Enunciado
Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 9.1 - Ex. 45
Dois bécheres, um contendo uma solução 0,010m de NaCl(aq) e o outro contendo água pura, são colocados em uma câmpanula e selados. Os bécheres ficam em estocados até que o vapor d’água entra em equilíbrio com os líquidos. O nível do líquido nos dois bécheres é o mesmo no início do experimento, como se vê abaixo. Ajuste o nível de líquido nos bécheres após o equilíbrio ser atingido. Explique seu raciocínio.
Passo 1
Para pensar nesse problema, vamos ver dois conceitos. Energia livre e pressão de vapor.
A pressão de vapor do solvente é proporcional à fração molar do solvente. Além disso, a pressão de vapor do solvente diminui na presença de um soluto não volátil. Ou seja, a pressão de vapor da água, no bécher de água pura é maior que na da solução de NaCl.
Na ausência de solutos, a energia livre molar do vapor é igual à do solvente líquido puro. Em uma solução ideal, o sulto aumenta a desordem e portanto, a entropia da fase líquida.
Nestes casos é importante notar que a entalpia permanece inalterada.
Passo 2
Pela equação:
Sendo assim, como a entropia da solução de NaCl é maior, a energia livre de Gibbs delasempre será menor.
No equilíbrio, a energia livre de Gibbs das duas soluções é igual.
Para que isso ocorra, com o tempo, a energia livre de Gibbs da solução de água pura irá diminuir até que toda a solução de água pura “seja parte” da solução de NaCl. Deixando o bécher da direita vazio e o da esquerda cheio.
Resposta
Após o equilíbrio ser atingido, o bécher da direita estará vazio e o da esquerda estará cheio.