Aula 31 - Propriedade Coligativas

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Química Geral Prof. Sofia Nikolaou 20 semestre de 2018 AULA 31 – Equilíbrios físicos – solubilidade – propriedades coligativas

P. Atkins & L. Jones, Princípios da Química, 5o edição, editora Bookman Capítulo 9

Brown, Química: uma ciência central, 13º edição Capítulo 13

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Do que se tratam as chamadas PROPRIEDADES COLIGATIVAS?

A presença de soluto ALTERA o equilíbrio entre duas fases da matéria

• Equilíbrio sólido-líquido • Equilíbrio líquido-vapor

Um líquido em uma solução (ou seja, misturado com um soluto) tem pontos de fusão (PF) e de ebulição (PE) diferentes do líquido puro. Tem também mudança na sua pressão de vapor

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Primeiro vamos analisar, do ponto de vista molecular, o que ocorre durante a formação de uma solução • SOLUBILIDADE: para que um sólido solubilize em um determinado solvente, as interações SOLUTO-SOLUTO que mantem a fase condensada unida (entalpia de rede, ou reticular, DHr) e algumas interações SOLVENTE-SOLVENTE precisam ser superadas e substituídas por novas interações SOLUTO-SOLVENTE

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Primeiro vamos analisar, do ponto de vista molecular, o que ocorre durante a formação de uma solução • SOLUBILIDADE: para que um sólido solubilize em um determinado solvente, as interações SOLUTO-SOLUTO que mantem a fase condensada unida (entalpia de rede, ou reticular, DHr) e algumas interações SOLVENTE-SOLVENTE (DHsolv) precisam ser superadas e substituídas por novas interações SOLUTO-SOLVENTE (DHsol) Quanto mais parecidas forem a natureza das interação soluto-solvente com as interações que sustentam a fase condensada, maior será a solubilidade de uma sólido IDEIA DE QUE “SEMELHANTE DISSOLVE SEMELHANTE”

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FORMAÇÃO DE SOLUÇÃO ELETROLÍTICA

POR QUE ALGUNS COMPOSTOS ORGÂNICOS SE DISSOLVEM EM ÁGUA?

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SOLUÇÃO SATURADA • Uma solução saturada contêm a quantidade máxima de soluto que é possível ser dissolvida em um determinado volume de solvente, em uma dada temperatura. (SOLUBILIDADE MOLAR) • Sabemos que uma solução está saturada quando o soluto dissolvido está em equilíbrio com seu sólido não dissolvido (corpo de chão ou corpo de fundo)

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Falando em temperatura – EFEITO DA TEMPERATURA NA DISSOLUÇÃO DE UM SOLUTO • Para a maioria dos sólidos, um aumento de temperatura significa aumento de solubilidade. • Por que, se vimos que o processo pode ser tanto endo quanto exotérmico...?

Não confundir velocidade de dissolução com aumento de solubilidade: a solubilidade aumenta quando o DHsol é positivo. Porém o aumento de T aumenta a velocidade com que uma quantidade de material é dissolvida, por que atua na quebra do retículo, processo SEMPRE endotérmico

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A DISSOLUÇÃO DO NaCl É ENDOTÉRMICA, MAS TB É ESPONTÂNEA, COMO SABEMOS. Por que?

ENTROPIA 1) Processo de quebra do retículo sólido aumenta a entropia do sistema 2) Processo de solvatação diminui a entropia do sistema

Na+ Cl-

Mg2+

Grandes; polarizam pouco as moléculas de água; esfera de solvatação menos organizada

pequenos; polarizam muito as moléculas de água; esfera de solvatação mais organizada

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E se o soluto for um gás? Um gás na superfície de um líquido se comporta como se você estivesse jogando pedras sobre a água

PRESSÃO

LEI DE HENRY: S = kH .PPARCIAL Valores tabelados Química Geral - Propriedades Coligativas - Prof. Sofia Nikolaou

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E se o soluto for um gás? Um gás na superfície de um líquido se comporta como se você estivesse jogando pedras sobre a água

TEMPERATURA

Não há um retículo a ser quebrado....a energia cinética é gasta no escape do gás do seio da solução Química Geral - Propriedades Coligativas - Prof. Sofia Nikolaou

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FINALMENTE AS PROPRIEDADES COLIGATIVAS • • • •

ABAIXAMENTO DA PRESSÃO DE VAPOR AUMENTO DO PONTO DE EBULIÇÃO ABAIXAMENTO DO PONTO DE CONGELAMENTO OSMOSE

CÁLCULOS DE CONCENTRAÇÃO:

Para gases: pressão parcial  Pparcial = xg. P Para soluções: por que molaridade não serve? Relacionada com volume de solvente. Volume é um parâmetro que se altera com a temperatura...! Concentração molal  molalidade = número de mols de soluto / massa de solvente (Kg) Química Geral - Propriedades Coligativas - Prof. Sofia Nikolaou

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PROPRIEDADES COLIGATIVAS – ABAIXAMENTO DA PRESSÃO DE VAPOR DO LÍQUIDO

Lei de Raoult  Psolução = Xsolvente . Psolvente

Valida para soluções ideias (LEI LIMITE)

Como a fração molar é sempre menor do que 1 na mistura, a pressão de vapor da solução é MENOR do que do solvente puro!

ANALOGIA COM OS GASES IDEAIS Química Geral - Propriedades Coligativas - Prof. Sofia Nikolaou

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PROPRIEDADES COLIGATIVAS – ABAIXAMENTO DA PRESSÃO DE VAPOR DO LÍQUIDO

BASE TERMODINÂMICA DG = DH - TDS Introdução do solvente AUMENTA A DESORDEM do sistemas

Diminui o valor de energia livre de gibbs da solução Como no equilíbrio DG = 0

A energia livre do vapor também deve diminuir!!!! Química Geral - Propriedades Coligativas - Prof. Sofia Nikolaou

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PROPRIEDADES COLIGATIVAS – AUMENTO DO PONTO DE EBULIÇÃO Grande diferença devido à grande diferença na “organização” da fase

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DG do vapor não é alterado

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PROPRIEDADES COLIGATIVAS – ABAIXAMENTO DA PRESSÃO DE VAPOR DO LÍQUIDO Pequena diferença devido à menor diferença na “organização” da fase

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DG do sólido não é alterado

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PROPRIEDADES COLIGATIVAS – QUANTITATIVAMENTE

DTebulição = PEsolução – PEsolvente = i . ke . m DTcongelmento = PCsolução – PCsolvente = - i . kc . m

i  fator de van´t Hoff i = 1 para soluto molecular i = 2 para NaCl E assim por diante

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