Propriedades coligativas

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Propriedades coligativas

  1. 1. Unidade 5. Propriedades Coligativas 135 APOSTILA ELABORADA PELA PROFESSORA LUCIANE SOARES - 2014 I. INTRODUÇÃO Propriedades coligativas das soluções são propriedades que surgem pela presença de um soluto e dependem única e exclusivamente do número de partículas que estão dispersas na solução, não dependendo da natureza do soluto. Isso significa dizer que a quantidade, e não a qualidade, das partículas que estão dispersas na solução é que irá influenciar na intensidade das propriedades (ou efeitos) coligativas. Os quatro efeitos coligativos são:  Tonoscopia: diminuição da pressão máxima de vapor.  Ebulioscopia: elevação da temperatura de ebulição.  Crioscopia: diminuição da temperatura de fusão.  Osmoscopia: pressão osmótica. II. PRESSÃO DE VAPOR 1. Pressão de vapor de um líquido Consideremos um cilindro fechado contendo um líquido, com um espaço disponível acima do nível do líquido, e um manômetro. O nível de mercúrio nos dois ramos está na mesma altura, conforme a figura 1: Inicialmente ocorre apenas o movimento de moléculas do líquido para o espaço vazio. Forma-se uma fase gasosa. O vapor do líquido exerce uma pressão que é medida no manômetro. Verifica-se que o nível de mercúrio no ramo da direita vai subindo até que estaciona, conforme a figura 2: O desnível h entre os dois níveis de mercúrio mede a pressão exercida pelo vapor do líquido. Dessa forma, podemos concluir que a pressão exercida pelo vapor em equilíbrio com o líquido chama-se pressão máxima de vapor (PMV), já que antes de atingir o equilíbrio, a velocidade de vaporização é maior que a velocidade de condensação. A quantidade de vapor vai aumentando e, portanto, a pressão de vapor também aumenta. Quando atinge o equilíbrio, a concentração de moléculas na fase de vapor fica constante e a pressão não aumenta mais, isto é, atinge o seu valor máximo. A velocidade de vaporização é constante, porque a superfície do líquido e a temperatura não mudam (Figura 3). Figura 1. Sistema inicial. Figura 2. Sistema final.
  2. 2. Unidade 136 5. Propriedades Coligativas Figura 3. Representação gráfica para as transformações ocorridas no sistema fechado, contendo um líquido volátil. No equilíbrio, a velocidade de condensação iguala a velocidade de vaporização, isto é, o número de moléculas que deixam o líquido fica igual ao número de moléculas que retornam para o líquido. A pressão máxima de vapor ou pressão de vapor do equilíbrio costuma ser indicada apenas por pressão de vapor. O vapor em equilíbrio com o seu líquido é chamado vapor saturante. A pressão de vapor depende da natureza do líquido. Se as moléculas estão presas fortemente ao líquido, a vaporização é difícil e a pressão de vapor é pequena. Mas se, ao contrário, as moléculas estão presas fracamente no líquido, a vaporização ocorre facilmente e a pressão de vapor é grande. Por exemplo, veja que a 20ºC, a PMV da água é 17,5 mmHg, enquanto que a PMV do álcool etílico é 44 mmHg. Dessa forma, podemos concluir que o álcool é mais volátil que a água. Para um mesmo líquido, a PMV aumenta à medida que aumenta a temperatura. Por exemplo, a 27ºC, a PMV da água é 26 mmHg, e a 47ºC, é 79 mmHg. Costuma-se representar a influência da temperatura na PMV em diagramas (figura 4): Figura 4. Pressão máxima de vapor da água em função da temperatura.
