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91 www.cursoanualdequimica.com.br – e-mail: cursodequimica@gmail.com 9. Associação de moléculas do soluto e propriedades coligativas Alguns solutos moleculares produzem efeitos coligativos mais fracos do que seríamos levados a prever a partir de sua concentração molal. Isto não é observado com frequência, mas indica a existência de outro fenômeno a que devemos dar um pouco de atenção, ou seja, a associação de partículas do soluto. Quando dissolvido em benzeno, por exemplo, o ácido benzóico tem suas moléculas associadas formando dímeros. Estes são ligados por pontes de hidrogênio, indicadas por linhas pontilhadas na equação abaixo. Por causa da associação, o abaixamento do ponto de congelamento de uma solução 1,00 m de ácido benzóico em benzeno é apenas a metade do valor calculado. A formação do dímero faz com que o ácido benzóico passe a ter uma massa molecular efetiva que é o dobro da normal. Esta massa molecular efetiva maior reduz a concentração molal pela metade, o mesmo acontecendo com o efeito sobre o abaixamento do ponto de congelamento. Di-significa 2, assim, um dímero é o resultado da combinação de duas moléculas. 92 www.cursoanualdequimica.com.br – e-mail: cursodequimica@gmail.com PROPRIEDADES COLIGATIVAS Exercícios de Aprendizagem 01. (Fuvest) A adição de um soluto à água altera a temperatura de ebulição desse solvente. Para quantificar essa variação em função da concentração e da natureza do soluto, foram feitos experimentos, cujos resultados são apresentados abaixo. Analisando a tabela, observa-se que a variação de temperatura de ebulição é função da concentração de moléculas ou íons de soluto dispersos na solução. Volume de água (L) Soluto Quantidade de matéria de soluto (mol) Temperatura de ebulição (°C) 1 - - 100,00 1 NaC 0,5 100,50 1 NaC 1,0 101,00 1 sacarose 0,5 100,25 1 2CaC 0,5 100,75 Dois novos experimentos foram realizados, adicionando-se 1,0 mol de Na2SO4 a 1 L de água (experimento A) e 1,0 mol de glicose a 0,5 L de água (experimento B). Considere que os resultados desses novos experimentos tenham sido consistentes com os experimentos descritos na tabela. Assim sendo, as temperaturas de ebulição da água, em °C, nas soluções dos experimentos A e B, foram, respectivamente, de a) 100,25 e 100,25. b) 100,75 e 100,25. c) 100,75 e 100,50. d) 101,50 e 101,00. e) 101,50 e 100,50. 02. (Unicamp) Evidências experimentais mostram que somos capazes, em média, de segurar por um certo tempo um frasco que esteja a uma temperatura de 60°C, sem nos queimarmos. Suponha uma situação em que dois béqueres contendo cada um deles um líquido diferente (X e Y) tenham sido colocados sobre uma chapa elétrica de aquecimento, que está à temperatura de 100°C. A temperatura normal de ebulição do líquido X é 50°C e a do líquido Y é 120°C. a) Após certo tempo de contato com esta chapa, qual dos frascos poderá ser tocado com a mão sem que se corra o risco de sofrer queimaduras? Justifique a sua resposta. b) Se a cada um desses frascos for adicionada quantidade igual de um soluto não volátil, mantendo-se a chapa de aquecimento a 100°C, o que acontecerá com a temperatura de cada um dos líquidos? Explique. 03. (Ufc ) O gráfico a seguir (fig. 1) apresenta os pontos de ebulição em função da massa molar para as moléculas do tipo H‚X, onde X é um elemento do grupo 16 da tabela periódica. a) Defina, em função da pressão de vapor, a temperatura de ebulição. b) Desenhe um gráfico, apresentando o perfil da pressão de vapor em função da massa molar para esses hidretos. 