A Tonoscopia, ou como também é conhecida, Tonometria, é uma Propriedade Coligativa que está diretamente relacionada à diminuição da pressão máxima de vapor de um solvente ocasionada pela adição de um soluto não – volátil. Show Em meados de 1887, o físico-químico francês François Marie Raoult (1830 – 1901), iniciou os estudos relacionados à pressão de vapor de solventes em sistemas fechados e observou que a pressão máxima de vapor de um líquido quando em solução é diretamente relacionado à quantidade de soluto não volátil presente na solução, e que a pressão máxima de vapor é diminuída quando aumentada a concentração de soluto. A lei de Raoult é somente aplicada à soluções moleculares. A pressão máxima de vapor de uma substância é a maior pressão que os vapores da mesma exercem em uma determinada temperatura, ou seja, quando há a evaporação de um determinado solvente, há o rompimento das ligações intermoleculares, fazendo o vapor evadir-se da massa líquida. Para entendermos melhor este princípio, vamos falar um pouco sobre equilíbrio dinâmico: Em um sistema fechado, onde não há troca de matéria com o meio externo, de acordo com cada temperatura alcançada, em determinado momento, após o equilíbrio dinâmico, não há alteração no grau de saturação das moléculas de vapor do solvente, ou seja, se uma molécula de vapor passa para o estado líquido, uma que está no estado líquido volta para o estado de vapor ao mesmo tempo. É devido a esse fenômeno que, nas embalagens de água que compramos em mercados não há variação do volume dentro do recipiente, pois trata-se de um sistema fechado em equilíbrio dinâmico constante, mesmo quando expostas ao sol. Ao adicionarmos um soluto não volátil à um solvente, haverá a diminuição da pressão máxima de vapor, consequentemente, o tempo de evaporação do solvente será aumentado, isso ocorre, pois, as partículas do soluto intensificam as forças de atração intermoleculares, portanto, quanto maior a quantidade de partículas na solução, menor a pressão de vapor da mesma. A pressão máxima de vapor da água em solução é menor que a pressão máxima de vapor da água pura. A fórmula para o cálculo da Tonoscopia é representada pela seguinte fórmula: Onde:
Se a pressão externa e a pressão interna do sistema se igualam, o líquido entra em ebulição, é o que ocorre quando abrimos a panela de pressão após cozinhar um alimento, enquanto a panela está fechada, a pressão interna é maior que a externa, ao retirarmos a pressão através do escape ou válvula, há variação de pressão, até o momento em que ambas se igualam, e o líquido de dentro da panela entra em ebulição. Dentro da panela de pressão, há o aumento da temperatura, que pode chegar à 120°C e também da pressão interna, que se aproxima de 2 atm, fazendo com que os alimentos cozinhem mais rápido que em panelas comuns. Entende-se por tonoscopia a parte das propriedades coligativas que estuda o abaixamento da pressão máxima de vapor que ocorreu em um solvente quando um soluto não volátil (difícil de vaporizar) foi adicionado a ele. A tonometria é parte do estudo coligativo que enfatiza o cálculo tonoscópico, ou seja, o quanto a pressão máxima de vapor abaixou. A pressão máxima de vapor é a maior pressão exercida pelos vapores de um líquido nas paredes de um recipiente quando o equilíbrio vaporização e condensação é estabelecido em um sistema fechado (que não permite a entrada nem a saída de matéria). Nesse equilíbrio, a velocidade de evaporação (líquido para o vapor) e a de condensação (vapor para o líquido) são iguais. Líquido ↔ Vapor Assim, um líquido apresenta sua pressão máxima de vapor natural relacionada com a sua volatilidade (capacidade de evaporar de forma rápida ou mais lenta). Quanto mais volátil for o líquido, mais vapor será formado e maior será a pressão máxima de vapor e vice-versa. Porém, quando um soluto não volátil é adicionado a um solvente, temos uma elevação do seu ponto de ebulição, o que o torna menos volátil. Por essa razão, a quantidade de vapor produzida é diminuída e, consequentemente, a