  3. 3. Unidade 5. Propriedades Coligativas 137 2. Pressão de vapor dos sólidos A maioria dos sólidos possui pressão de vapor praticamente nula. Sólidos como naftalina e iodo apresentam pressão de vapor alta, pois ambos sólidos sublimam, (passam da fase sólida para a gasosa). Nesta sublimação também ocorre um equilíbrio dinâmico entre o sólido e o vapor, existindo nesse momento a pressão máxima de vapor. Considere os líquidos água e etanol (presente no álcool comercial) e os sólidos iodo e cloreto de sódio. 1. Qual dos líquidos é mais volátil? JUSTIFIQUE sua resposta 2. Qual dos líquidos tem a menor pressão de vapor, considerando uma mesma temperatura para os dois líquidos? JUSTIFIQUE sua resposta 3. Faça um esboço do gráfico de pressão máxima de vapor em função da temperatura para os dois líquidos. 4. REPRESENTE, em termos microscópico, o iodo sólido. Considere os conhecimentos sobre ligação química e faça uma legenda adequada Legenda
  4. 4. Unidade 138 5. Propriedades Coligativas 5. REPRESENTE, em termos microscópico, o cloreto de sódio sólido. Considere os conhecimentos sobre ligação química. Legenda 6. Por que o iodo é um sólido volátil e o cloreto de sódio um sólido não-volátil? III. DIAGRAMA DE FASES UMA SUBSTÂNCIA Uma substância pode variar em estado sólido, líquido e gasoso, dependendo da temperatura e pressão em que se encontra. Ela pode mudar de estado com aumento ou diminuição da temperatura, da pressão ou dos dois. O diagrama de fase é um diagrama que mostra em que estado uma substância se encontra em certos valores de pressão e temperatura. Uma substância como a água pode existir nas fases sólida, líquida e gasosa, dependendo das condições de temperatura e pressão. Um exemplo familiar de duas fases de uma substância em equilíbrio é um recipiente de água com cubos de gelo. Neste caso a água, sólida e líquida, apresenta- se com duas fases distintas separadas por uma fase limite, a superfície dos cubos de gelo. Durante a ebulição da água, a água líquida e o vapor d'água são duas fases em equilíbrio. A Figura 5 é uma representação das fases da água que existem sob diferentes condições de pressão e temperatura. No diagrama de fases pressão-temperatura (PT) da água existe um ponto triplo a baixa pressão (4579 torr) e baixa temperatura (0,0098 ºC) onde as fases sólida, líquida e gasosa coexistem. As fases líquida e gasosa existem ao longo da linha de vaporização e as fases líquida e sólida ao longo da linha de solidificação, como se mostra na Figura 5. Estas linhas são linhas de equilíbrio entre duas fases. Figura 5. Diagrama de equilíbrio de fases para a água.
  5. 5. Unidade 5. Propriedades Coligativas 139 IV. PRESSÃO DE VAPOR X TEMPERATURA EBULIÇÃO Experimentalmente, a ebulição é caracterizada pela formação de bolhas no líquido. Essas bolhas vão até a superfície e rebentam. A bolha, se formada no interior do líquido puro, contém somente moléculas no estado gasoso do líquido puro. Essas moléculas exercem, então, uma pressão contra as paredes internas da bolha. Consideremos uma bolha logo abaixo da superfície do líquido. Neste caso, podemos considerar, aproximadamente, que a força que empurra a bolha para o interior do líquido é a que origina a pressão atmosférica. Aquecendo o líquido, a pressão de vapor na bolha aumenta e, a certa temperatura, iguala-se à pressão atmosférica, escapando do líquido. Esta é a temperatura de ebulição. Figura 6. Bolha em um líquido em ebulição. Podemos então definir como Ponto de ebulição a temperatura na qual a pressão de vapor do líquido se iguala à pressão que existe sobre a superfície do líquido. Quanto maior a PMV nas condições ambientes, mais fácil se torna ferver o líquido, isto é, quanto meno0063 vr for o ponto de ebulição, mais volátil será o liquido. Abssim, a 20ºC, a PMV da água é 17,5 mmHg e o álcool, 44 mmHg. Veja o gráfico: Figura 7. Pressão máxima de vapor do álcool (etanol) e da água. Ao nível do mar (1 atm = 760 mmHg), o álcool ferve a 78,3ºC, e a água, a 100ºC. Observe no gráfico que, aumentando a temperatura, a PMV aumenta. a 78,3ºC, o álcool ferve, pois sua PMV se iguala à pressão atmosférica. A PMV da água fica igual a 760 mmHg, a 100ºC. Quanto maior a PMV nas condições ambientes, mais fácil se torna ferver o líquido, isto é, quanto menor for o ponto de ebulição, mais volátil será o liquido. Em Santos, ao nível do mar, onde a pressão atmosférica é 1 atm (760 mmHg), a água entra em ebulição a 100ºC. Em São Paulo, a pressão atmosférica é aproximadamente 700 mmHg e, conseqüentemente, a água ferve a uma temperatura menor que 100ºC. Em uma panela de pressão, a pressão que existe sobre a superfície do líquido está entre 1146 mmHg e 1500 mmHg, fazendo com que a água ferva a uma temperatura maior que 100ºC (Figura 8). Na tabela 1, há os valores da temperatura aproximda de ebulição da água em diversas localidades.
