O estudo das propriedades coligativas é extremamente importante, já que através dele podemos avaliar e conhecer o comportamento de vários solventes quando recebem a adição e dissolução de um soluto não volátil. Essa adição tem grande influência em fatores importantes como pressão máxima de vapor, ponto de fusão, ponto de ebulição e osmose. Cada fator proposto é estudado pelos seguintes efeitos coligativos: tonoscopia, ebulioscopia, crioscopia e osmometria, que são as chamadas propriedades coligativas.
Qualquer propriedade coligativa estudada depende de forma direta do soluto não volátil que foi adicionado ao solvente. O efeito coligativo provocado por essa adição vai depender, e muito, do tipo e da característica do soluto adicionado. De uma forma geral, existem dois tipos de solutos na química, o iônico e o molecular.
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Soluto molecular: Entende-se por soluto molecular aquele que apresenta em sua constituição ligações covalentes e não apresenta a capacidade de sofrer ionização ou dissociação quando dissolvido. Exemplos: sacarose, glicose, frutose etc.
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Soluto iônico: Entende-se por soluto iônico aquele que apresenta a ligação iônica ou covalente como sua formadora, porém deve sofrer obrigatoriamente os fenômenos de ionização ou dissociação quando dissolvidos em água. Exemplos: ácidos, bases, sais etc.
Assim, quando um soluto molecular é adicionado em água, por exemplo, ele irá dissolver e o número de moléculas adicionado na água será igual ao número de moléculas que estão dissolvidas (respeitando a solubilidade desse soluto no solvente, sempre).
Já a adição de um soluto iônico em água promove o fenômeno de ionização ou dissociação, por isso o número de partículas que foram adicionadas na água não necessariamente será igual ao número de partículas presentes na água. Como assim? É isso mesmo, como esses solutos ionizam ou dissociam, suas moléculas são fragmentadas, ou seja, uma molécula dissolve e libera na água mais de um grupo (íons). Exemplo:
NaCl(aq) → Na+(aq) + Cl-(aq)
Equação de dissociação do cloreto de sódio
O que observamos na equação acima é que quando um cristal de cloreto de sódio é adicionado à água ele dissocia e libera um cátion sódio e um ânion cloreto. Dessa forma, uma molécula deu origem a dois grupos diferentes quando dissolvida em água.
Além da ionização e da dissociação que o soluto iônico sofre, devemos atentar-nos para o grau em que ele pode ionizar ou dissociar, ou seja, nem todas as moléculas do soluto ionizam ou dissociam. Assim, o grau de ionização ou dissociação (α) também deve ser levado em consideração ao estudar os efeitos coligativos.
Essa questão foi levantada pelo químico Jacobus Enricus Vant' Hoff, em 1886. Ele desenvolveu uma fórmula intitulada de fator de correção de Vant' Hoff, com a qual temos a condição de corrigir com exatidão o número de partículas reais que estão presentes em um determinado solvente. A fórmula é assim descrita:
i = 1 + α. (q-1)
Fórmula de Vant'Hoff para a correção do número de partículas
onde,
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i = fator de correção de Vant' Hoff
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α = grau de ionização ou dissociação do soluto (fornecido pelo exercício)
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q = número de partículas obtido ao dissociar ou ionizar uma molécula do soluto. Exemplo: No NaCl temos um q igual a 2 por ele originar o cátion sódio e o ânion cloreto.
A aplicação da fórmula para corrigir o número de partícula de um soluto iônico depende inicialmente do cálculo do número de partículas que foi adicionado ao solvente. Esse cálculo é desenvolvido utilizando a massa do soluto que foi adicionada ao solvente, a massa molar deste soluto e o conceito de mol. Veja o exemplo abaixo:
Exemplo: Cálculo do número de partículas presentes em uma solução preparada com 50 gramas de cloreto de sódio.
1o) Determinação da massa molar do cloreto de sódio
Para tal, utilizamos as massas molares dos elementos sódio e cloro na tabela periódica.
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Na = 23 g/mol
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Cl = 35,5 g/mol
Como temos apenas um átomo de cada elemento:
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Massa molar = 1.23 + 1.35,5
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Massa molar = 58 g/mol
2o) Determinação do número de partículas em 50 gramas de NaCl
58 g ----------- 6,02.1023 partículas
50 g ----------- x
58.x = 50.6,02.1023
58.x = 301.1023
x = 301.1023/58
x = 5,19.1023 partículas, aproximadamente.
3o) Cálculo do fator de correção de Vant' Hoff para o NaCl
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q = 2
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α = 91 %
Assim:
i = 1 + α.(q - 1)
i = 1 + 0,91.(2 - 1)
i = 1 + 0,91.(1)
i = 1 + 0,91
i = 1,91
4o) Correção do número de partículas encontrado no passo 2.
Para isso, basta multiplicarmos o número de partículas encontrado no segundo passo com o fator de correção:
5,19.1023 . 1,91 = 9,91.1023 partículas
Assim, podemos observar que o número de partículas presente em uma solução aquosa preparada com 50 g de cloreto de sódio é 9,91.1023 e não 5,19.1023.
Observação: Caso tenhamos um soluto molecular para trabalhar o cálculo do número de partículas, basta executarmos os passos 1 e 2, porque para os solutos moleculares o grau de dissociação ou ionização vale zero. Por isso o fator de correção fica igual a 1 e não altera o número de partículas final.
Por Me. Diogo Lopes Dias