04. (Fuvest) A porcentagem em massa de sais no sangue é de aproximadamente 0,9%. Em um experimento, alguns glóbulos vermelhos de uma amostra de sangue foram coletados e separados em três grupos. Foram preparadas três soluções, identificadas por X, Y e Z, cada qual com uma diferente concentração salina. A cada uma dessas soluções foi adicionado um grupo de glóbulos vermelhos. Para cada solução, acompanhou-se, ao longo do tempo, o volume de um glóbulo vermelho, como mostra o gráfico. Com base nos resultados desse experimento, é correto afirmar que a) a porcentagem em massa de sal, na solução Z, é menor do que 0,9%. b) a porcentagem em massa de sal é maior na solução Y do que na solução X. c) a solução Y e a água destilada são isotônicas. d) a solução X e o sangue são isotônicos. e) a adição de mais sal à solução Z fará com que ela e a solução X fiquem isotônicas. 05. (Ita) Considere que sejam feitas as seguintes afirmações em relação à pressão de vapor saturante de líquidos e/ou 93 www.cursoanualdequimica.com.br – e-mail: cursodequimica@gmail.com sólidos: I - As pressões de vapor da água líquida e do gelo têm o mesmo valor a -10°C. II - Tanto a pressão de vapor de líquidos como a de sólidos aumentam com o aumento da temperatura. III - A pressão de vapor de um líquido depende das forças de interação intermoleculares. IV - No ponto triplo da água pura, a pressão de vapor do gelo tem o mesmo valor que a pressão de vapor da água líquida. V - A pressão de um vapor em equilíbrio com o respectivo líquido independe da extensão das fases gasosas e líquida. Qual das opções a seguir se refere a todas afirmações CORRETAS? a) I e II. b) I e IV. c) I, II, III e V. d) II, III, IV e V. e) I, II, III, IV e V. 06. (Ita ) Considere as seguintes afirmações relativas aos sistemas descritos a seguir, sob pressão de 1atm: I. A pressão de vapor de uma solução aquosa de glicose 0,1mol/L é menor do que a pressão de vapor de uma solução de cloreto de sódio 0,1mol/L a 25°C. II. A pressão de vapor do n-pentano é maior do que a pressão de vapor do n-hexano a 25°C. III. A pressão de vapor de substâncias puras como: acetona, éter etílico, etanol e água, todas em ebulição, tem o mesmo valor. IV. Quanto maior for a temperatura, maior será a pressão de vapor de uma substância. V. Quanto maior for o volume de um líquido, maior será a sua pressão de vapor. Destas afirmações, estão CORRETAS a) apenas I, II, III e IV. b) apenas I, II e V. c) apenas I, IV e V. d) apenas II, III e IV. e) apenas III, IV e V. 07. (Ufsc) Chegando ao apartamento dos pais em Florianópolis, Carlos resolve fazer um café. Coloca água para ferver e aguarda. Algum tempo depois comenta: “– Essa água parece que demora mais para ferver aqui do que em Urubici!”. Com base nas propriedades físicas das substâncias, é CORRETO afirmar que: 01) numa altitude menor a camada de ar sobre o local é maior, logo a temperatura de ebulição da água é maior. 02) a pressão de vapor de um líquido não é dependente da temperatura. 04) devido às forças intermoleculares, o ponto de ebulição da água é maior que o do H2S. 08) um líquido entra em ebulição quando sua pressão de vapor é menor que a pressão atmosférica. 16) uma mistura de água com açúcar tem ponto de ebulição maior que água pura. 32) o Mar Morto, na Jordânia, localiza-se a uma altitude de –395 metros, assim, o ponto de ebulição da água neste local deve ser maior que 100 °C. 08. (Uem) Considere as soluções A e B abaixo, a 25 C, e assinale o que for correto. A – solução aquosa a 25 C, contendo 90 mols de água e 10 mols de glicose. B – solução aquosa a 25 C, contendo 80 mols de água e 20 mols de sacarose. Dados: pressão de vapor da água pura a 25 C 3,8 kPa. 01) A pressão de vapor da solução A é menor do que a pressão de vapor da solução B. 02) A pressão de vapor da solução B é menor do que a pressão de vapor de 100 mols de água pura. 04) A pressão de vapor da solução A é igual a pressão de vapor de 110 mols de água pura. 08) Ao se adicionar 50 mols de água à solução B, suapressão de vapor aumentará. 