  6. 6. Unidade 140 5. Propriedades Coligativas Figura 8. Pressão máxima de vapor da água. 1. É difícil cozinhar no Monte Everest? JUSTIFIQUE. 2. Por que a panela de pressão é utilizada na cozinha? V. EFEITOS COLIGATIVOS 1. TONOSCOPIA Tonoscopia é uma propriedade coligativa que constitui na diminuição da pressão máxima de vapor (PMV) de um solvente quando se adiciona a ele um soluto não-volátil. Em relação à pressão de vapor de um solvente puro, pode-se dizer que sempre ela será maior do que a pressão de vapor de uma solução. (Figura 9) Isso decorre do fato de que as partículas do soluto “roubam” energia cinética das moléculas do solvente, impedindo que parte destas passem para a fase gasosa. As partículas dispersas constituem uma barreira que dificulta a movimentação das moléculas do solvente do líquido para a fase gasosa. A diferença entre a pressão máxima de vapor do solvente puro e a pressão máxima de vapor do solvente em solução denomina-se abaixamento da pressão máxima de vapor. Com isso, é possível estabelecer a seguinte condição para as soluções: quanto maior a quantidade de partículas em uma solução, menor será a sua pressão de vapor. Figura 9. Pressão máxima de vapor de um solvente e de uma solução.
  7. 7. Unidade 5. Propriedades Coligativas 141 O cientista francês François-Marie Raoult (1830-1901) fez uma ampla série de medidas experimentais de pressão de vapor. A partir delas, pôde enunciar, em 1882, uma regularidade que é atualmente conhecida como Lei de Raoult. Segundo a Lei de Raoult, a variação da pressão de vapor de uma solução diluída de um soluto não-volátil e não-iônico, é igual ao produto da pressão máxima de vapor do solvente puro (po) pela fração molar do soluto (x1). Matematicamente: psolução = po . x1 A figura 10 ilustra os valores de pressão de vapor para a água, uma solução de sacarose e uma solução de glicose: Considere quatro recipientes fechados contendo os seguintes conteúdos: A) água pura B) Água pura C) Solução 0,1 mol/L de NaC C) Solução 0,2 mol/L de NaC 1. COMPARE a pressão de vapor no recipiente A e no B. 2. REPRESENTE, por meio de um gráfico, a pressão de vapor em função da temperatura para os conteúdos dos recipientes B e C. 3. COMPARE a pressão de vapor no recipiente B e no C. Figura 10. Pressão máxima de vapor da água e de soluções de glicose e sacarose.
  8. 8. 142 Unidade 5. Propriedades Coligativas 2. EBULIOSCOPIA Ebulioscopia é o estudo do aumento da temperatura de ebulição quando se adiciona um soluto não-volátil. Em relação ao ponto de ebulição de uma solução, é possível afirmar que ele sempre será maior que o ponto de ebulição do solvente puro (Figura 11). O aumento (variação) da temperatura de ebulição pode ser justificado pela diminuição da pressão máxima de vapor, que se deve à presença das partículas do soluto. Para que ocorra a ebulição da solução, é necessário que ela seja aquecida até que sua pressão de vapor se igual à pressão atmosférica (Figura 12). Assim, pode-se afirmar que: “Quanto maior a quantidade de partículas dispersas em uma solução, maior será o seu ponto de ebulição.” É bom lembrar que uma solução comum tem temperatura de ebulição variável, pois, à medida que o solvente vaporiza, a concentração da solução restante aumenta, fazendo com que a temperatura de ebulição aumente (Figura 13) . Figura 13. Variação de temperatura durante a ebulição de uma solução. Figura 12. Temperatura de ebulição x pressão de vapor. De olho na tela http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/propOfSoln/colligative.ht ml Figura 11. Temperatura de ebulição da água e de uma solução de glicose.
