Propriedades Coligativas e Quantidade de Soluto

1. Definição e Conceito Fundamental

As propriedades coligativas são aquelas que dependem apenas da quantidade de partículas dissolvidas em um solvente, e não do tipo de partícula.

Você vai entender melhor quando eu te der um exemplo, então tenha calma e continue lendo.

As propriedades coligativas representam alterações em propriedades já existentes de um solvente, de acordo com a quantidade de partículas de soluto adicionadas. 

Por exemplo, um dos principais efeitos coligativos que vamos estudar é o aumento da temperatura de ebulição de uma solução ao adicionar soluto nela.

Se eu coloco açúcar em um copo com água e coloco sal em outro copo com água, algumas características serão diferentes entre os dois copos, como o gosto.

Porém, se o número de partículas da água com sal for igual ao número de partículas da água com açúcar, 

o aumento na temperatura de ebulição será exatamente o mesmo nas duas soluções, assim como os outros efeitos coligativos existentes.

Não importa se você dissolve sal, açúcar ou ácido sulfúrico, a única coisa que importa nas propriedades coligativas é o total de partículas dissolvidas. 

Quanto mais partículas dissolvidas, maior será o efeito coligativo, sempre. 

Existem quatro propriedades coligativas importantes, que são:

• Tonoscopia: abaixamento da pressão de vapor do solvente ao adicionar soluto. 
• Ebulioscopia: aumento da temperatura de ebulição do solvente ao adicionar soluto. 
• Crioscopia: diminuição da temperatura de congelamento do solvente ao adicionar soluto.
• Osmoscopia: aumento da pressão osmótica do solvente ao adicionar soluto.

2. Analisando a Quantidade de Partículas de uma Solução

Se você dissolver 1 mol de glicose (C₆H₁₂O₆) e 1 mol de cloreto de sódio (NaCl) em 1 L de água, ambas as soluções terão o mesmo efeito coligativo, né?

Faz sentido que elas tenham... se o que define é o número de partículas e ambas possuem 1 mol, então... a resposta é não!

Isso acontece porque existem substâncias, como a glicose, que são moleculares. Substâncias moleculares não formam íons quando se dissolvem em água.

Por outro lado, existem substâncias, como o NaCl, que se dissociam (e outras que se ionizam, como o HCl), formando íons quando se dissolvem em água.

Logo, quando a glicose é dissolvida, você tem 1 mol de partículas de glicose se dissolvendo em 1 L de água.

Já com o NaCl, que se dissocia em 1 NaCl → 1 Na⁺ + 1 Cl⁻, 1 mol de NaCl forma 2 mols de partículas dissolvidas em 1 L de água (1 mol de  Na⁺ e 1 mol de Cl⁻).

Portanto, NaCl tem maior quantidade de partículas dissolvidas que a glicose, logo tem maior efeito coligativo. 

Lembre-se, quanto mais partículas dissolvidas, maior será o impacto nas propriedades coligativas da solução.

3. Como definir a quantidade de partículas dissolvidas em uma solução (Fator de Van't Hoff)

Vou te ensinar primeiro a descobrir de maneira teórica qual substância forma mais partículas dissolvidas.

Depois, eu te mostro como podemos descobrir por meio de cálculos. 

Para descobrir a quantidade de partículas que surgem em uma solução ao adicionar um determinado soluto, precisamos olhar 3 coisas:

1️ A substância é molecular ou iônica? 

Se for molecular, 1 mol da substância forma 1 mol de partícula dissolvida, não tem nenhuma alteração. Se for iônica, faça a dissociação e descubra.

O NaCl, por exemplo, forma dois íons e a glicose forma uma única molécula. 

Se isso não for suficiente para diferenciar todos os solutos, vamos para a próxima:

2️ Quantos íons a substância forma?

Aqui, você precisa fazer a decomposição da substância. Quanto mais íons, maior o efeito coligativo.

Por exemplo, se eu tenho NaCl e CaCl2, quem forma mais íons?

1 NaCl → 1 Na⁺ + 1 Cl⁻: forma 2 íons → menor efeito coligativo

1 CaCl₂ → 1 Ca²⁺ + 2 Cl⁻: forma 3 íons → maior efeito coligativo

Se ainda assim empatar, vá para a próxima pergunta:

3️ Quem possui maior força/solubilidade?

A força de um ácido, por exemplo, determina quantas moléculas viram íons.

Portanto, um ácido forte ioniza mais que um ácido fraco. Se ele ioniza mais, ele tem maior efeito coligativo.

Seguindo essa linha de raciocínio, se temos duas moléculas que formam a mesma quantidade de íons, como desempatar?

1 HCl → 1 H⁺ + 1 Cl⁻: forma 2 íons → ácido FORTE → maior efeito coligativo

1 HCN → 1 H⁺ + 1 CN⁻: forma 2 íons → ácido FRACO → menor efeito coligativo

Exemplo 1:

Vamos colocar essas quatro substâncias em ordem, do menor para o maior efeito coligativo. Todas elas foram adicionadas em 1 L de água:

I. 1 mol de glicose

II. 1 mol de ácido acético (CH₃COOH)

III. 1 mol de HCl

IV. 1 mol de H₂SO₄

Resolução:

1️

A glicose é molecular e todos os outros três solutos são iônicos. Logo, a substância I forma apenas 1 mol de partículas e todas as outras formam mais.

2️

1 HCl → 1 H⁺ + 1 Cl⁻: 2 íons

1 CH₃COOH → 1 H⁺ + 1 CH₃COO⁻: 2 íons

1 H₂SO₄ → 2 H⁺ + 1 SO₄²⁻: 3 íons

A substância IV forma 3 mols de íons, enquanto que as outras duas formam 2 mols de íons. Precisamos desempatar as substâncias II e III.

3️

HCl é ácido forte, enquanto que CH₃COOH é ácido fraco. Logo, temos mais partículas no HCl.

Resposta: Substância I < Substância II < Substância III < Substância IV.

4. Descobrindo com cálculo: o fator de Van't Hoff (i)

Para corrigir essa diferença entre substâncias que dissociam e as que não dissociam com cálculo, utilizamos o fator de Van't Hoff (i).

Esse fator indica quantas partículas efetivamente surgem na solução a partir de um determinado soluto. A fórmula do fator de Van't Hoff é:

i = 1 + α(q - 1)

Onde:

• i = fator de Van't Hoff
• α = grau de dissociação (fração das moléculas que se dissociam)
• q = número de íons formados por fórmula unitária do soluto

Quando a questão não especifica, nós utilizamos α = 100% = 1 para ácidos fortes, bases fortes e sais em geral. 

Portanto, perceba que essa fórmula é apenas uma maneira matemática de responder nossas três perguntas teóricas:

• Se a substância for molecular e não dissociar, o α é zero e i = 1. Se ela for iônica, o α aumenta e o i torna-se maior que 1.
• Se a substância forma mais íons, o q é cada vez maior e o i se torna cada vez maior.
• Por fim, se a substância é forte, ela possui um α maior, logo o seu i também é maior.