Por que a água com sal demora mais para ferver? Por que se joga sal no gelo para gelar a cerveja mais rápido? E por que a salada temperada com antecedência murcha no prato? As três perguntas têm a mesma resposta: as propriedades coligativas. Neste post você vai entender o que elas são, conhecer os quatro efeitos coligativos e ver como o tema costuma aparecer no ENEM e nos vestibulares.
O que são propriedades coligativas
Propriedades coligativas são mudanças nas propriedades físicas de um solvente quando nele se dissolve um soluto não volátil, isto é, uma substância que não evapora junto com o solvente, como o sal de cozinha ou o açúcar.
O detalhe mais importante, e o que mais cai na prova, é este: esses efeitos dependem apenas do número de partículas dissolvidas, e não da natureza delas. Um mol de partículas de açúcar e um mol de partículas de ureia provocam o mesmo efeito na água. O nome vem do latim colligare, “reunir, juntar”, porque o que importa é o conjunto de partículas, não quem elas são.
Para relembrar o que é uma solução, soluto e solvente, veja o post O que você deveria saber sobre solução.
Por que elas acontecem
Na água pura, as moléculas da superfície escapam com facilidade para o ar, formando vapor. Quando dissolvemos um soluto, as partículas dele ocupam parte da superfície e interagem com as moléculas de água, que passam a escapar com mais dificuldade. O resultado é uma pressão de vapor menor.
Essa é a raiz de todos os efeitos coligativos. Se o solvente tem mais dificuldade para virar vapor, ele precisa de mais energia para ferver. As partículas do soluto também atrapalham a organização das moléculas de água em cristais de gelo, por isso o congelamento exige uma temperatura mais baixa.
As quatro propriedades coligativas
| Propriedade | O que acontece | Exemplo do dia a dia |
|---|---|---|
| Tonoscopia | Diminui a pressão de vapor | A água do mar evapora mais devagar que a água doce |
| Ebulioscopia | Aumenta a temperatura de ebulição | Água com sal ferve acima de 100 °C |
| Crioscopia | Diminui a temperatura de congelamento | A água do mar só congela perto de −2 °C |
| Osmoscopia | Surge a pressão osmótica | A salada temperada com sal murcha |
1. Tonoscopia (ou tonometria)
É o estudo do abaixamento da pressão máxima de vapor do solvente. Quanto mais partículas de soluto, menor a pressão de vapor da solução. Por isso uma solução aquosa evapora mais lentamente do que a água pura na mesma temperatura.
2. Ebulioscopia (ou ebuliometria)
É o estudo do aumento da temperatura de ebulição. Um líquido ferve quando sua pressão de vapor se iguala à pressão atmosférica. Como o soluto diminui a pressão de vapor, a solução precisa ser aquecida um pouco mais para ferver.
Na cozinha, o efeito do sal no macarrão é pequeno, de frações de grau. Já nos radiadores de carro, o aditivo à base de etilenoglicol eleva o ponto de ebulição da água de forma significativa e evita que o motor ferva.
3. Crioscopia (ou criometria)
É o estudo do abaixamento da temperatura de congelamento. As partículas do soluto dificultam a formação da rede cristalina do gelo, que só se forma em temperaturas mais baixas.
É o que explica alguns fenômenos bem conhecidos:
- Sal no gelo: uma mistura de gelo, água e sal fica líquida abaixo de 0 °C e gela latas e garrafas muito mais rápido.
- Sal nas estradas: em países de inverno rigoroso, o sal espalhado nas ruas impede a formação de gelo.
- Aditivo de radiador: o mesmo etilenoglicol que eleva o ponto de ebulição também impede que a água congele no inverno.
- Água do mar: por causa dos sais dissolvidos, ela congela em torno de −2 °C, e não a 0 °C.
4. Osmoscopia (ou osmometria)
É o estudo da pressão osmótica. A osmose é a passagem espontânea do solvente através de uma membrana semipermeável, do meio menos concentrado para o meio mais concentrado. A pressão osmótica é a pressão que precisaria ser aplicada sobre a solução mais concentrada para impedir essa passagem.
