O que são propriedades coligativas?
As propriedades coligativas são as propriedades de um solvente que são modificadas pela adição de um soluto não volátil. Essa influência não depende da natureza do soluto e sim da quantidade de partículas presentes na solução, ou seja, depende da concentração do soluto.
Mas afinal, o que é um soluto não volátil? O soluto não volátil é um soluto que apresenta um ponto de ebulição muito alto sendo difícil evaporar e que podem ser moleculares como o açúcar ou iônicos como é o caso do sal.
Ao analisar o solvente puro e a solução formada pela adição do soluto verificam-se mudanças no comportamento do líquido. O solvente puro apresenta algumas características próprias, e em solução, essas propriedades se diferem. A mudança dessas propriedades pela presença do soluto são as propriedades coligativas.
Quais são os tipos de propriedades coligativas?
Existem quatro propriedades coligativas principais, sendo: tonoscopia ou tonometria, ebulioscopia ou ebuliometria, crioscopia ou criometria e osmose.
Tonoscopia ou tonometria
A tonoscopia ou tonometria corresponde ao processo de abaixamento da pressão de vapor. Desse modo, o efeito tonoscópico é a diminuição da pressão de vapor do solvente (líquido) ao adicionar o soluto não volátil à ele.
Imagine uma solução formada por água e açúcar. Ambas as moléculas são moléculas polares e devido a essa semelhança na estrutura, o açúcar acaba se dissolvendo na água. Com isso, as moléculas das duas substâncias interagem entre si umas com as outras por conta das interações intermoleculares de atração. Essas interações dificultam a passagem das moléculas de água da superfície do líquido para o estado de vapor à mesma temperatura e assim, a pressão de vapor diminui.
A diminuição da pressão máxima de vapor pode ser calculada pelas seguintes fórmulas:
- Soluções moleculares: ΔP/P2 = Kt . M
- Soluções iônicas: ΔP/P2 = Kt . M . i
Nessas equações, temos:
- ΔP/P2 = abaixamento relativo da pressão máxima de vapor;
- ΔP = abaixamento do valor absoluto da pressão máxima de vapor;
- P2 = pressão de vapor do solvente;
- Kt = constante tonoscópica;
- M = concentração da solução em mol/L;
- i = fator de van’t hoff (fator de correção em cálculos que determinam os efeitos coligativos das soluções iônicas)
Ebulioscopia ou ebuliometria
Essa propriedade coligativa corresponde ao aumento da temperatura de ebulição do solvente por conta da adição do soluto não volátil ao líquido.
Para entender melhor, podemos considerar o processo de ebulição da água. A nível do mar, a água entra em ebulição a 100 oC. Ao adicionar o açúcar a água que está fervendo, o líquido para de ferver instantaneamente e demora mais para entrar em ebulição novamente, sendo assim, o ponto de ebulição é maior.
Esse aumento acontece justamente por conta das interações intermoleculares que ocorrem entre as moléculas do soluto e do solvente que dificultam a passagem das moléculas do solvente para o estado de vapor, sendo necessário então maior energia na forma de calor para que a solução entre em ebulição.
Representação esquemática da ebulioscopia
Esse aumento na temperatura de ebulição pode ser calculado da seguinte maneira:
Δte = Te2 – Te
Em que Te é a temperatura de ebulição da solução e o Te2 a temperatura de ebulição do solvente e Δte corresponde a elevação do ponto de ebulição.
O cálculo também pode ser realizado por meio das seguintes fórmulas:
- Soluções moleculares: Δte = Ke . W
- Soluções iônicas: Δte = Ke . W . i
Nessas fórmulas:
- Ke = constante ebulioscópica;
- W = molalidade. Em casos de soluções diluídas, adota-se a molaridade
Crioscopia ou criometria
A crioscopia ou criometria corresponde à diminuição da temperatura de congelamento do solvente.
A nível do mar, a água se congela a 0 oC. Em lugares mais frios, a água do mar forma apenas uma camada de gelo na superfície, enquanto a água abaixo dessa camada continua em estado líquido. Isso acontece porque na superfície, o gelo formado contém apenas água. No entanto, a parte líquida apresenta muitos sais diferentes dissolvidos que promovem a diminuição do ponto de congelamento.
Além disso, nesses lugares que nevam, a água dos radiadores dos motores dos carros correm o risco de congelamento. Por isso, são comercializados alguns produtos conhecidos como aditivos que são adicionados a essa água para diminuir o ponto de congelamento e assim evitar que a água se solidifique. Um dos aditivos utilizados, é o etilenoglicol.
Um outro exemplo, é a colocação de sal sobre o gelo. Ao adicionar sal à água já congelada, ela passa a descongelar. A adição do soluto não volátil, interage com as moléculas de água, promovendo o aumento da massa molar da substância o que dificulta o seu congelamento.
É possível calcular essa diminuição com as seguintes fórmulas:
- Substâncias moleculares: Δtc = Kc . W
- Substâncias iônicas: Δtc = Kc . W . i
O termo Δtc é utilizado para indicar a diminuição do ponto de congelamento, já Kc é a constante crioscópica.
Osmose
A osmose corresponde ao processo de variação da pressão osmótica da solução uma vez que ocorre a passagem por meio de uma membrana semipermeável do solvente de uma solução de uma solução mais diluída para uma mais concentrada. Esse fenômeno ocorre quando quando são colocadas diferentes soluções separadas por uma membrana semipermeável.
Para se entender melhor, pode-se levar em conta o processo de conservação de carnes. Ao adicionar o sal sobre a carne, promove-se um processo de desidratação. O interior da carne está menos concentrado de sais do que o exterior e assim, o fluxo do solvente (água) sai de dentro da carne para a fora. Com isso, retirar a água do interior do alimento conserva a carne pois evita a propagação de fungos e bactérias.
Representação esquemática da osmose.
A pressão osmótica (π) pode ser calculada como:
- Soluções moleculares: π = M . R . T
- Soluções iônicas: π = M . R . T . i
Em que:
- M = concentração da solução em mol/L;
- R = constante universal dos gases ideais (0,0082 atm. L. mol-1);
- T = temperatura absoluta em Kelvin.
