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:
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.
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.
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.
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).
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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;
-
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