16) Ao se misturar a solução A com a solução B, a mistura terá uma pressão de vapor maior do que a pressão de vapor da água pura. 09. (Uem) Ao se preparar uma salada de folhas de alface, utilizando sal e vinagre, devemos temperá-la e comê-la imediatamente, pois, ao ser deixada em repouso por alguns minutos, as folhas de alface murcham, dando à salada um aspecto indesejado. Considerando o exposto, é correto dizer que o fato pode ser explicado 01) pelo efeito ácido do vinagre, que contém ácido acético, que é um ácido forte que “queima” as folhas do alface fazendo-as murchar. 02) pelo efeito do calor liberado pela dissolução do sal no vinagre. 04) pelo efeito osmótico, no qual ocorre um movimento da água contida nas folhas da alface para a solução resultante do tempero. 08) pelo efeito de tonoscopia, no qual ocorre um abaixamento da pressão máxima de vapor da água contida nas folhas da alface. 16) pelo aumento da pressão osmótica no interior das células da folha da alface, que aumentam de volume até se romperem, levando ao murchamento das folhas. 10. (Ufrgs) Mesmo quando a água destilada é extremamente pura, não se pode injetá-la diretamente no sangue de um paciente, pois há o risco de a) autodissociação da água, produzindo ácido. b) aumento da concentração de oxigênio do sangue. 94 www.cursoanualdequimica.com.br – e-mail: cursodequimica@gmail.com c) aumento súbito do pH do sangue. d) precipitação de sais minerais. e) ruptura das hemácias, devido à diminuição da pressão osmótica do sangue. 11. (Uftm) Três soluções aquosas de nitrato de sódio, nitrato de alumínio e glicose, com concentrações 0,5 mol/L, foram aquecidas em três béqueres, sob as mesmas condições ambientes, até a ebulição. As temperaturas das três soluções foram monitoradas com três termômetros devidamente calibrados. A solução que a 25 ºC apresenta maior pressão de vapor e a solução que apresenta maior temperatura de ebulição são, respectivamente, a) glicose e nitrato de alumínio. b) glicose e nitrato de sódio. c) nitrato de alumínio e glicose. d) nitrato de alumínio e nitrato de alumínio. e) nitrato de sódio e glicose. 12. Uma solução contém 0,01 mol de sacarose (C12H22O11) e 0,02 mol de sulfato de sódio (Na2SO4) dissolvidos em 372 g de água. Sabendo que essa solução congela a -0,34°C, descubra o grau de dissociação do Na2SO4 nessa solução. (Dado: Kc=1,86°C/1000 g). PROPRIEDADES COLIGATIVAS Exercícios de Fixação 1. (Upe) Leia. – Bom dia, disse um senhor ao se sentar em um banco de um quiosque à beira-mar. Depois, ele pediu: – Um caldinho de feijão, uma porção de salada, uma caipirinha e um pão de alho. Enquanto saboreava o seu pedido, puxou uma conversa com o pessoal e, ao longo do papo, fez os comentários indicados a seguir: I. As verduras de uma salada temperada com sal tendem a perder água e a murchar por causa do efeito osmótico. II. O açúcar (C12H22O11) adicionado nessa bebida é batido com cachaça, fatias de limão e gelo. Além de adoçá-la, por osmose, ele auxilia na extração do suco da fruta. III. O fermento biológico utilizado na preparação de pães, como esse, tem, em sua composição, bicarbonato de sódio, que libera CO2 no aquecimento do produto e faz a massa crescer. IV. O uso de panela de pressão faz, na produção do caldinho, o cozimento do feijão ser mais rápido, porque, ao se aumentar a pressão do sistema, ocorre a redução do ponto de ebulição da água. Após consumir todos os produtos, o cliente perguntou ao dono do quiosque: – Gostou da aula? Como sabe, estou me preparando para entrar na