  9. 9. Unidade 5. Propriedades Coligativas 143 3. CRIOSCOPIA Crioscopia é a propriedade coligativa que indica a diminuição da temperatura de solidificação de um líquido, provocado pela adição de um soluto não-volátil (Figura 14).. Isso ocorre em função da diminuição da pressão de vapor do líquido. Conseqüentemente, a temperatura de ebulição desse líquido aumenta e a de fusão/solidificação diminui (Figura 15). Assim, pode-se afirmar que: “Quanto maior a quantidade de partículas dispersas em uma solução, menor será o seu ponto de congelamento.” Figura 14. Temperatura de solidificação da água e de soluções de sacarose e glicose. Figura 15. Pressão de vapor x temperatura de solidificação da água e de soluções. A criogenia (geração de frio) é uma tecnologia que abrange a produção e a utilização do frio muito intenso (na faixa de -100ºC) por meio dos chamados gases criogênicos (He, Ne, N2, Ar, O2, Kr, Xe e CO2) que podem ser obtidos a partir da liquefação do ar atmosférico e posterior destilação fracionada. Entretanto, por razões econômicas, o hélio é obtido em jazidas de gás natural e o gás carbônico, da queima do gás natural ou nos processos de fermentação. Os gases mais utilizados são o nitrogênio (TE=-196ºC) e o gás carbônico (TE=-78ºC). O nitrogênio é usado rotineiramente em conservação de tecidos, embriões, esperma, óvulos, etc. O gás carbônico, com o nome de gelo- seco, é utilizado em carrinhos de sorvete, na conservação de alimentos em acampamentos e como efeitos visuais em show.
  10. 10. 144 Unidade 5. Propriedades Coligativas Considere cinco recipientes fechados contendo cada um 100 mL dos seguintes líquidos: A) água pura B) Solução 0,1 mol/L de C6H12O6 C) Solução 0,1 mol/L de C12H22O11 D) Solução 0,1 mol/L de NaC E) Solução 0,1 mol/L de MgC2 1. Qual(ais) recipiente(s) contém(êm) apenas substância(s) molecular(es)? 2. CALCULE a quantidade de moléculas presentes no recipiente B e anote o resultado no recipiente ilustrado. 3. COMPARE a quantidade de moléculas presentes no recipiente B e C. 4. ESCREVA a equação de dissociação do cloreto de sódio. 5. CALCULE a quantidade de íons presentes no recipiente D e anote o resultado no recipiente ilustrado.
  11. 11. Unidade 5. Propriedades Coligativas 145 6. ESCREVA a equação de dissociação do cloreto de magnésio. 7. CALCULE a quantidade de íons presentes no recipiente E e anote o resultado no recipiente ilustrado. 8. ESCREVA a ordem crescente de pressão de vapor nos recipientes. 9. ESCREVA a ordem crescente de pressão de temperatura de ebulição dos conteúdos dos recipientes. 10. REPRESENTE o diagrama de fases para a água e os outros conteúdos dos recipientes (ou seja, A a E). 11. ESCREVA a ordem crescente de temperatura de solidificação dos conteúdos dos recipientes.
