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82 R ep ro du çã o pr oi bi da .A rt .1 84 do C ód ig o P en al e Le i9 .6 10 de 19 de fe ve re iro de 19 98 . b) Outro fenômeno biológico decorrente da pressão de origem osmótica surge na desidratação infantil, em que a criança perde muita água, podendo morrer em algumas horas; também nesse caso se administra o soro fisiológico para reequilibrar a pressão osmótica do organismo. Numa emergência, pode-se prepa- rar um soro caseiro, dissolvendo-se, em 1 litro de água fervida, 1 colher de sal e 2 colheres de açúcar. c) Interessante também é o que ocorre com os peixes. Como acontece em todos os seres vivos, o organismo dos peixes é formado por uma alta porcentagem de água, na qual estão dissolvidas muitas substâncias. No organismo do peixe de água doce, a concentração dessas substâncias é maior do que na água externa; pelo contrário, no organismo do peixe de água salgada, a concentração de suas substâncias inter- nas é menor do que na água externa; desse modo, qualquer peixe deve ter um metabolismo e um sistema de adaptação para compensar o desequilíbrio entre a pressão osmótica interna de seu organismo e a pressão osmótica externa da água circundante; é por isso que, normalmente, um peixe de água doce não pode viver em água salgada e vice-versa. d) A pressão osmótica é também muito importante para os vegetais: • as flores recém-cortadas se mantêm viçosas quando seus caules são mergulhados em água; isso acontece porque a água penetra pelo caule e chega até as pétalas das flores, mantendo-as inturgescidas; • analogamente, as frutas secas, como a ameixa-preta, in- cham quando colocadas em água; • pelo contrário, as verduras cruas murcham mais rapida- mente após serem temperadas com sal, porque este reti- ra água das células das verduras, por efeito osmótico; • a pressão osmótica é também a principal responsável pela subida da seiva, desde a terra até a parte mais alta das árvo- res; e não se esqueça de que existem árvores com 50 m de altura e até mais. e) A pressão osmótica contribui também para a conservação dos alimentos. A carne salgada e as frutas cozidas em calda muito doce não se estragam com facilidade. Nesse caso, o excesso de sal ou de açúcar faz as células dos microrganismos que poderiam deteriorar esses alimentos perderem água por osmose, num processo que acaba por matá-los. G A R C IA -P E LA Y O /C ID C ID M U Ñ O Z R O B R E D O /C ID Capitulo 02B-QF2-PNLEM 4/6/05, 15:3782 R ep ro du çã o pr oi bi da .A rt .1 84 do C ód ig o P en al e Le i 9 .6 10 de 19 de fe ve re iro de 19 98 . 83Capítulo 2 • PROPRIEDADES COLIGATIVAS 6.6. Conclusões Neste capítulo, estudamos quatro fenômenos, denominados efeitos coligativos ou propriedades coligativas, a saber: Propriedade coligativa Estudada pela Diminuição ou abaixamento da pressão máxima de vapor do solvente Tonoscopia ou tonometria Aumento ou elevação da temperatura de ebulição do solvente Ebulioscopia ou ebuliometria Diminuição ou abaixamento da temperatura de congelação do solvente Crioscopia ou criometria Pressão osmótica Osmoscopia ou osmometria Das leis de Raoult e de Van’t Hoff, decorre também que a intensidade desses fenômenos depende apenas do número de partículas existente na solução, não dependendo da natureza dessas partícu- las. Assim, por exemplo, se x moléculas de açúcar, dissolvidas em 1 L de água, provocam o aumento da temperatura de ebulição da água de 100 °C para 101 °C, iremos verificar que outras x moléculas de qualquer substância, não ionizada, irão provocar exatamente o mesmo efeito. Desse fato, decorre a definição: Propriedades coligativas das soluções são propriedades que dependem apenas do nú- mero de partículas dispersas na solução, independentemente da natureza dessas partículas. ATIVIDADES PRÁTICAS ATENÇÃO: Nunca cheire nem experimente subs- tância alguma utilizada nestas atividades. 