O que é ebulioscopia?

A ebulioscopia, uma das quatro propriedades coligativas, estuda o comportamento do ponto de ebulição de um solvente ao receber um soluto não volátil. As outras propriedades coligativas são tonoscopia, crioscopia e osmoscopia.

Obs.: Soluto não volátil é toda substância que possui elevado ponto de ebulição e baixo ponto de fusão e que é capaz de dissolver-se em um determinado solvente.

De uma forma geral, quando um soluto não volátil é adicionado a um solvente, ele dificulta a evaporação do solvente. Dessa forma, torna-se necessária uma temperatura maior para poder evaporar o solvente. Na ebulioscopia, estuda-se esse aumento do ponto de ebulição do solvente.

Essa dificuldade provocada pelo soluto na evaporação do solvente, ou seja, a elevação do ponto de ebulição do solvente, está diretamente relacionada ao tipo de soluto presente na solução. Os tipos possíveis de soluto são:

• Soluto iônico: quando adicionado em água, ioniza ou dissocia, povoando a solução com íons. Exemplos: sal, base, ácido.

• Soluto molecular: quando adicionado à água, não ioniza, mantendo a forma molecular. Exemplos: glicose, sacarose.

Quanto maior o número de partículas no solvente, mais intensa será a ebulioscopia, ou seja, maior será o ponto de ebulição do solvente. Assim, em soluções iônicas, o ponto de ebulição da água tende a ser sempre maior que o ponto de ebulição de soluções moleculares, desde que estejam em uma mesma concentração.

Fórmulas utilizadas nos cálculos da ebulioscopia

Para realizar os cálculos da ebulioscopia, dispomos das seguintes fórmulas:

• Fórmula para calcular a variação da temperatura de ebulição

Δte = t-t₂

Nessa fórmula, calculamos a variação da temperatura de ebulição subtraindo a temperatura de ebulição do solvente, existente na solução, da temperatura de ebulição do solvente puro.

Obs.: A sigla Δte também pode ser chamada de elevação do ponto de ebulição do solvente.

• Fórmula para calcular a elevação da temperatura de ebulição envolvendo a molalidade

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Δte = Ke.W

Trata-se de uma fórmula que, para ser utilizada, depende do conhecimento da constante ebulioscópica, a qual está relacionada com o solvente presente na solução, e da molalidade (W). Cada uma dessas variáveis apresenta uma fórmula particular.

O fator de correção de Van't Hoff (i) pode aparecer também nessa fórmula, porém, apenas se o soluto não volátil presente for iônico.

Δte = Ke.W.i

Obs.: Para determinar o fator de correção de Van't Hoff, necessita-se do grau de ionização ou dissociação do soluto e do número de partículas (q) ionizadas ou dissociadas pelo soluto quando presente em água.

• Fórmula para calcular a constante ebulioscópica (Ke)

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Ke = R.T²
       1000.Lv

Nessa fórmula, temos a constante geral dos gases (0,082), temperatura (sempre trabalhada em kelvin) e o calor latente de vaporização.

• Fórmula para calcular a molalidade (W)

W =    m₁    
       M₁.m₂

Nessa fórmula, há a utilização da massa do soluto (m₁ – sempre trabalhada em grama), da massa molar do soluto (M₁) e da massa do solvente (m₂ – sempre trabalhada em quilograma).

Obs.: A partir do conhecimento da fórmula da molalidade, se a substituirmos o W, presente na fórmula de Δte, por sua respectiva fórmula, teremos o seguinte resultado:

Δte = Ke.m₁  
       M₁.m₂

Exemplo de aplicação das fórmulas no cálculo da ebulioscopia

1º Exemplo - (Uece) Seguindo os passos do químico francês François-Marie Raoult (1830-1901), pesquisando sobre o efeito ebuliométrico nas soluções, um estudante de química dissolveu 90 g de glicose (C₆H₁₂O₆) em 400 g de água e aqueceu o conjunto. Sabendo que Ke da água = 0,52 ºC/mol, depois de algum tempo, a temperatura inicial de ebulição por ele encontrada foi de: (Dado: Massa molar da glicose = 180 g/mol)

a) 99,85 ºC.

b) 100,15 ºC.

c) 100,50 ºC.

d) 100,65 ºC.

Dados fornecidos pelo exercício:

• m₁= 90 g;

• m₂ = 400 g ou 0,4 Kg (após a divisão por 1000);

• Ke = 0,52;

• M₁ = 180 g/mol;

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• t = ? (temperatura inicial de ebulição ou temperatura de ebulição do solvente na solução).

Obs.: A temperatura de ebulição da água (t₂) é de 100 ^oC.

Como o exercício forneceu as massas e a constante ebulioscópica, basta utilizar os dados na expressão abaixo:

t-t₂ = Ke.m₁
        M₁.m₂

t-100 = 0,52.90
          180.0,4

t-100 = 46,8
           72

t-100 = 0,65

t = 0,65 + 100

t = 100,65 ^oC

2º Exemplo - (Uece) O cloreto de cálcio (CaCl₂) tem larga aplicação industrial nos sistemas de refrigeração, na produção do cimento, na coagulação de leite para a fabricação de queijos, e uma excelente utilização como controlador da umidade. Uma solução de cloreto de cálcio utilizada para fins industriais apresenta molalidade 2 e tem ponto de ebulição 103,016 ºC sob pressão de 1 atm. Sabendo que a constante ebulioscópica da água é 0,52 ºC, o seu grau de dissociação iônica aparente é:

a) 80%.

b) 85%.

c) 90%.

d) 95%.

Dados fornecidos pelo exercício:

• Ke = 0,52;
• W = 2 molal;
• t = 103,016 (temperatura inicial de ebulição ou temperatura de ebulição do solvente na solução).

Obs.: A temperatura de ebulição da água (t₂) é de 100 ^oC.

Como o exercício forneceu dados sobre a ebulioscopia, como Ke e molalidade, fica evidente que devemos utilizar a seguinte fórmula referente à ebulioscopia:

Δte = Ke.W

Contudo, como o exercício pede o grau de dissociação, devemos trabalhar a fórmula acima com o fator de correção de Van't Hoff (i):

Δte = Ke.W.i

Além disso, para calcular o grau, será necessário substituir o i por sua expressão, que é 1 + α.(q-1):

t-t₂ = Ke.W.[1 + α.(q-1)]

103,016-100 = 0,52.2.[1+ α.(3-1)]

3,016 = 1,04.[1+ 2 α]

3,016 = 1,04 + 2,08α

3,016 – 1,04 = 2,08α

1,976 = 2,08α

1,976 = α
2,08    

α = 0,95

Por fim, basta multiplicar o valor encontrado por 100, para determinar a porcentagem:

α = 0,95.100

α = 95%

Por Me. Diogo Lopes Dias