  12. 12. Unidade 146 5. Propriedades Coligativas 4. OSMOSE Entende-se por osmose a passagem de um solvente (líquido) para uma solução ou a passagem do solvente de uma solução diluída para outra mais concentrada, por meio de uma membrana semipermeável (msp). (Figura 16) Figura 16. Variação do nível dos líquidos separados por uma membrana semi-permeável em função da ocorrência da osmose. Microscopicamente, pode- mos interpretar a osmose como a passagem do solvente por meio de orifícios existentes na membrana. Esses orifícios são suficientemente pequenos para permitir a passagem do solvente, mas não dos solutos (Figura 17). Figura 17. Fluxo osmótico através de uma membrana que é seletivamente permeável à água. Os íons, envolvidos pela camada de hidratação, não passam pela membrana. Para impedir a passagem do solvente para o meio mais concentrado, é necessário aplicar uma pressão sobre a solução concentrada, que será chamada de pressão osmótica. Dessa forma, podemos definir pressão osmótica como “a pressão que se deve aplicar à solução para não deixar o solvente atravessar a membrana semipermeável”.(Figura 18) Figura 18. Pressão osmótica (π). A pressão osmótica depende da concentração em mol/L do número total de partículas dispersas do soluto (M) e da temperatura em kelvin da solução (T). = M R T
  13. 13. Unidade 5. Propriedades Coligativas 147 Em que R é a constante universal dos gases ideais Dependendo da pressão osmótica, as soluções podem ser classificadas como mostrado na figura 19: Figura 19. Tipos de soluções em função da pressão osmótica (π). A osmose é um processo físico importante na sobrevivência das células. A osmose ajuda a controlar o gradiente de concentração de sais em todas as células vivas. Este tipo de transporte não apresenta gastos de energia por parte da célula, por isso é considerado um tipo de transporte passivo. Esse processo está relacionado com a pressão de vapor dos líquidos envolvidos que é regulada pela quantidade de soluto no solvente. Quando uma célula é colocada num meio hipertônico em relação ao seu citoplasma, esta perde volume através de osmose (estado de plasmólise). Porém, quando colocada em meio hipotônico (como por exemplo, água destilada), a célula aumenta o volume e fica túrgida (estado de turgescência). (Figura 20) Nas células animais, por vezes, a entrada de água supera a elasticidade da membrana plasmática e a célula sofre ruptura (lise celular); em hemácias, o fenômeno é conhecido como hemólise. Esta situação não se dá em células vegetais devido à existência de parede celular constituída por celulose, que lhe confere rigidez. Figura 20. Glóbulos vermelhos em solução isotônica, hipotônica e hipertônica. Outra aplicação dos conhecimentos envolvidos na osmose é o método de purificação que água, conhecido como osmose reversa. A osmose reversa consiste em aplicar uma elevada pressão para fazer com que a água flua de uma solução mais concentrada para uma solução menos concentrada, através de uma membrana semipermeável. Podemos utilizar a osmose reversa para obter a dessalinização das águas dos
  14. 14. 148 Unidade 5. Propriedades Coligativas oceanos, já que a pressão osmótica da água do mar é da ordem de 30 atm. Se aplicarmos uma pressão superior a 30 atm, o fluxo osmótico será revertido e poderemos obter água potável. A figura 21 ilustra três possibilidades referentes à aplicação de uma pressão externa sobre a solução presente nas aparelhagens: Figura 21. Fluxo do solvente em função da pressão externa. De olho na tela http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/transport/osmosis.swf http://www.ouhscphysio.org/humanphys/animations/osmosis1.swf http://www.concord.org/~btinker/workbench_web/models/osmosis.swf http://www.gewater.com/images/multimedia/products/equipment/spiral_membrane/index_flash.html 1. ACESSE a simulação presente em http://www.concord.org/~btinker/workbench_web/models/osmosis.swf 2. OBSERVE no canto inferior direito a forma da célula quando não há diferença na pressão osmótica dentro e fora da célula. 3. AJUSTE (movendo os cursores) a concentração de sal para ter dentro da célula uma solução pouco concentrada e fora da célula uma solução muito concentrada. Veja a figura 22. Figura 22. Situação obtida na simulação após ajustar as concentrações de sal.
  15. 15. Unidade 5. Propriedades Coligativas 149 4. CLIQUE em “Update Concentrations” para observar um modelo microscópico para as duas soluções e para a membrana plasmática. 5. CLIQUE em “Run Model” para observar como ficará a célula e o fluxo de líquido (figura 23) Figura 23. Situação obtida na simulação após clicar “Run Model”. 6. EXPLIQUE o fluxo ocorrido na simulação. 7. A solução extracelular é hipertônica ou hipotônica? JUSTIFIQUE .
