Os seguintes fatos são observados experimentalmente:
a) O ponto de ebulição aumenta quando se adiciona um soluto não volátil a um solvente.
b) Algumas soluções apresentam desvio negativo da Lei de Raoult.
c) Acima da temperatura crítica não é possível liquefazer um gás, qualquer que seja o valor da pressão aplicada.
d) Podemos ter acetona entrando em ebulição à temperatura ambiente, como foi observado na aula prática.
Para cada um, sugira explicações.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício apresenta quatro observações experimentais sobre propriedades de soluções e gases. A gente vai explorar conceitos de química como ponto de ebulição, solutos não voláteis, Lei de Raoult, temperatura crítica e comportamento de substâncias em diferentes condições. Vamos precisar entender como esses conceitos se aplicam para explicar cada um dos fatos mencionados.

Passo 2

a) O ponto de ebulição aumenta quando se adiciona um soluto não volátil a um solvente.
Então, quando a gente adiciona um soluto não volátil (que não evapora facilmente) a um solvente, o ponto de ebulição da solução sobe. Isso acontece por causa de uma propriedade chamada elevação do ponto de ebulição, que é uma das chamadas propriedades coligativas. Propriedades coligativas dependem da quantidade de partículas dissolvidas e não do tipo delas.
A Lei de Raoult nos diz que a adição de um soluto não volátil diminui a pressão de vapor do solvente. Com menos pressão de vapor, a solução precisa de uma temperatura maior para que a pressão do vapor iguale à pressão atmosférica, fazendo o ponto de ebulição aumentar.
Fórmula:
A elevação do ponto de ebulição é dada por:
De
Onde:
  • De é a elevação do ponto de ebulição.
  • i é o fator de van’t Hoff (número de partículas em solução).
  • Kb é a constante ebuliométrica do solvente.
  • m é a concentração do soluto.

Passo 3

b) Algumas soluções apresentam desvio negativo da Lei de Raoult.
A Lei de Raoult afirma que a pressão de vapor de cada componente em uma solução ideal é proporcional à sua fração molar. No entanto, nem todas as soluções se comportam de forma ideal. Quando temos interações intermoleculares mais fortes entre as moléculas do soluto e do solvente do que entre as próprias moléculas do soluto ou do solvente, a pressão de vapor observada é menor do que a prevista pela Lei de Raoult. Isso é chamado de desvio negativo.
Basicamente, as moléculas estão mais “presas” umas às outras, dificultando a evaporação, o que reduz a pressão de vapor.

Passo 4

c) Acima da temperatura crítica não é possível liquefazer um gás, qualquer que seja o valor da pressão aplicada.
A temperatura crítica é a temperatura acima da qual um gás não pode ser liquefeito, não importa quanta pressão você aplique. Isso ocorre porque, acima dessa temperatura, a energia cinética das moléculas é tão alta que elas não conseguem ser mantidas juntas em forma líquida, mesmo sob alta pressão.
Na temperatura crítica, as propriedades do líquido e do gás tornam-se iguais, e não há distinção entre os dois estados. Por isso, acima dessa temperatura, o gás permanece no estado gasoso independentemente da pressão aplicada.
Fórmula para a temperatura crítica não está diretamente envolvida aqui, mas é um ponto chave na termodinâmica dos gases.

Passo 5

d) Podemos ter acetona entrando em ebulição à temperatura ambiente, como foi observado na aula prática.
A acetona tem um ponto de ebulição relativamente baixo ( 56 ,°C), mas à temperatura ambiente ( sim 25 ,°C), não deveria estar em ebulição, a não ser que a pressão seja reduzida significativamente. Se na aula prática foi observado que a acetona entrou em ebulição à temperatura ambiente, provavelmente foi realizada uma experiência de vácuo.
Reduzindo a pressão acima da acetona, o ponto de ebulição diminui. Com pressão baixa o suficiente, a acetona pode ferver mesmo a 25°C. Isso é usado em técnicas como a destilação a vácuo.
Fórmula relacionada:
A relação entre pressão e ponto de ebulição é dada pela curva de vapor, que mostra que a temperatura aumenta com a pressão.

Resposta

Resumindo, cada observação pode ser explicada da seguinte forma:
a) Adicionar um soluto não volátil eleva o ponto de ebulição da solução devido à diminuição da pressão de vapor do solvente, conforme a elevação do ponto de ebulição.
b) Algumas soluções têm desvio negativo da Lei de Raoult porque as interações entre soluto e solvente são mais fortes, reduzindo a pressão de vapor abaixo do esperado.
c) Acima da temperatura crítica, a energia das moléculas impede a liquefação do gás, independentemente da pressão aplicada.
d) A acetona pode ferver à temperatura ambiente se a pressão for reduzida, permitindo que ela entre em ebulição mesmo em condições de temperatura mais baixa.

Exercícios relacionados