Cálculo ebulioscópico

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Material que consegue modificar o ponto de ebulição da água
Material que consegue modificar o ponto de ebulição da água

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por Diogo

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Por Diogo Dias

Um líquido atinge seu ponto de ebulição (PE) quando a temperatura a que ele é submetido é suficiente para que sua pressão máxima de vapor iguale-se à pressão atmosférica que está sobre a superfície do líquido. Nessa situação, o vapor consegue sair e subir para a atmosfera.

Se o líquido for submetido a pressões atmosféricas diferentes (lugares com altitudes diferentes), o ponto de ebulição sofrerá alteração. Quanto maior for a pressão atmosférica, maior deverá ser a pressão máxima de vapor, o que resultará em aumento do ponto de ebulição. O contrário também é verdadeiro: quanto menor for a pressão atmosférica, menor será a pressão máxima de vapor, o que resultará em um ponto de ebulição menor.

A tabela a seguir traz a variação do ponto de ebulição da água em regiões com diferentes altitudes (pressões atmosféricas diferentes):

Local

PE da Água

Monte Everest (acima do nível do mar)

71 oC

Rio de janeiro (nível do mar)

100 oC

Região do Mar Morto (abaixo do nível do mar)

Acima de 100 oC

Dentro de uma panela de pressão (alta pressão interna, maior que ao nível do mar)

Em torno de 120 oC

O Monte Everest é o local onde a água apresenta o menor ponto de ebulição
O Monte Everest é o local onde a água apresenta o menor ponto de ebulição

Se adicionarmos um soluto não volátil a um determinado solvente, como o sal na água, o resultado será uma consequente alteração de seu ponto de ebulição, já que a pressão máxima de vapor do solvente mudará (sofrerá uma diminuição). A presença do soluto é um fator que dificulta a vaporização do solvente, exigindo assim um maior aquecimento para que a vaporização aconteça.

Sendo assim, se colocarmos sal na água que está cozinhando uma porção de batatas, o ponto de ebulição sofrerá um aumento, fazendo com que as batatas sejam cozinhadas em uma temperatura maior, o que consequentemente acelerará o cozimento.

O cálculo do valor do ponto de ebulição (cálculo ebulioscópico) de um solvente após a adição de um soluto não volátil é feito por meio da ebuliometria, que é a propriedade coligativa que estuda o aumento do ponto de ebulição. Assim sendo, o cálculo ebulioscópico revela o quanto o ponto de ebulição de um solvente na solução aumentou.

A ebuliometria, assim como a criometria, é regida pela lei do francês François M. Raoult:

O cálculo ebulioscópico deve-se à elevação ebulioscópica do ponto de ebulição, que, por sua vez, é dada pela diferença entre o ponto de ebulição do solvente em uma solução pelo seu próprio ponto de ebulição”

A fórmula que traduz essa lei (cálculo ebulioscópico) é:

Δte = t – t2

  • Δte = variação da temperatura de ebulição ou elevação do ponto de ebulição sofrida pelo solvente;

  • t = temperatura de ebulição do solvente na solução;

  • t2 = temperatura de ebulição do solvente.

Segundo Raoult, o ?te é diretamente proporcional à molalidade (W), da seguinte forma:

Δte =Ke .W

A molalidade pode ser calculada pela fórmula:

W =     m1    
      M1.m2

  • m1 = massa do soluto;

  • m2 = massa do solvente;

  • M1 = massa molar do soluto.

O Ke (constante ebulioscópica) é regido pela seguinte fórmula:

Ke =    R.T2    
        1000.Lv

  • R = constante geral dos gases;

  • T = temperatura de ebulição do solvente;

  • Lv = calor latente de vaporização.

Caso o solvente tenha recebido um soluto não volátil iônico, é necessário utilizar o fator de correção de Van't Hoff na fórmula da ebuliometria:

Δte =Ke .W.i

O fator de correção pode ser calculado pela seguinte fórmula:

i = 1 + α.(q-1)

  • α = grau de ionização;

  • q = número de cátions e ânions na fórmula da substância.

Veja alguns exemplos de aplicação das fórmulas do cálculo ebulioscópico ebulioscópico:

(UFES) Uma massa de 171g de um composto molecular desconhecido é adicionada a 250g de água. O cálculo ebulioscópico da solução resultante gerou uma temperatura de ebulição de 101°C, a 1 atm. Sabendo-se que a constante de ebulioscopia da água é 0,5°C/molal, pode-se concluir que o composto desconhecido possui massa molar igual a quanto?

Dados do exercício

m1 = 171g
m2 = 250g ou 0,25 Kg
t = 101 oC
Ke = 0,5

Observação: a temperatura de ebulição da água é de 100 oC.

Como a molalidade não foi dada e o exercício pede a massa molecular, vamos condensar a fórmula da molalidade na fórmula do cálculo ebulioscópico:

Δte = Ke.W

W =    m1    
     M1. M2

t-t2 = Ke.m1
         M1.m2

101- 100 = 0,5.171
                M1.0,25

1.M1.0,25 =0,5.171

M1.0,25 = 85,5

M1 = 85,5
        0,25

M1 = 342 g/ mol

(UEL) Uma solução aquosa de glicose apresenta concentração 0,50 molal. Qual é a elevação do ponto de ebulição da água, em °C. Dado: Constante de ebulioscopia molal da água = 0,52°C/molal.

Dados do exercício:

W = 0,5 molal
Δte = ?
Ke = 0,52

Basta aplicar na fórmula do Δte:

Δte = Ke.W
Δte = 0,52.0,5
Δte = 0,26 oC

(PUC-PR) Uma solução de 16g de brometo de cálcio (CaBr2) em 800g de água eleva de 0,13°C o ponto de ebulição dessa solução (Ke = 0,52). O grau de dissociação do brometo de cálcio é: (Dados: M do CaBr2 = 120 g/mol)

Dados do exercício

m1 = 16g
m2 = 800g ou 0,8 Kg
Δte = 0,13 oC
Ke = 0,52

Como o exercício pede o alfa, inicialmente vamos achar o i pela fórmula da ebulioscopia com o fator de Van't Hoff:

Δte = Ke.m1 .i
           M1.m2

0,13 = 0,52.16.i
           120.0,8

0,13. 120.0,8 = 0,52.16.i

12,48 = 8,32.i

i = 12,48
      8,32

i = 1,5

Para finalizar, utilizaremos a fórmula do fator de Van't Hoff:

i = 1+ α.(q-1)

1,5 = 1+ α .(3-1)

1,5-1 = 2 α

0,5 = α
 2

α = 0,25 ou 25 %


Por Me. Diogo Lopes Dias

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