1a Materiais • 1 cenoura ou um pepino • 1 frasco de vidro transparente • sal • água Procedimento • Coloque uma cenoura ou um pepino em água com bastante sal e deixe em repouso por dois dias. • Observe o que ocorreu e faça anotações no ca- derno. Pergunta 1) O que ocorreu? Explique. 2a Materiais • 1 saquinho de papel vegetal ou 1 pedaço de “pele” de lingüiça (que deve ser de tripa de ani- mal e não de plástico) • suco de beterraba com bastante açúcar • 1 recipiente com água Procedimento • No saquinho de papel vegetal ou na “pele” de lin- güiça, coloque um pouco de suco de beterraba. • Amarre bem a boca desse saquinho, deixando um es- paço vazio em seu interior, e coloque-o em um reci- piente com água. • Deixe-o em repouso por dois dias. • Observe o que aconteceu e faça anotações no ca- derno. Pergunta 1) O que ocorreu? Explique. a) O que é difusão? b) O que é membrana semipermeável ideal? c) O que é pressão osmótica? d) Qual a relação da pressão osmótica com a molaridade e a temperatura absoluta da solução? e) Quando uma solução pode ser chamada de hipertônica, isotônica e hipotônica? f) O que são propriedades coligativas das soluções? REVISÃO Responda em seu caderno Capitulo 02B-QF2-PNLEM 4/6/05, 15:3783 84 R ep ro du çã o pr oi bi da .A rt .1 84 do C ód ig o P en al e Le i9 .6 10 de 19 de fe ve re iro de 19 98 . Observação: Nos exercícios e testes que virão a seguir, considere sempre conhecido o valor da constante uni- versal dos gases perfeitos: R R0,082 atm L K mol ou 62,3 mmHg L K mol % % " " " " 37 (Vunesp) Uma das formas de conseguir cicatrizar feridas, segundo a crença popular, é a colocação de açúcar ou pó de café sobre elas. O que estuda a propriedade coli- gativa que melhor explica a retirada de líquido, pelo pro- cedimento descrito, favorecendo a cicatrização? a) osmometria. c) endoscopia. e) ebuliometria. b) crioscopia. d) tonoscopia. 38 (UFMT) A água-de-coco apresenta características isotônicas em relação ao sangue humano, não sendo necessário acrescentar nenhum eletrólito. Outro aspecto importante está relacionado com o envasamento da água, permitindo conservá-la em embalagens Tetra Pak, ou Longa Vida, como também em recipientes que mantêm a água a baixas temperaturas. (Texto adaptado: http://www.fotunecity.com/meltingpot/ethiopia/614/index.html) Em relação à água-de-coco, julgue as proposições. A água-de-coco é uma solução heterogênea que apre- senta duas fases, uma sólida e outra líquida. Se a água-de-coco fosse uma solução hipotônica e a ela não fosse acrescentado nenhum eletrólito, ela po- deria romper as hemácias do sangue. O fato de a água-de-coco e o sangue serem misturas isotônicas permite concluir que, quando em contato uma com a outra, a célula animal tende a se contrair, enrugando-se de modo a perder o formato original. Pode-se definir pressão osmótica como a pressão ex- terna que se deve exercer numa solução para impedir que, quando em contato com o solvente, ela se dilua, devido à passagem do mesmo, através de uma mem- brana semipermeável. 39 (U. São Francisco-SP) Sabe-se que por osmose o solvente de uma solução mais diluída atravessa uma membrana semipermeável na direção da solução mais concentrada. Sabe-se, também, que um peixe de água doce é hipertônico em relação à água do rio e hipotônico em relação à água do mar. Se um peixe de água doce for colocado na água do mar, o que acontece com ele? a) Morre porque entra água do mar no seu corpo. b) Morre porque sai água do seu corpo. c) Morre porque entra sal no seu corpo. d) Morre porque sai sal do seu corpo. e) Sobrevive normalmente. Exercício resolvido 40 Calcule a pressão osmótica, a 27 °C, de uma solução aquosa que contém 6 g de glicose (M % 180 g/mol) em 820 mL de solução. Resolução πV m M RT1 1 % π π0,820 6 180 0,082 300 1 atm" " "% %⇒ 41 (FEI-SP) Adotando, para a constante universal dos gases ide- ais, o valor 0,082 L " atm/mol " K, qual a pressão osmótica de uma solução que contém 6,0 g de uréia (massa molecu- lar % 60 u) em 2 litros de água, à temperatura de 20 °C? a) 6,60 atm c) 1,20 atm e) 72,00 atm b) 1,0 atmd) 2,40 atm 42 Uma solução contendo 9 g de glicose (M % 180 g/mol) em 200 mL de solução é isotônica de uma solução aquo- sa de uréia (M % 60 g/mol). Qual a concentração da so- lução de uréia? 