Tonoscopia (Tonometria)
1. O que é Tonoscopia?
A tonoscopia é uma propriedade coligativa que trata do abaixamento da Pressão Máxima de Vapor (PMV) quando adicionamos um soluto não volátil a um solvente.
É a tonoscopia que explica o fato de uma água com sal evaporar menos que a água pura, já que a água com sal tem menos PMV.
2. Interpretando o Abaixamento da PMV
Imagine uma situação em que você está em uma sala de aula e quer sair.
Se essa sala estiver completamente vazia, você caminha até a porta facilmente e sai sem dificuldades.
Isso representa a água pura, onde todas as moléculas têm caminho livre para evaporar.
Agora, imagine que essa mesma sala está cheia de carteiras espalhadas pelo caminho.
Você vai demorar mais para chegar à porta e sair, pois precisa desviar dos obstáculos.
Isso representa a água com soluto: as partículas do soluto dificultam a passagem das moléculas de água para o estado gasoso.
Quando adicionamos sal à água, estamos enchendo essa "sala de aula" com carteiras.
Nós estamos colocando partículas extras no líquido que dificultam a saída das moléculas de água para o vapor.
Se menos moléculas de água escapam, a tendência da água virar vapor se torna menor. Consequentemente, a PMV abaixa.
Lembre-se: QUANTO MAIS PARTÍCULAS DE SOLUTO DISSOLVIDAS, MAIOR SERÁ O ABAIXAMENTO DA PMV DO SOLVENTE.
3. Experimentos e Aplicações Práticas da Tonoscopia
A tonoscopia está presente no nosso dia a dia mais do que você imagina! Aqui estão alguns exemplos:
📌 Açúcar no café:
Se você coloca açúcar no café quente, ele demora mais para esfriar porque a evaporação da água fica mais lenta.
📌 Açúcar nas sobremesas:
Sobremesas como doces caramelizados ou geleias também esfriam mais devagar porque o açúcar diminui a taxa de evaporação.
📌 Proteção contra ressecamento:
Produtos como cremes hidratantes contêm substâncias que reduzem a evaporação da água da pele, mantendo a hidratação por mais tempo.
📌 Soluções anticongelantes:
No radiador de um carro, aditivos diminuem a evaporação da água, impedindo o superaquecimento do motor.
Moral da história: se você encontrar alguma questão abordando diminuição da PMV ou diminuição da evaporação, o efeito coligativo é a tonoscopia.
4. Aspecto Quantitativo da Tonoscopia
No assunto de Propriedades Coligativas, estudamos a parte teórica (qualitativa) separada da parte de cálculo (quantitativa).
Isso porque 99,99% das provas e dos vestibulares não cobram mais a parte quantitativa de maneira aprofundada.
Portanto, no final de cada capítulo, mostrarei a fórmula que usamos para calcular o efeito coligativo da propriedade que estivermos estudando.
Na tonoscopia, existem três fórmulas importantes que você precisa saber:
1️ A Lei de Raoult: A pressão máxima da solução é proporcional à fração molar do solvente na solução e à PMV do solvente puro.
P = X₂ . P₂
2️ Abaixamento absoluto da PMV:
∆P = P₂ - P
3️ Abaixamento relativo da PMV:
$\frac{\Delta P}{P_2}$ = $X_1$ → $\frac{\Delta P}{P_2}$ = Kt . ɯ . i se o número de mols do soluto for irrelevante diante da quantidade de água.
Onde:
Kt = constante tonométrica, que depende apenas do solvente. Kt = M₂/1000;
(A massa molar da água é 18 g/mol, então Kt = 18/1000 para a água)
ɯ = molalidade;
i = fator de Van't Hoff.
5. Exercício Resolvido
Uma solução aquosa foi preparada dissolvendo-se 100 g de glicose ($C_6H_{12}O_6$) em 500 g de água.
Sabendo que a pressão máxima de vapor d’água no local é 700 mmHg a uma dada temperatura, que M($H_2O$) = 18 g/mol e que M($C_6H_{12}O_6$) = 180 g/mol, calcule:
1️ O abaixamento relativo da pressão máxima de vapor.
$\frac{\Delta P}{P_2}$ = $X_1$ → $\frac{\Delta P}{P_2}$ = $ \frac{n_1}{n_1 + n_2} $
→ $\frac{\Delta P}{P_2}$ = $ \frac{\frac{100}{180}}{\frac{100}{180} + \frac{500}{18}} $ → $\frac{\Delta P}{P_2}$ = $ \frac{\frac{100}{180}}{\frac{100+5000}{180}} $
→ $\frac{\Delta P}{P_2}$ = $ \frac{\frac{100}{180}}{\frac{5100}{180}} $→ $\frac{\Delta P}{P_2}$ = $\frac{1}{51}$
Usando $\frac{\Delta P}{P_2}$ = Kt . ɯ . i, você encontrará um valor diferente, pois o número de mols do soluto é relevante para a pouca quantidade de água.
Kt = $M_2$/1000 = 18/1000
ɯ = $n_1$/$m_2$ (Kg) = $\frac{100}{180}$ / $\frac{500}{1000}$ = $\frac{100}{180}$ x $\frac{1000}{500}$ = $\frac{20}{18}$
i = 1, pois glicose é substância molecular
$\frac{\Delta P}{P_2}$ = $\frac{18}{1000}$ x $\frac{20}{18}$ x 1 = $\frac{1}{50}$
2️ O abaixamento absoluto da pressão máxima de vapor.
Usarei o $\frac{\Delta P}{P_2}$ = $\frac{1}{50}$ para facilitar o cálculo:
Se $\frac{\Delta P}{P_2}$ = $\frac{1}{50}$ → ΔP = $ \frac{P_2}{50} $ = $\frac{700}{50}$ = $\frac{1400}{100}$ → ΔP = 14 mmHg
3️ A pressão máxima de vapor da solução após o acréscimo de glicose
ΔP = 14 mmHg → $P_2$ - P = 14 → 700 – P = 14 → P = 686 mmHg
Bizu para Propriedades Coligativas
Lembre sempre, esse bizu é Pra VOCÊ (P VOCE)
Ele funciona com setas alternadas, para cima e para baixo. À medida que formos estudando cada uma das propriedades, eu vou completando o bizu.
Por enquanto:
↑P ↓V ↑ O ↓ C ↑ E
O “P” é de partículas e o “V” é de volatilidade.
Portanto, o aumento de partículas reduz a volatilidade da solução (se reduz a volatilidade, reduz a PMV).