universidade. (E emendou...) Posso deixar no pendura, dessa vez? O dono do bar sorriu de ladinho e disse: – Eu até poderia deixar no fiado, principalmente pelo fato de o senhor, como sempre, só ter tomado uma caipirinha. Mas, como nem todas essas suas afirmativas estão corretas, ou o senhor paga a conta ou chamo aquele policial ali! (E deu uma risada) Depois, pegou uns livros, pediu que uma pessoa da cozinha assumisse o quiosque e, sorrindo, falou para o cliente: até mais, te espero na universidade. Boa sorte! Quais dos comentários do cliente do quiosque, citados acima, estão CORRETOS? a) I e II. b) I e III. c) I e IV. d) II e III. e) II e IV. 2. (Ufpr) Em festas e churrascos em família, é costume usar geleiras de isopor para resfriar bebidas enlatadas ou engarrafadas. Para gelar eficientemente, muitas pessoas costumam adicionar sal e/ou álcool à mistura gelo/água. A melhor eficiência mencionada se deve ao fato de que a presença de sal ou álcool: a) aumenta a taxa de transferência de calor. b) abaixa a temperatura do gelo. c) aumenta a temperatura de ebulição. d) abaixa a temperatura de fusão. e) abaixa a dissipa玢o de calor para o exterior. 3. (Uece 2015) A purificação da água através do processo de osmose é citada, em 1624, na obra Nova Atlântida, de Francis Bacon (1561-1626). A dessalinização de uma solução de sulfato de alumínio pelo processo citado acima ocorre utilizando-se uma membrana semipermeável. Considerando a concentração em quantidade de matéria da solução 0,4 mol / L, 0 admitindo-se o sal totalmente dissociado e a temperatura de 27 C, a diferença da pressão osmótica que se estabelece entre os lados da membrana no equilíbrio, medida em atmosferas, é a) 39,36. b) 49,20. c) 19,68. 95 www.cursoanualdequimica.com.br – e-mail: cursodequimica@gmail.com d) 29,52. 4. (Uftm) Construiu-se uma câmara selada (figura 1), contendo dois béqueres, um deles com solvente puro e o outro contendo 125 mL de solução saturada com concentração 148 g L, preparada com o mesmo solvente. Após algumas horas, verificou-se a transferência do solvente (figura 2). O fenômeno observado na câmara é semelhante ao que ocorre quando duas soluções são separadas por uma membrana semipermeável. a) Compare e justifique as diferenças de pressões de vapor dos dois líquidos que estavam na câmara indicada na figura 1. Dê o nome do fenômeno descrito no texto. b) Sabendo-se que o volume de solvente transferido foi 75 mL, calcule a concentração da solução, em g L, que está na câmara indicada na figura 2. 5. (Ufpb) A escassez de água própria para o consumo humano tem provocado a busca pelo aproveitamento das águas de oceanos e mares. Para aproveitamento da água salgada, foram desenvolvidos equipamentos de dessalinização que se baseiam na aplicação da osmose reversa. Esses equipamentos têm permitido que bilhões de litros de água potável sejam produzidos anualmente no mundo inteiro. Por definição, a osmose é a passagem de um solvente através de uma membrana semipermeável (MS). Os processos de osmose e osmose reversa estão representados na figura ao lado Considerando essas informações e observando a figura, verifica-se: a) Em A e B, os sais conseguem atravessar a membrana semipermeável. b) Em A, o fluxo através da membrana ocorreu no sentido da água salgada para a água doce. c) Em A, a concentração de sais na água salgada foi aumentada. d) Em B, o fluxo de água, no sentido da água salgada para água doce, exigiu aplicação de pressão externa. e) Em A, está representado o processo que ocorre nos dessalinizadores. 