pressão máxima de vapor. Os cálculos tonoscópicos foram propostos por um francês chamado François M. Raoult e um alemão chamado Joseph Léopold Lambert (Barão Von Babo), que propuseram, respectivamente, a Lei de Raoult e a Lei de Babo. Estabeleceu a diferença entre o abaixamento da pressão máxima de vapor da solução (p) e a pressão máxima de vapor do solvente (p2). Essa diferença é definida como abaixamento absoluto (Δp). Para determiná-lo, utilizamos a seguinte expressão: Δp = p2- p A relação entre o abaixamento absoluto e a pressão máxima de vapor do solvente foi denominada de abaixamento relativo da pressão máxima de vapor e é expressada pela fórmula: Δp = X1 - X1 é a fração molar do soluto. Observação: Para calcular a fração molar do soluto, utilizamos a seguinte fórmula: X1 = n1 - n1 = número de mol do soluto; - n = número de mol da solução, que é dado por: n = n1 + n2 O barão Von Babo em seus estudos descobriu que o abaixamento relativo da pressão máxima de vapor não varia com a temperatura. De acordo com ele, apenas o abaixamento absoluto, a pressão máxima de vapor do solvente e a pressão máxima de vapor da solução sofrem essa variação. Por meio das fórmulas de abaixamento absoluto e relativo, outras fórmulas foram deduzidas, com as quais podemos trabalhar o cálculo do efeito tonoscópico. São elas: 1) Fórmula que relaciona as pressões máximas de vapor e a fração molar do solvente (X2). p = p2.X2 Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) Observação: Para calcular a fração molar do soluto, utilizamos a seguinte fórmula: X2 = n2 - n2 = número de mol do solvente. 2) Fórmula que relaciona o abaixamento relativo da pressão máxima de vapor com a molalidade (W): Δp = Kt. W — Kt = constante tonoscópica. Para calculá-la, utilizamos a seguinte relação: Kt = M2 — M2 é a massa molar do solvente utilizado. — Já o W significa molalidade, que pode ser calculada pela seguinte fórmula: W = m1 - m1 = massa do soluto; 3) Fórmula que relaciona o abaixamento relativo da pressão máxima de vapor com a molalidade em soluções com solutos iônicos: Δp = Kt. W.i O i é o fator de correção de Van't Hoff, que é calculado da seguinte forma: i = 1 + α.(q-1) α = grau de ionização; Veremos agora alguns exemplos de utilização dessas fórmulas: 1) Determine a pressão máxima de vapor em uma solução que foi preparada adicionando-se 0,1 mol de NaCl e 0,90 mol de H2O. Dados: p2 da água igual a 3,2 Kpa. Dados do exercício: p = ? Com esses dados, encontramos o n (número de mol da solução). n = n1 + n2 - Como temos apenas os números de mol e a pressão máxima de vapor da água, para achar a pressão de vapor da solução, utilizaremos a expressão: p = p2.X2 - Calculando o X2: X2 = n2 X2 = 0,9 X2 = 0,9 - Em seguida, calcularemos p: p = p2.X2 2) Em uma solução aquosa de concentração molal igual a 0,1 molal, o ácido sulfúrico (H2SO4) encontra-se 75% dissociado. Calcule o abaixamento relativo da pressão máxima de vapor nessa solução. Dados: M2 = 18g/mol. O que e abaixamento da pressão máxima de vapor?O abaixamento da pressão de vapor é uma propriedade coligativa das soluções pois depende somente do número de partículas em solução, independentemente da sua natureza. Considere-se um solvente puro (e.g. água destilada).
O que e abaixamento absoluto da pressão máxima de vapor de uma solução?A diferença entre a pressão máxima de vapor do solvente puro e a pressão máxima de vapor do solvente em solução denomina-se abaixamento absoluto da pressão máxima de vapor.
Quando ocorre o abaixamento da pressão de vapor?Quanto maior a concentração de soluto dissolvido, maior será o abaixamento da pressão de vapor do solvente.
Como acontece o abaixamento da pressão de vapor?Após compreender o que é a pressão máxima de vapor, podemos entender a tonoscopia. Quando adicionamos um soluto não volátil a um solvente, ao dissolver-se, o soluto eleva o ponto de ebulição do solvente (devido à interação entre as partículas), diminuindo, consequentemente, a pressão máxima de vapor.
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