Anticongelante automotivo, diálise renal e uso de sal-gema para fazer sorvete não parecem ter nada em comum. Mas todos eles dependem das propriedades coligativas das soluções. Essas propriedades são as propriedades físicas de soluções que dependem apenas da relação entre o número de partículas de soluto e solvente (por exemplo, sal em água) em solução e não sobre a identidade do soluto.

O corpo humano células, células vegetais e soluções como anticongelante e sorvete dependem de propriedades coligativas.

TL; DR (muito longo; não lidos)

Demasiado longo; não lidos (TL ; DR)

Existem quatro propriedades coligativas: pressão de vapor, ponto de ebulição, ponto de congelamento e pressão osmótica. Estas propriedades físicas das soluções dependem apenas da relação entre o número de partículas de soluto e solvente em solução e não sobre o que o soluto é.

Diminuindo a pressão de vapor adicionando um soluto

A solvente (tal como a água) tem uma pressão de vapor denotada por p1. Isso é igual a uma atmosfera de pressão.

Em equilíbrio, a fase gasosa (como vapor de água) acima do solvente tem uma pressão parcial igual a p1. Adicionando um soluto (como sal de mesa, NaCl), diminui a pressão parcial do solvente na fase gasosa. A diminuição da pressão de vapor é causada pelas moléculas de solvente na superfície da solução sendo substituídas por moléculas de soluto. As moléculas de solvente “dispersam” a vaporização. Como há menos moléculas de solvente na superfície, a pressão de vapor diminui.

Elevação do ponto de ebulição em uma mistura

Levar um solvente para ferver essencialmente vaporiza o solvente. Elevação do ponto de ebulição, ou aumento da temperatura na qual o solvente ferve, ocorre por uma razão similar à depressão da pressão de vapor. O aumento da quantidade de soluto na superfície inibe a vaporização do solvente, por isso requer mais energia para atingir o ponto de ebulição.

Isso pressupõe que o soluto é não volátil, ou seja, tem um baixo vapor pressão à temperatura ambiente. Um soluto volátil com um ponto de ebulição menor que o solvente pode realmente deprimir o ponto de ebulição. O benzeno é um exemplo de um composto orgânico volátil (VOC).

Depressão do ponto de congelamento em uma mistura

O ponto de congelamento de uma solução será menor do que o do solvente puro. Ponto de congelamento é a temperatura na qual um líquido se torna sólido em 1 atmosfera. Depressão do ponto de congelamento significa que a temperatura de congelamento diminui. Isso significa que o líquido deve ser mais frio para atingir o congelamento. A razão pela qual isso ocorre é porque a presença de um soluto introduz mais desordem no sistema do que estava presente apenas com as moléculas do solvente. Portanto, a mistura deve ser mais fria para superar os efeitos do sistema mais desordenado.

Uma aplicação prática dessa propriedade coligativa é o anticongelante automotivo. O ponto de congelamento de uma solução 50/50 de etilenoglicol (CH2 (OH) CH2 (OH)) é de -33 graus Celsius (-27,4 graus Fahrenheit), comparado com 0 graus Celsius (32 graus Fahrenheit). Anticongelante é adicionado ao radiador de um carro de modo que o carro deve ser exposto a temperaturas muito mais baixas antes que a água no sistema do carro congele.

Aumento de pressão osmótica para soluções

Osmose ocorre quando as moléculas de solvente se movem através de uma membrana semipermeável. Um lado da membrana poderia conter solvente, e o outro lado da membrana conteria soluto. O movimento do solvente ocorre de uma área de maior concentração para uma área de menor concentração, ou de um potencial químico mais alto para um menor potencial químico, até que um equilíbrio seja atingido. Esse fluxo ocorre naturalmente, portanto, alguma entrada de pressão no lado do soluto deve ser aplicada para interromper o fluxo.

A pressão osmótica é a pressão que interromperia esse fluxo. Pressão osmótica geralmente aumenta para soluções. Quanto mais moléculas de soluto existem, mais as moléculas de solvente são pressionadas juntas. A presença de moléculas de soluto em um lado da membrana significa que menos moléculas de solvente podem cruzar para o lado da solução. A pressão osmótica está diretamente relacionada com a concentração de soluto: mais soluto se traduz em uma pressão osmótica mais alta.

Propriedades coligativas e Molaliação

As propriedades coligativas são todas dependentes da molalidade (m) de uma solução. Molalidade é definida como moles de soluto /kg de solvente. O mais ou menos de um soluto presente na relação com o solvente afetará os cálculos das quatro propriedades coligativas descritas acima.