Explique com conceitos termodinâmicos e moleculares porque a pressão de vapor de um líquido numa solução é mais baixa do que o solvente puro. Utilize equações para basear sua resposta! Resolvido em sala de aula.
Passo 1
Vamos entender o que a questão está perguntando. Precisamos explicar, usando conceitos termodinâmicos e moleculares, por que a pressão de vapor de um líquido em uma solução é menor do que a do solvente puro. Para isso, vamos usar a Teoria de Raoult e entender como as interações entre as moléculas afetam a pressão de vapor.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre pressão de vapor. É a pressão exercida pelas moléculas de um líquido que escapam para a fase gasosa. Quanto mais moléculas conseguem evaporar, maior a pressão de vapor.
Passo 3
Quando temos um solvente puro, todas as moléculas na superfície podem escapar para o gás facilmente, resultando em uma certa pressão de vapor. Mas, quando adicionamos um soluto para formar uma solução, as moléculas do soluto se misturam com as do solvente.
Passo 4
De acordo com a Lei de Raoult, a pressão de vapor de cada componente em uma solução ideal é proporcional à sua fração molar. A equação da Lei de Raoult para o solvente é:
Onde:
- $ P $ é a pressão de vapor do solvente na solução.
- $ X_{solvente} $ é a fração molar do solvente.
- $ P^{\circ}_{solvente} $ é a pressão de vapor do solvente puro.
Passo 5
Como adicionamos um soluto, a fração molar do solvente $ X_{solvente} $ diminui (porque agora temos uma mistura de solvente e soluto). Isso significa que:
Ou seja, a pressão de vapor da solução é menor que a do solvente puro.
Passo 6
No nível molecular, isso ocorre porque as moléculas do soluto ocupam espaço na superfície do líquido, reduzindo o número de moléculas de solvente que podem escapar para a fase gasosa. Menos moléculas evaporando significa menor pressão de vapor.
Resposta
Portanto, pela Lei de Raoult e pelas interações moleculares na solução, a pressão de vapor do solvente diminui quando um soluto é adicionado, fazendo com que a pressão de vapor de uma solução seja menor que a do solvente puro.