  16. 16. 150 Unidade 5. Propriedades Coligativas 1. (Uftm 2012) Três soluções aquosas de nitrato de sódio, nitrato de alumínio e glicose, com concentrações 0,5 mol/L, foram aquecidas em três béqueres, sob as mesmas condições ambientes, até a ebulição. As temperaturas das três soluções foram monitoradas com três termômetros devidamente calibrados. A solução que a 25 ºC apresenta maior pressão de vapor e a solução que apresenta maior temperatura de ebulição são, respectivamente, a) glicose e nitrato de alumínio. b) glicose e nitrato de sódio. c) nitrato de alumínio e glicose. d) nitrato de alumínio e nitrato de alumínio. e) nitrato de sódio e glicose. 2. (Enem 2012) Osmose é um processo espontâneo que ocorre em todos os organismos vivos e é essencial à manutenção da vida. Uma solução 0,15 mol/L de NaC (cloreto de sódio) possui a mesma pressão osmótica das soluções presentes nas células humanas. A imersão de uma célula humana em uma solução 0,20 mol/L de NaC tem, como consequência, a a) absorção de íons Na+ sobre a superfície da célula. b) difusão rápida de íons Na+ para o interior da célula. c) diminuição da concentração das soluções presentes na célula. d) transferência de íons Na+ da célula para a solução. e) transferência de moléculas de água do interior da célula para a solução. 3. (Ufu 2011) O estudo das propriedades coligativas das soluções permite-nos prever as alterações nas propriedades de seu solvente. A respeito das propriedades coligativas, assinale a alternativa correta. a) Se for colocada água com glutamato de monossódio dissolvido para congelar em uma geladeira, a temperatura de fusão da água na solução permanecerá a mesma que a da água pura. b) As propriedades coligativas independem do número de partículas do soluto na solução, da natureza das partículas e de sua volatilidade. c) Se forem preparadas duas soluções aquosas de mesma concentração, uma de glutamato de monossódio e outra de açúcar, a temperatura de ebulição da água na solução será maior que a da água na solução de açúcar. d) Em uma panela tampada, a pressão de vapor da solução aquosa de glutamato de monossódio é maior do que a pressão de vapor da água pura porque a presença do sal facilita a evaporação do solvente.
  17. 17. Unidade 5. Propriedades Coligativas 151 4. (Enem 2011) A cal (óxido de cálcio, CaO), cuja suspensão em água é muito usada como uma tinta de baixo custo, dá uma tonalidade branca aos troncos de árvores. Essa é uma prática muito comum em praças públicas e locais privados, geralmente usada para combater a proliferação de parasitas. Essa aplicação, também chamada de caiação, gera um problema: elimina microrganismos benéficos para a árvore. Disponível em: http://super.abril.com.br. Acesso em: 1 abr. 2010 (adaptado). A destruição do microambiente, no tronco de árvores pintadas com cal, é devida ao processo de a) difusão, pois a cal se difunde nos corpos dos seres do microambiente e os intoxica. b) osmose, pois a cal retira água do microambiente, tornando-o inviável ao desenvolvimento de microrganismos. c) oxidação, pois a luz solar que incide sobre o tronco ativa fotoquimicamente a cal, que elimina os seres vivos do microambiente. d) aquecimento, pois a luz do Sol incide sobre o tronco e aquece a cal, que mata os seres vivos do microambiente. e) vaporização, pois a cal facilita a volatilização da água para a atmosfera, eliminando os seres vivos do microambiente. 5. (Enem 2010) A lavoura arrozeira na planície costeira da região sul do Brasil comumente sofre perdas elevadas devido à salinização da água de irrigação, que ocasiona prejuízos diretos, como a redução de produção da lavoura. Solos com processo de salinização avançado não são indicados, por exemplo, para o cultivo de arroz. As plantas retiram a água do solo quando as forças de embebição dos tecidos das raízes são superiores às forças com que a água é retida no solo. WINKEL, H.L.; TSCHIEDEL, M. Cultura do arroz: salinização de solos em cultivos de arroz. Disponível em: http//agropage.tripod.com/saliniza.hml. Acesso em: 25 jun. 2010 (adaptado) A presença de sais na solução do solo faz com que seja dificultada a absorção de água pelas plantas, o que provoca o fenômeno conhecido por seca fisiológica, caracterizado pelo(a) a) aumento