Propriedade coligativa e pressão de vapor
Você já aprendeu que uma propriedade coligativa é uma propriedade que depende da concentração de partículas de soluto, mas não da identidade do soluto. Você sabe que a depressão do ponto de congelamento e a elevação do ponto de ebulição são propriedades coligativas. A pressão de vapor de uma solução também é uma propriedade coligativa. A pressão de vapor é a pressão do vapor sobre um líquido em equilíbrio. Um soluto não volátil reduzirá a pressão de vapor de um solvente.
O que isso significa é que adicionar um soluto a uma solução reduzirá a pressão do gás sobre o líquido. Isso faz sentido quando você pensa sobre isso. Ao adicionar um soluto a um solvente, estamos diluindo o solvente. Agora ele está diluído e há menos moléculas na superfície, então é mais fácil escapar.
Você pode pensar nisso como uma sala de aula com apenas uma porta. Quando a classe é pequena, digamos apenas 10 alunos, é fácil sair quando o sinal toca. Quando a turma é enorme, com 35 ou mais alunos, fica muito mais difícil sair pela porta. É a mesma ideia com partículas de soluto e saindo da superfície de um líquido.
Lei de Raoult
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No final dos anos 1800, François Raoult realizou extensos estudos sobre pressão de vapor e propôs uma equação chamada Lei de Raoult. Sua equação é:
P solução = X solvente * P ° solvente
Solução P = a pressão de vapor observada da solução
Solvente X = a fração molar do solvente
Solvente P ° = a pressão de vapor do solvente puro
Essa equação permite que você encontre a pressão de vapor de uma solução quando você tiver as outras informações.
Também ajuda os cientistas a determinar o número de moles de soluto presentes e a massa molar. A pressão de vapor também permite aos cientistas caracterizar as soluções.
Exemplos
Qual é a pressão de vapor de uma solução que contém 200 g de açúcar (C 12 H 22 O 11 ) em 700 g de água? A pressão de vapor da água é de 23,76 torr, sua massa molar é de 18 g / mol e a massa molar do açúcar é de 342,3 g / mol.
Primeiro, você deve determinar quantos moles de açúcar você tem.
200 g de açúcar x 1 mole de açúcar / 342,3 g = 0,58 mol de açúcar
Agora, você precisa determinar quantos moles de água você tem.
700 g de H 2 O x 1 mol H 2 O / 18 g = 38,9 mol H 2 O
Agora, determine a fração molar do solvente, água, na solução.
Solvente X = solvente moles / solvente moles + soluto moles
XH 2 O = 38,9 moles H 2 O / 38,9 moles + 0,58 moles = 0,985
Agora, você tem todas as informações de que precisa para usar a equação de Raoult.
P solução = X solvente * P ° solvente
Solução P = 0,985 (23,76 torr)
Solução P = 23,41 torr
Portanto, adicionar o açúcar à água reduziu sua pressão de vapor de 23,76 torr para 23,41 torr.
Pressão osmótica
A pressão osmótica é outra propriedade coligativa. Para entender a pressão osmótica, vamos examinar o vocabulário envolvido. Osmose é o fluxo de um solvente entre as soluções separadas por uma membrana semipermeável. A pressão osmótica é a pressão mínima que deve ser aplicada a uma solução para impedir a ocorrência de osmose.
A pressão osmótica pode ser determinada com a fórmula II = iMRT .
II = a pressão osmótica medida em atmosferas
i = o fator van’t Hoff. Este é o número de íons individuais em que um soluto se divide quando dissolvido em um solvente. Por exemplo, i = 2 para NaCl porque o NaCl se divide em dois íons diferentes, Na + e Cl – . A glicose tem i = 1 porque não se divide em íons.
M = a molaridade da solução
R = a constante da lei dos gases
T = a temperatura medida em Kelvins
Determinando a massa molar
Você também pode usar a pressão osmótica para determinar a massa molar de um soluto desconhecido.
Por exemplo, se você tiver uma solução de 1 L de água contendo 1 g de soluto desconhecido, com pressão osmótica de 1,47 x 10 -3 . atm a 25 ° C e um valor i de 1, qual é a massa molar do soluto?
R = 0,08206 L atm / K mol
II = iMRT
Você tem o II, i, R e T. Você precisa mudar a temperatura de Celsius para Kelvins.
Para alterar Celsius para Kelvins, adicione 273 a ° C.
25 + 273 = 298 K = T
Agora, você pode resolver para M.
M = II / iRT
M = 1,47 x 10 -3 . atm / (1) (0,08206 L atm / K mol) (298 K)
M = 6 x 10 -5 mol / L
Agora que você tem a molaridade, pode determinar a massa molar do soluto. Lembre-se de que molaridade (M) = moles / volume.
moles de soluto = molaridade x volume de solução
moles de soluto = 6 x 10 -5 mol / L x 1 L
moles de soluto = 6 x 10 -5 mol
massa molar de soluto = massa de soluto desconhecido / moles de soluto desconhecido
massa molar de soluto = 1 g / 6 x 10 -5 mol
massa molar de soluto = 16.666 g / mol
Resumo da lição
A pressão de vapor de uma solução é uma propriedade coligativa. A pressão de vapor é a pressão do vapor sobre um líquido em equilíbrio. Um soluto não volátil reduzirá a pressão de vapor de um solvente. Isso significa que adicionar um soluto a uma solução diminuirá a pressão do gás sobre o líquido.
A Lei de Raoult permite que você encontre a pressão de vapor de uma solução quando você tiver as outras informações. Também ajuda os cientistas a determinar o número de moles de soluto presentes e a massa molar. A pressão de vapor também permite aos cientistas caracterizar as soluções.
A pressão osmótica é outra propriedade coligativa. A pressão osmótica é a pressão mínima que deve ser aplicada a uma solução para impedir a ocorrência de osmose.
A pressão osmótica pode ser determinada com a fórmula II = iMRT .
Resultados de Aprendizagem
Depois de assistir a esta lição, você será capaz de:
- Forneça os significados de termos como propriedade coligativa, pressão de vapor e pressão osmótica
- Detalhe o que acontece com a pressão de vapor quando você adiciona um soluto não volátil a uma solução
- Descreva a Lei de Raoult e sua importância
- Escreva a fórmula para determinar a pressão osmótica