43 (EEM-SP) Com 22,8 g de As2S3 prepara-se 1 L de solu- ção coloidal dessa substância. O sistema obtido apre- senta pressão osmótica igual a 7,6 mmHg a 27 °C (da- dos: S % 32; As % 75). Qual o número de moléculas de As2S3 que constituem a micela do colóide obtido? 44 (PUC-PR) Volumes iguais de duas soluções, sendo uma de glicose (solução X ) e outra de sacarose (solução Y ), são postos em contato através de uma membrana semipermeável (permeável à água e não permeável à glicose e à sacarose). X Y X Y Tempo Com o passar do tempo, houve alteração no nível de líquido dos compartimentos conforme mostrado nos es- quemas acima. Com base nessas informações identifique a alternativa correta. a) a solução Y é hipotônica em relação à X. b) a solução Y é mais diluída que a X. c) a solução Y tem maior pressão osmótica que a X. d) a solução X é hipertônica em relação à Y. e) a solução X tem maior pressão osmótica que a Y. 45 (Vunesp) Quando um ovo é colocado em um béquer com vinagre (solução diluída de ácido acético) ocorre uma rea- ção com o carbonato de cálcio da casca. Após algum tem- po, a casca é dissolvida, mas a membrana interna ao redor do ovo se mantém intacta. Se o ovo, sem a casca, for imerso em água, ele incha. Se for mergulhado numa solução aquo- sa de cloreto de sódio (salmoura), ele murcha. Explique, utilizando equações químicas balanceadas e propriedades de soluções, conforme for necessário, por que: a) a casca do ovo se dissolve no vinagre. b) o ovo sem casca incha quando mergulhado em água e murcha quando mergulhado em salmoura. EXERCÍCIOS Registre as respostas em seu caderno EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES Registre as respostas em seu caderno Capitulo 02B-QF2-PNLEM 4/6/05, 15:3784 R ep ro du çã o pr oi bi da .A rt .1 84 do C ód ig o P en al e Le i 9 .6 10 de 19 de fe ve re iro de 19 98 . 85Capítulo 2 • PROPRIEDADES COLIGATIVAS 7 AS PROPRIEDADES COLIGATIVAS NAS SOLUÇÕES IÔNICAS Ainda no século XIX, Raoult e Van’t Hoff já haviam percebido que, em concentrações idênticas, as soluções eletrolíticas apresentavam efeitos coligativos maiores do que os das soluções não-eletrolíticas. Por que acontece isso? A resposta veio com a teoria da dissociação iônica de Arrhenius: “em soluções eletrolíticas, as moléculas do soluto se dividem em íons”. Ora, uma vez que as propriedades coligativas dependem do número de partículas dissolvidas, é evidente que um aumento do número de partículas acarreta um aumento nos efeitos coligativos. Por exemplo, colocando-se 100 moléculas de açúcar na água, resultarão exatamente 100 partículas dissolvidas; no entanto, colocando-se 100 “moléculas” de NaCl na água, ocorrerá a dissociação NaCl Na" " Cl#; e, uma vez que cada “molécula” de NaCl se divide em dois íons (Na" e Cl#), teremos, no final, 200 partículas em solução. Com isso, é evidente que o efeito coligativo será duas vezes maior do que o verificado na solução de açúcar — admitindo-se ambas dissolvidas em um mesmo volume de água. É por esse motivo que se verifica, experimentalmente, que uma solução aquosa 0,1 molal de NaCl se congela a #0,372 °C, enquanto uma solução aquosa 0,1 molal de açúcar se congela a apenas #0,186 °C. Por essa razão, Van’t Hoff propôs a criação de um fator de correção para as fórmulas das propriedades coligativas, que passou a ser chamado de fator i de Van’t Hoff. Sendo assim, as fórmulas vistas anterior- mente para os efeitos tonométrico ∆p p0 , ebuliométrico (∆θe) e criométrico (∆θc) passam a ser escritas: (Efeito coligativo) % K " W " i Para o efeito osmótico, temos: πV % n1RTi ou π % MRTi 46 (PUC-SP) Os medicamentos designados por A, B, C e D são indicados para o tratamento de um paciente. Adicionando-se água a cada um desses medicamen- tos, obtiveram-se soluções que apresentaram as seguin- tes propriedades. Soluções de: Solúveis no sangue A, B, C Iônicas A, B Moleculares C, D Pressão osmótica igual à do sangue A, C Pressão osmótica maior que a do sangue B, D Quais os medicamentos que poderiam ser injetados na corrente sangüínea sem causar danos? a) A, B, C e D b) A, B e D c) B, C e D d) B e D e) A e C 47 Uma solução aquosa, de soluto não-iônico, tem pressão osmótica igual a 16,4 atm, a 47 °C. Pergunta-se: a) Qual é a molaridade da solução? b) Qual é a sua concentração, sabendo-se que a massa molecular do soluto é igual a 200? 48 (FMU/Fiam-Faam/Fisp-SP) Uma injeção endovenosa deve ser isotônica em relação ao sangue para não lesar os glóbulos vermelhos. Se o sangue possui pressão osmótica igual a 7,65 atm a 37 °C, que massa de glicose (C6H12O6) deve ser utilizada para preparar 10 mL de uma injeção endovenosa? a) 0,45 g b) 0,54 g c) 2,7 g d) 4,54 g e) 5,4 g 49 (Vunesp) Isolou-se uma proteína de uma amostra de soro sanguíneo. Uma dispersão coloidal de 685 mg da referi- da proteína, em água suficiente para formar 10,0 mL de solução, tem uma pressão osmótica de 0,28 atm a 7 °C (R % 0,082 L " atm " mol#1 " K#1). Considerando a proteí- na como sendo um composto covalente típico, qual é sua massa molecular? a) 5,6 " 103 g/mol b) 685 g/mol c) 6 " 1023 g/mol d) 12 " 10#3 g/mol e) 12 " 103 g/mol Capitulo 02B-QF2-PNLEM 4/6/05, 15:3885 86 R ep ro du çã o pr oi bi da .A rt .1 84 do C ód ig o P en al e Le i9 .6 10 de 19 de fe ve re iro de 19 98 . Na verdade, o fator i de Van’t Hoff apenas traduz o aumento do número de partículas causado pela dissociação, isto é: i Número de partículas finais Número de partículas iniciais % No exemplo inicial do NaCl, temos: i i 2 partículas finais (Na e C 1 “partícula” inicial (NaC 2% % " #l l ) ) ⇒ E se a ionização não for total? Seja, por exemplo, o caso do HCl com os valores numéricos exemplificados abaixo: HCl H" " Cl# 95 moléculas de HCl Vamos agora supor que 95 moléculas de HCl se ionizem 95 íons Cl#95 íons H" Ionizando-se produzem " Conseqüentemente, na solução final, temos: 100 # 95 % 5 moléculas de HCl 95 íons Cl#95 íons H" 100 moléculas de HCl Vamos supor que existam, de início: Zero íons H" Zero íons Cl# Portanto, na solução final: 5 HCl " 95 H" " 95 Cl# % 195 partículas ao todo. Isso significa que cada 100 moléculas iniciais de HCl dão origem a 195 partículas finais. Ora, se o número de partículas aumenta na proporção de 195 100 1,95% , os efeitos coligativos são também 1,95 vez maior do que seria se não tivesse ocorrido a ionização do HCl. Matematicamente, pode-se concluir que a fórmula genérica para o fator i de Van’t Hoff é: i % 1 " α " (q # 1) Nessa expressão, α é o grau de ionização do soluto e q é o número de íons produzidos pela ionização de uma molécula do soluto. Vejamos o valor de q em alguns exemplos: HCl H" " Cl# ⇒ q % 2 (1 H" " 1 Cl#) H2SO4 2 H" " SO4 2# ⇒ q % 3 (2 H" " 1 SO4 2#) H3PO4 3 H" " PO4 3# ⇒ q % 4 (3 H" " 1 PO4 3#) Variação do fator de Van’t Hoff Pela fórmula i % 1 " α " (q # 1), concluímos que: Considere também que, sempre que uma solução vai sendo diluída, o valor de α tende a 100% e, em conseqüência, o valor de i tende a se igualar ao valor de q. Veja que, no exemplo do HCl, i % 1,95. De fato, para o HCl o fator i só poderá situar-se no intervalo 1 * i * 2, pois cada molécula de HCl ao se dissociar só produz 2 íons (H" e Cl#). • quando α % 0 (solução molecular) ⇒ i % 1 • quando α % 1 (solução totalmente ionizada) ⇒ i % q Portanto: 1 * i * q Capitulo 02B-QF2-PNLEM 4/6/05, 15:3886