da salinidade, em que a água do solo atinge uma concentração de sais maior que a das células das raízes das plantas, impedindo, assim, que a água seja absorvida. b) aumento da salinidade, em que o solo atinge um nível muito baixo de água, e as plantas não têm força de sucção para absorver a água. c) diminuição da salinidade, que atinge um nível em que as plantas não têm força de sucção, fazendo com que a água não seja absorvida. d) aumento da salinidade, que atinge um nível em que as plantas têm muita sudação, não tendo força de sucção para superá-la. e) diminuição da salinidade, que atinge um nível em que as plantas ficam túrgidas e não têm força de sudação para superá-la. 6. (Enem 2010) Sob pressão normal (ao nível do mar), a água entra em ebulição à temperatura de 100 °C. Tendo por base essa informação, um garoto residente em uma cidade litorânea fez a seguinte experiência: • Colocou uma caneca metálica contendo água no fogareiro do fogão de sua casa. • Quando a água começou a ferver, encostou cuidadosamente a extremidade mais estreita de uma seringa de injeção, desprovida de agulha, na superfície do líquido e, erguendo o êmbolo da seringa, aspirou certa quantidade de água para seu interior, tapando-a em seguida. • Verificando após alguns instantes que a água da seringa havia parado de ferver, ele ergueu o êmbolo da seringa, constatando, intrigado, que a água voltou a ferver após um pequeno deslocamento do êmbolo. Considerando o procedimento anterior, a água volta a ferver porque esse deslocamento a) permite a entrada de calor do ambiente externo para o interior da seringa. b) provoca, por atrito, um aquecimento da água contida na seringa. c) produz um aumento de volume que aumenta o ponto de ebulição da água. d) proporciona uma queda de pressão no interior da seringa que diminui o ponto de ebulição da água. e) possibilita uma diminuição da densidade da água que facilita sua ebulição.
  18. 18. Unidade 152 5. Propriedades Coligativas 7. (Pucmg 2009) Considere as seguintes soluções aquosas a 25 °C e a 1 atm: X - 0,25 mol.L-1 de glicose (C6H12O6) Y - 0,50 mol.L-1 de sulfato de potássio (K2SO4) Z - 0,25 mol.L-1 de ácido nítrico (HNO3) Sobre essas soluções, é INCORRETO afirmar que: a) a solução X apresenta maior temperatura de solidificação. b) a solução Y apresenta maior temperatura de ebulição. c) a ordem crescente de pressão de vapor é: X < Z < Y. d) as soluções X, Y e Z apresentam temperaturas de ebulição superiores à da água. 8. (Pucmg 2009) Considere as seguintes soluções aquosas a 25°C e a 1 atm: X - 0,3 mol.L-1 de sacarose ( C12H22O11 ) Y - 0,5 mol.L-1 de hidróxido de sódio ( NaOH ) Z - 0,2 mol.L-1 de sulfato de potássio ( K2SO4) Sobre essas soluções, é INCORRETO afirmar que: a) a solução X apresenta maior pressão de vapor. b) a solução Z apresenta menor temperatura de ebulição. c) a solução Y apresenta menor temperatura de solidificação. d) as soluções X, Y e Z têm temperatura de solidificação inferior à da água. 9. (Mackenzie 2013) Em um laboratório, são preparadas três soluções A, B e C, contendo todas elas a mesma quantidade de um único solvente e cada uma delas, diferentes quantidades de um único soluto não volátil. Considerando que as quantidades de soluto, totalmente dissolvidas no solvente, em A, B e C, sejam crescentes, a partir do gráfico abaixo, que mostra a variação da pressão de vapor para cada uma das soluções em função da temperatura, é correto afirmar que, a uma dada temperatura “T”, a) a solução C corresponde à curva I, pois quanto maior a quantidade de soluto não volátil dissolvido em um solvente, menor é a pressão de vapor dessa solução. b) solução A corresponde à curva III, pois quanto menor a quantidade de soluto não volátil dissolvido em um solvente, maior é a pressão de vapor dessa solução. c) as soluções A, B e C correspondem respectivamente às curvas III, II e I, pois quanto maior a quantidade de um soluto não volátil dissolvido em um solvente, maior a pressão de vapor da solução. d) as soluções A, B e C correspondem respectivamente às curvas I, II e III, pois quanto menor a quantidade de um soluto não volátil dissolvido em um solvente, maior a pressão de vapor da solução. e) a solução B é a mais volátil, que é representada pela curva II.
