(3,00) Usando argumentos termodinâmicos, responda às seguintes questões:
© Qual a origem comum de todas das propriedades coligativas? Propriedades coligativas são importantes em ciência e tecnologia. Dê pelo menos 3 exemplos concretos de aplicações dessas propriedades na rotina de laboratórios de pesquisa e/ou indústrias.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você me pediu para explicar a origem de todas as propriedades coligativas usando argumentos termodinâmicos e também para dar pelo menos três exemplos de como essas propriedades são aplicadas em laboratórios de pesquisa ou indústrias. Então, vamos mergulhar no mundo das propriedades coligativas e entender de onde elas vêm e como são usadas no dia a dia científico e industrial.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que são propriedades coligativas. As propriedades coligativas são aquelas que dependem apenas do número de partículas de soluto em uma solução, e não da natureza delas. Isso significa que elas são influenciadas pela concentração de partículas, não por suas características específicas.
A origem comum de todas as propriedades coligativas está na maneira como as partículas de soluto interagem com as moléculas do solvente, afetando as forças intermoleculares. Essas interações levam a mudanças em propriedades como a pressão de vapor, a elevação do ponto de ebulição, a depressão do ponto de congelamento e a pressão osmótica. Em termos termodinâmicos, isso está relacionado com a entropia e a energia livre de Gibbs da solução.
Por exemplo, quando um soluto é adicionado a um solvente, as partículas do soluto ocupam espaço entre as moléculas do solvente, o que diminui a probabilidade de as moléculas solventes escaparem para a fase gasosa (abaixando a pressão de vapor) ou se organizarem em uma estrutura sólida (diminuindo a tendência de congelamento).

Passo 3

Agora, vamos ver como essas propriedades coligativas são aplicadas na prática:
  1. Determinação da Massa Molar: Em laboratórios, a pressão osmótica pode ser usada para determinar a massa molar de uma substância desconhecida. Medindo como a solução afeta a pressão osmótica, podemos calcular o tamanho das moléculas do soluto.
  2. Pontos de Congelamento e Ebulição em Indústrias Alimentícias: Ao adicionar sal à água, uma indústria pode baixar o ponto de congelamento, o que é útil para produzir sorvetes com textura mais cremosa ou para evitar a formação de cristais grandes que podem estragar a qualidade do produto.
  3. Preservação de Alimentos: Sal ou açúcar são adicionados a alimentos para reduzir a atividade da água, o que impede o crescimento de microrganismos. Isso é uma aplicação direta da depressão do ponto de congelamento e da pressão osmótica, aumentando a vida útil dos produtos alimentícios.

Resposta

Então, resumindo, todas as propriedades coligativas têm sua origem na influência que o número de partículas de soluto exerce sobre as interações das moléculas do solvente, afetando propriedades como pressão de vapor e pontos de fusão e ebulição. Essas propriedades são extremamente úteis em diversas aplicações práticas, como na determinação de massas molares, na indústria alimentícia para controlar pontos de congelamento e na preservação de alimentos, mostrando sua importância tanto na ciência quanto na tecnologia.

Exercícios relacionados

Uma mistura de gases contém 4,46 mols de neônio ( Ne ), 0,74 mol de argônio (Ar) e 2,15 mols de xenônio (Xe). Calcule a pressão parcial dos gases se a pressão total for 2 atm a uma dada temperatura.
Um engenheiro afirma ter inventado uma máquina térmica que revolucionará a indústria. Esta máquina opera entre uma fonte quente de 300^circ C e um reservatório frio, a 25^circ C. Ele afirma que a máquina tem rendimento de 92 %. Isto está correto? Qual seria o rendimento possível desta máquina?

  1. ^1 Novo M.; Reija, B.; Al-Soufi, W. Freezing Point of Milk: A Natural Way To Understand Colligative Properties. J. Chem. Educ. 2007,84,10,1673.
    ^2 Mitchell, G. E. The contribution of lactose, chloride, citrate, and lactic acid to the freezing point of milk. Aust. J. Dairy Technol. 1989,44,61-64. ↩︎
(3,00) Usando argumentos termodinâmicos, responda às seguintes questões:
(b) Explique porque um líquido evapora mesmo estando abaixo do seu ponto de ebulição.