06. (Ufsc ) A panela de pressão permite que alimentos sejam cozidos em água muito mais rapidamente do que em panelas convencionais. Sua tampa possui uma borracha de vedação que não deixa o vapor escapar a não ser através de um orifício sobre o qual assenta um peso (válvula) que controla a pressão. O esquema da panela de pressão e um diagrama de fases da água são apresentados abaixo. A pressão exercida pelo peso da válvula é de 0,4 atm e a pressão atmosféricalocal é de 1,0 atm. De acordo com as informações do enunciado e do gráfico acima, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). (01) A água, dentro da panela de pressão, entrará em ebulição a 110°C. (02) Reduzindo o peso da válvula pela metade, a água entrará em ebulição a 100°C. 96 www.cursoanualdequimica.com.br – e-mail: cursodequimica@gmail.com (04) Aumentando a intensidade da chama sob a panela, a pressão interna do sistema aumenta. (08) Se, após iniciar a saída de vapor pela válvula, a temperatura for reduzida para 60°C, haverá condensação de vapor d'água até que a pressão caia para 0,5 atm. (16) Na vaporização da água o principal tipo de interação que está sendo rompida entre as moléculas são ligações de hidrogênio. 07. (Ufscar ) A figura a seguir apresenta as curvas de pressão de vapor de três líquidos puros, 1, 2 e 3, em função da temperatura. Considere que os líquidos estão submetidos à mesma pressão e analise as seguintes afirmações: I. Quando os líquidos estão em suas respectivas temperaturas de ebulição, a pressão de vapor do líquido 1 é maior que a dos líquidos 2 e 3. II. Quando se adiciona um soluto não volátil ao líquido 2, observa-se um aumento no seu ponto de ebulição. III. Na temperatura ambiente, o líquido 3 é o mais volátil. IV. A maior intensidade das forças intermoleculares no líquido 3 é uma explicação possível para o comportamento observado. Está correto apenas o que se afirma em a) I e II. b) I e IV. c) II e III. d) II e IV. e) III e IV. 08. (Unb ) Um aluno, interessado em estudar as propriedades de soluções colocou em uma caixa dois copos contendo volumes iguais de soluções aquosas de um mesmo soluto não-volátil, fechando-a hermeticamente, conforme ilustra a figura a seguir: A solução contida no copo I era mais concentrada que a contida no copo II. A temperatura externa à caixa permaneceu constante durante o experimento. Acerca das observações que poderiam ser feitas a respeito desse experimento, julgue os itens seguintes. (1) Após alguns dias, o volume da solução contida no copo I diminuirá. (2) As concentrações das soluções nos dois copos não se alterarão com o tempo porque o soluto não é volátil. (3) O ar dentro da caixa ficará saturado de vapor d'água. (4) Após alguns dias, as duas soluções ficarão com a mesma pressão de vapor. 09. (Unesp) Considere cinco soluções aquosas diferentes, todas de concentração 0,1mol/L, de glicose (C†H�‚O†) e de quatro eletrólitos fortes, NaCØ, KCØ, K‚SO„ e ZnSO„, respectivamente. A solução que apresenta o maior abaixamento do ponto de congelação é a de: a) C†H�‚O†. b) NaCØ. c) KCØ. d) K‚SO„. e) ZnSO„. 10. (Enem 2012) Osmose é um processo espontâneo que ocorre em todos os organismos vivos e é essencial à manutenção da vida. Uma solução 0,15 mol/L de NaC (cloreto de sódio) possui a mesma pressão osmótica das soluções presentes nas células humanas. A imersão de uma célula humana em uma solução 0,20 mol/L de NaC tem, como consequência, a a) absorção de íons Na+ sobre a superfície da célula. b) difusão rápida de íons Na+ para o interior da célula. c) diminuição da concentração das soluções presentes na célula. d) transferência de íons Na+ da célula para a solução. e) transferência de moléculas de água do interior da célula para a solução. 11. (Ufrj) O gráfico a seguir representa, de forma esquemática, curvas de pressão de vapor em função da temperatura de três líquidos puros - água, etanol, éter