  19. 19. Unidade 5. Propriedades Coligativas 153 10. (Ufpr 2013) Em festas e churrascos em família, é costume usar geleiras de isopor para resfriar bebidas enlatadas ou engarrafadas. Para gelar eficientemente, muitas pessoas costumam adicionar sal e/ou álcool à mistura gelo/água. A melhor eficiência mencionada se deve ao fato de que a presença de sal ou álcool: a) aumenta a taxa de transferência de calor. b) abaixa a temperatura do gelo. c) aumenta a temperatura de ebulição. d) abaixa a temperatura de fusão. e) abaixa a dissipação de calor para o exterior. 11. (Fuvest 2013) A porcentagem em massa de sais no sangue é de aproximadamente 0,9%. Em um experimento, alguns glóbulos vermelhos de uma amostra de sangue foram coletados e separados em três grupos. Foram preparadas três soluções, identificadas por X, Y e Z, cada qual com uma diferente concentração salina. A cada uma dessas soluções foi adicionado um grupo de glóbulos vermelhos. Para cada solução, acompanhou-se, ao longo do tempo, o volume de um glóbulo vermelho, como mostra o gráfico. Com base nos resultados desse experimento, é correto afirmar que a) a porcentagem em massa de sal, na solução Z, é menor do que 0,9%. b) a porcentagem em massa de sal é maior na solução Y do que na solução X. c) a solução Y e a água destilada são isotônicas. d) a solução X e o sangue são isotônicos. e) a adição de mais sal à solução Z fará com que ela e a solução X fiquem isotônicas.
  20. 20. 154 Unidade 5. Propriedades Coligativas 12. (Uem 2013) Um pesquisador, para estudar processos de troca de calor e transformações de fases em solventes puros e soluções, construiu um aparato que consistia de uma panela de alumínio aberta a ser preenchida com um líquido, contendo em seu interior um copo feito de madeira. O copo fica suspenso dentro do líquido contido na panela, amarrado por fios plásticos, não estando em contato direto com as paredes da panela de alumínio. Não há troca de líquidos entre a panela e o copo. A respeito dos experimentos realizados nesse aparato e as conclusões que são obtidas pelo pesquisador, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). Considere a pressão atmosférica de 1 atm e que o volume de líquido nos recipientes permanece constante. 01) Estando a panela preenchida com água pura e o copo preenchido com uma solução aquosa 2 mol/L de NaC , o aquecimento do fundo da panela com uma chapa de aquecimento a 200°C fará a água pura e a solução entrarem em ebulição, após ser estabelecido um equilíbrio térmico no aparato. 02) Estando a panela preenchida com uma solução aquosa 2 mol/L de NaC e o copo preenchido com água pura, o aquecimento do fundo da panela com uma chapa de aquecimento a 200°C fará ambos entrarem em ebulição, após ser estabelecido um equilíbrio térmico no aparato. 04) Ao medir a temperatura do líquido dentro da panela e do líquido dentro do copo, ambos preenchidos com água pura, durante o aquecimento por uma chapa de aquecimento a 200°C, verificou-se que ambos os líquidos apresentavam, ao mesmo tempo, temperaturas idênticas entre a temperatura ambiente e a temperatura de 90°C. 08) Estando a panela preenchida com etanol e o copo preenchido com água pura, o aquecimento do fundo da panela com uma chapa de aquecimento a 200°C fará somente o etanol entrar em ebulição, após ser estabelecido um equilíbrio térmico no aparato. 16) O aumento ou a diminuição da pressão externa não causarão variação na temperatura de ebulição de água pura contida na panela, desde que ela seja mantida aberta. 1. a 2. e 3. c 4. b 5. a 6. d 7. c 8. b 9. d 10. d 11. b 12. 10 1. http://www.profjoaoneto.com/fisicoq/coligativ2.htm 2. http://educar.sc.usp.br/quimapoio/propried.html 3. http://pt.wikipedia.org/wiki/Tonoscopia 4. http://www.felipeb.com/cimat/dfs/dfs.htm 5. http://www.ucs.br/ccet/defq/naeq/material_didatico/textos_interativos_30.htm 6. http://pt.wikipedia.org/wiki/Osmose 7. http://www.pontociencia.org.br/experimentos-interna.php?experimento=55

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