- Salada murcha: o tempero com sal deixa o meio externo mais concentrado, a água sai das células da folha e ela murcha.
- Charque e bacalhau: o sal retira a água do alimento por osmose, o que dificulta a proliferação de microrganismos.
- Soro fisiológico: a solução de NaCl a 0,9% é isotônica em relação ao sangue, por isso não incha nem murcha as hemácias.
- Osmose reversa: aplicando sobre a água salgada uma pressão maior que a osmótica, obtém-se água doce. É uma das técnicas usadas na dessalinização.
Nas células, o comportamento depende da concentração do meio. Em meio hipotônico (como água pura), a hemácia ganha água, incha e pode se romper. Em meio hipertônico (muito salgado), ela perde água e murcha. Em meio isotônico, não há alteração.
O número de partículas faz toda a diferença
Como as propriedades coligativas dependem da quantidade de partículas, é preciso saber o que acontece com o soluto quando ele se dissolve.
- Solutos moleculares (glicose, sacarose, ureia) não se dissociam: cada molécula dissolvida é uma partícula.
- Solutos iônicos (sais, bases fortes) se dissociam em íons: cada fórmula gera duas ou mais partículas.
- Ácidos fortes se ionizam em água e também geram mais de uma partícula. Saiba mais em O que são as funções inorgânicas.
O número de partículas geradas por fórmula dissolvida é chamado de fator de van’t Hoff (i). Veja a comparação entre três soluções de mesma concentração:
| Solução 0,1 mol/L | Dissolução | Partículas (i) | Efeito coligativo |
|---|---|---|---|
| Glicose | C6H12O6 não se dissocia | 1 | Menor |
| Cloreto de sódio | NaCl → Na+ + Cl− | 2 | Intermediário |
| Cloreto de cálcio | CaCl2 → Ca2+ + 2 Cl− | 3 | Maior |
Uma regra prática resume tudo: quanto mais partículas, menor a pressão de vapor, maior a temperatura de ebulição, menor a temperatura de congelamento e maior a pressão osmótica. Para calcular a quantidade de partículas, revise Como usar as unidades de concentração.
Como o tema cai no ENEM
O ENEM cobra os aspectos qualitativos das propriedades coligativas, quase sempre a partir de uma situação do cotidiano. Os contextos mais frequentes são:
- conservação de alimentos com sal ou açúcar (charque, compotas, doces em calda);
- aditivos de radiador e anticongelantes;
- dessalinização da água do mar por osmose reversa;
- soluções usadas em hospitais, como o soro fisiológico;
- comparação entre soluções com solutos diferentes e mesma concentração.
Atenção à pegadinha: em cidades de grande altitude, a água ferve abaixo de 100 °C. Isso não é um efeito coligativo. A causa é a menor pressão atmosférica, e não a presença de um soluto. Da mesma forma, a panela de pressão cozinha mais rápido porque aumenta a pressão sobre o líquido, e não por causa de partículas dissolvidas.
Questão resolvida
Três soluções aquosas foram preparadas com a mesma concentração, 0,1 mol/L: I) sacarose; II) cloreto de potássio (KCl); III) sulfato de sódio (Na2SO4). Qual delas apresenta a menor temperatura de congelamento?
Resolução: a sacarose não se dissocia (i = 1). O KCl gera K+ e Cl− (i = 2). O Na2SO4 gera 2 Na+ e SO42− (i = 3). A solução com mais partículas sofre o maior abaixamento da temperatura de congelamento. Resposta: III, a solução de sulfato de sódio.
Resumo rápido
- Propriedades coligativas surgem quando se dissolve um soluto não volátil em um solvente.
- Elas dependem só do número de partículas dissolvidas, não da natureza do soluto.
- Tonoscopia: menor pressão de vapor. Ebulioscopia: maior ponto de ebulição. Crioscopia: menor ponto de congelamento. Osmoscopia: pressão osmótica.
- Compostos iônicos e ácidos fortes geram mais partículas e, por isso, efeitos maiores.
- Água fervendo abaixo de 100 °C em altitude é efeito da pressão atmosférica, não coligativo.
Quer continuar revisando? Leia também sobre solubilidade e sobre coloides.
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