilíbrio, será menor que aquela do líquido puro. Se o soluto for do tipo não volátil, o vapor consiste apenas de solvente. Ao adicionar mais material não volátil no solvente a pressão na fase vapor decresce. Resumindo, ao dissolver um soluto não volátil num determinado solvente, este (o solvente) experimenta um abaixamento na sua pressão de vapor. Similar à lei de Dalton, se vários solutos estiverem presentes, o abaixamento da pressão de vapor dependerá da soma das frações molares dos vários produtos. O abaixamento não depende dos tipos de solutos presentes, mas da quantidade relativa de moléculas em relação ao solvente. Todas as soluções reais comportam-se de forma ideal à medida que a concentração do soluto se aproxima de zero.

SOLUÇÕES – A SOLUÇÃO IDEAL E AS PROPRIEDADES COLIGATIVAS Solvente puro Solução

SOLUÇÕES – A SOLUÇÃO IDEAL E AS PROPRIEDADES COLIGATIVAS Lei de Raoult: Essa lei estabelece que a pressão de vapor do solvente sobre uma solução é igual à pressão de vapor do solvente puro multiplicado pela fração molar do solvente na solução. O abaixamento da pressão de vapor é proporcional à fração molar do soluto. Seja x1 a concentração do solvente e x2 a concentração do soluto. Então: x1+x2=1 (1) Se x2 =0, p = po po é a pressão do vapor do solvente puro. ∆p = po − p = x2.po (2) p= po−po.x2=po(1−x2)=x1po (3) Por definição, solução ideal é aquela que obedece à lei de Raoult em todo o intervalo de concentrações que vai desde zero até um, em termos de fração molar.

SOLUÇÕES – A SOLUÇÃO IDEAL E AS PROPRIEDADES COLIGATIVAS Umidade relativa: é a razão entre a pressão parcial do vapor de água na mistura e a pressão de vapor da água na mesma temperatura: Seja x1 a concentração do solvente e x2 a concentração do soluto. Então: UR =p/po Ou, em termos percentuais: UR% =100%.p/po Sobre uma solução que obedeça a lei de Raoult: p=x1po UR=x1  A umidade relativa é igual a fração molar da água na solução.

SOLUÇÕES – A SOLUÇÃO IDEAL E AS PROPRIEDADES COLIGATIVAS São as propriedades que as soluções apresentam em função da quantidade de partículas não voláteis dissolvidas em relação a um solvente volátil. São: O abaixamento da pressão de vapor do solvente; O abaixamento da temperatura de solidificação; A elevação da temperatura de ebulição; A pressão osmótica. Essas propriedades não dependem do tipo de soluto, mas apenas da quantidade de soluto presente na solução, inclusive esta quantidade pode ser composta por vários solutos de natureza diversa, desde que não sejam voláteis.

SOLUÇÕES – A SOLUÇÃO IDEAL E AS PROPRIEDADES COLIGATIVAS O potencial químico numa solução líquida ideal: Uma solução ideal deve seguir a Lei da Raoult em todo o intervalo de concentrações desde 0% até 100%. Um solvente ideal se estiver em equilíbrio com o seu vapor, considerando a sua concentração, deve também ter seu potencial químico em ambas as fases, iguais em valor, tal que:

SOLUÇÕES – A SOLUÇÃO IDEAL E AS PROPRIEDADES COLIGATIVAS Kf=RMTo/Sfus M é a massa molar em kg/mol

SOLUÇÕES – A SOLUÇÃO IDEAL E AS PROPRIEDADES COLIGATIVAS Abaixamento crioscópico – Exemplo de Aplicação: A temperatura de congelamento é uma característica importante de alguns produtos naturais, como sucos de frutas, leite, soluções, que pode ser medida para conferir ao produto um aval de qualidade. No caso do leite, por exemplo, à medida que se adiciona água ao leite, o ponto de congelamento que normalmente deve ser em torno de −0,53ºC tende a se aproximar de 0ºC. Assim, um leite integral tem um índice crioscópico entre 530 e 540, correspondendo ao ponto de congelamento de −0,53 a −0,55ºC, enquanto que um leite que apresente um índice crioscópico igual a 400 teve uma quantidade de água adicionada, que pode ser determinada. Para determinar a quantidade de água no leite, basta uma regra de três, estabelecendo a relação de 100% de leite para 540. A diferença obtida da crioscopia de um leite qualquer com o valor 540 é proporcional à quantidade de água adicionada em %. Imagine um leite com um índice crioscópico de 510. Se 540 está para 100%, 540−510=30 vai estar para 5,55% de água adicionada.

SOLUÇÕES – A SOLUÇÃO IDEAL E AS PROPRIEDADES COLIGATIVAS No Castellan, Keb=Kb=RMTo/Svap

SOLUÇÕES – A SOLUÇÃO IDEAL E AS PROPRIEDADES COLIGATIVAS Elevação ebulioscópica – Aplicação A temperatura de ebulição também é outra importante propriedade. Se a substância for pura, o valor de temperatura se mantém constante durante todo o processo de evaporação, até a última gota. Se o material sendo evaporado não for uma substância pura, o valor da temperatura sofre um acréscimo à medida que a mistura for ficando concentrada. No preparo de doces, balas, xaropes, etc., este parâmetro é muito importante na determinação do ponto do preparo, de forma a ter sempre a mesma concentração de sólidos.

SOLUÇÕES – A SOLUÇÃO IDEAL E AS PROPRIEDADES COLIGATIVAS Equação de van’t Hoff _ c concentração molar do soluto em mol/m3

SOLUÇÕES – A SOLUÇÃO IDEAL E AS PROPRIEDADES COLIGATIVAS Efeito da pressão osmótica em uma célula:

SOLUÇÕES – A SOLUÇÃO IDEAL E AS PROPRIEDADES COLIGATIVAS Osmose reversa A concentração de muitos sucos de frutas ou soro de leite ou até mesmo a obtenção de água potável a partir de água do mar pode ser efetivada pelo emprego dos processos de osmose reversa, onde se aplica à solução a ser concentrada uma pressão superior à pressão osmótica, forçando assim, a saída de solvente da solução através de uma película semi-permeável. Este processo é o inverso da osmose, que força a passagem do solvente através da membrana até as concentrações ficarem iguais.