Crioscopia (Criometria)

1. O que é Crioscopia?

A crioscopia é uma propriedade coligativa que trata do abaixamento da temperatura de congelamento (Tc) quando adicionamos um soluto não volátil a um solvente. 

É a crioscopia que explica o fato de, em lugares muito frios, jogarem sal nas ruas para derreter o gelo. 

Quando colocamos uma substância dissolvida na água, como o sal ou o etilenoglicol (presente em anticongelantes de carro),

a água precisa atingir temperaturas menores do que 0 ºC para congelar.

2. Interpretando o Abaixamento da Tc

Esse conceito é facilmente explicado por entropia, mas nem todo mundo já viu isso antes de crioscopia. Vou considerar então que você ainda não viu.

Para entender por que isso acontece, precisamos lembrar do comportamento anômalo da água!

Lembra que já vimos que a água se expande quando congela, porque ela forma uma estrutura extremamente organizada pelas suas ligações de hidrogênio?

Isso faz com que a densidade do gelo seja menor que a densidade da água líquida.

Então raciocine... se para a água virar gelo, ela precisa expandir ao invés de comprimir...

Então, aumentar a pressão sobre a água líquida, na verdade, faz é dificultar o seu congelamento (você estaria comprimindo ela).

💡Moral da história: o aumento da pressão diminui a temperatura de congelamento devido ao comportamento anômalo da água.

Entendido esse conceito, vamos interpretar o efeito crioscópico.

A água líquida é uma estrutura mais desorganizada que o gelo. 

É como se a água fosse uma sala de alunos bagunceiros e o gelo uma sala de alunos comportados.

Ao adicionar soluto na água, você está aumentando ainda mais o número de "bagunceiros", ficando cada vez mais difícil de tornar a sala "comportada".

Se está todo mundo agitado e você quer diminuir a agitação dos alunos para conseguir uma sala mais organizada... o que diminui a agitação na Química?

Exatamente, a diminuição da temperatura diminui a agitação das moléculas!

💡 Moral da história: a solução precisa reduzir a uma temperatura ainda mais baixa para que o congelamento da água ocorra. 

Quanto mais soluto dissolvido, menor será a Tc da solução. 

3. Interpretação Gráfica das Três Propriedades Coligativas

Perceba que você pode visualizar as três propriedades coligativas já estudadas em um único gráfico. 

A curva sólido-líquido representa a redução da Tc com a adição das partículas de soluto na água. 

4. Aplicações Práticas da Crioscopia

A crioscopia é muito importante em diversas situações do nosso dia a dia. Vamos ver algumas aplicações:

📌 Anticongelante em motores (etilenoglicol):

Em regiões muito frias, a água do radiador do carro poderia congelar e danificar o motor.

Para evitar isso, adicionamos etilenoglicol, que reduz a temperatura de congelamento da água.

📌 Uso de sal para derreter gelo em ruas e calçadas:

Em países frios, joga-se sal nas ruas para evitar o acúmulo de gelo.

O sal dissolve-se na fina camada de água que sempre está presente sobre o gelo, formando uma solução salina que tem uma menor Tc que a água pura.

Assim, é como se a temperatura local fosse de -5 °C e a temperatura de congelamento se tornasse - 10 °C. Logo, o gelo derrete!!!

📌 Formação de icebergs e o congelamento da água do mar:

A água do mar é salgada, e por isso congela a temperaturas abaixo de 0ºC.

Quando ela começa a congelar, os cristais de gelo formados são de água pura, empurrando o sal para a água restante.

Isso torna a água mais salina e diminui ainda mais a temperatura necessária para o congelamento.

Esse processo é essencial para a formação de icebergs.

📌 Usar isopor com gelo e sal para conservar picolés e cervejas

Essa técnica é muito cobrada em provas (talvez o exemplo mais importante).

Essa técnica funciona porque o sal misturado ao gelo reduz a temperatura de congelamento da água.

Sem o sal, o gelo estaria em equilíbrio térmico com a água derretida a 0°C.

No entanto, ao adicionar o sal, criamos uma solução salina que exige uma temperatura ainda mais baixa para congelar.

Isso será bom em qualquer cenário:

Se a temperatura não atinge a Tc, o gelo derrete. Para o gelo derreter, ele precisa absorver calor do ambiente e ele vai "roubar" esse calor do picolé. 

Se ele "rouba" calor do picolé, ele resfria ainda mais, não derretendo.

No outro cenário, se a temperatura estiver tão baixa ao ponto de atingir a Tc, será excelente, pois o picolé estará guardado em um lugar ainda mais frio. 

5. Aspecto Quantitativo da Crioscopia

Cai muito pouco isso, então vamos direto ao ponto:

ΔTc = Kc . ɯ . i

Onde:

Kc = constante ebuliométrica, que vale 1,86 K/molal para a água!!!;

ɯ = molalidade;

i = fator de Van’t Hoff.

Não colocarei exemplos, pois a aplicação dessa fórmula é exatamente igual à aplicação da fórmula do efeito ebulioscópico.

Bizu para Propriedades Coligativas

Lembre sempre, esse bizu é Pra VOCÊ (P VOCE)

Por enquanto:

↑P ↓V ↑ O ↓ C ↑ E

O “P” é de partículas, o “V” é de volatilidade, o “C” é de crioscopia e o “E” é de ebulioscopia.

Portanto, o aumento de partículas reduz a volatilidade, reduz a temperatura de congelamento e aumenta a temperatura de ebulição da solução.