Propriedades coligativas das soluções

Em química, uma solução é uma mistura homogênea composta por duas ou mais substâncias. Pelo menos duas substâncias são necessárias para formar uma solução, o soluto e o solvente. O soluto é a substância que se dissolve no solvente. A solução resultante tem propriedades diferentes do solvente puro. Um grupo interessante dessas propriedades são chamadas de propriedades coligativas. A palavra "coligativa" vem da palavra latina "colligatus," que significa "ligado junto." É usada para descrever propriedades que se relacionam ao efeito coletivo das partículas de soluto em uma solução, em vez dos tipos específicos de partículas presentes nela.

As propriedades de fusão dependem apenas do número de partículas de soluto na solução, não de sua identidade. Essas propriedades são afetadas pela concentração de partículas de soluto. As principais propriedades de fusão incluem:

• Diminuição da pressão de vapor
• Elevação do ponto de ebulição
• Depressão do ponto de congelamento
• Pressão osmótica

Diminuição da pressão de vapor

Vamos começar com a diminuição da pressão de vapor. Quando um soluto não volátil é adicionado a um solvente, a pressão de vapor do solvente diminui. A pressão de vapor é a pressão de um vapor que está em equilíbrio com seu líquido. Quando você adiciona um soluto, o número de moléculas de solvente na superfície diminui porque parte da superfície é ocupada por partículas de soluto. Isso resulta em uma diminuição do número de moléculas de solvente escapando para a fase de vapor, o que reduz a pressão de vapor.

        P_solution = X_solvent * P_0_solvent
    

Onde: - P_solution é a pressão de vapor do solvente na solução. - X_solvent é a fração molar do solvente. - P_0_solvent é a pressão de vapor do solvente puro.

Exemplo visual:

Elevação do ponto de ebulição

Um aumento no ponto de ebulição é outra propriedade de fusão. Isso ocorre quando um soluto se dissolve em um solvente, causando um aumento em seu ponto de ebulição. Quanto mais partículas de soluto presentes, maior o ponto de ebulição. Isso ocorre porque a adição do soluto diminui a pressão de vapor do solvente, significando que uma temperatura mais alta é necessária para igualar a pressão de vapor à pressão atmosférica.

        ΔT_b = i * K_b * m
    

Onde: - ΔT_b é a alteração no ponto de ebulição. - i é o fator de Van Hoff, que indica o número de partículas em que o soluto se divide. - K_b é a constante ebuliométrica específica para cada solvente. - m é a molalidade da solução.

Exemplo de texto:

Se o sal for adicionado à água, seu ponto de ebulição aumenta. É por isso que o sal é frequentemente adicionado à água ao cozinhar. Isso faz com que a água ferva a uma temperatura mais alta e a comida cozinhe mais rápido.

Depressão do ponto de congelamento

A depressão do ponto de congelamento é semelhante à elevação do ponto de ebulição, mas em vez de fazer o solvente ferver a uma temperatura mais alta, o soluto faz com que o solvente congele a uma temperatura mais baixa. Quando um soluto se dissolve no solvente, ele desestabiliza a formação da fase sólida, portanto, uma temperatura mais baixa é necessária para alcançar o estado de congelamento.

        ΔT_f = i * K_f * m
    

Onde: - ΔT_f é a mudança no ponto de congelamento. - i é o fator de Van Hoff. - K_f é a constante crioscópica do solvente. - m é a molalidade da solução.

Exemplo visual:

Pressão osmótica

Osmose é o movimento de moléculas de solvente através de uma membrana semipermeável de uma solução menos concentrada para uma solução mais concentrada. A pressão necessária para parar esse fluxo é chamada de pressão osmótica. A pressão osmótica é outra propriedade coligativa que depende do número de partículas de soluto na solução.

        π = i * M * R * T
    

Onde: - π é a pressão osmótica. - i é o fator de Van Hoff. - M é a molaridade da solução. - R é a constante dos gases ideais. - T é a temperatura em Kelvin.

Exemplo de texto:

Você já se perguntou por que sua pele fica enrugada quando você fica na água por muito tempo? Isso acontece porque a água fora do seu corpo é menos concentrada do que os fluidos nas suas células. A osmose faz com que a água se mova para dentro das suas células, fazendo com que elas inchem e criem rugas.

Conclusão

Compreender as propriedades coligativas nos ajuda a explicar muitos fenômenos práticos do dia a dia, desde receitas culinárias até processos biológicos e aplicações industriais. Essas propriedades explicam como a presença e a concentração de partículas de soluto podem afetar significativamente o comportamento de uma solução. Seja diminuindo a pressão de vapor, aumentando o ponto de ebulição, abaixando o ponto de congelamento ou afetando a pressão osmótica, as propriedades coligativas desempenham um papel importante na compreensão da ciência por trás das soluções.

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