As propriedades de uma solução são diferentes das do soluto puro ou solvente. Muitas propriedades da solução dependem da identidade química do soluto. Em comparação com a água pura, uma solução de cloreto de hidrogênio é mais ácida, uma solução de amônia é mais básica, uma solução de cloreto de sódio é mais densa e uma solução de sacarose é mais viscosa.
Existem algumas propriedades de solução, no entanto, que dependem apenas da concentração total de espécies de soluto, independentemente de suas identidades. Essas propriedades coligativas incluem redução da pressão de vapor, elevação do ponto de ebulição, diminuição do ponto de congelamento e pressão osmótica. Este pequeno conjunto de propriedades é de importância central para muitos fenômenos naturais e aplicações tecnológicas. Essas são as chamadas propriedades coligativas.
Confira os exemplos de propriedades coligativas:
– Tonoscopia: redução da pressão de vapor
A pressão de vapor de equilíbrio de um líquido é a pressão exercida por sua fase gasosa quando a vaporização e a condensação estão ocorrendo em taxas iguais. A dissolução de uma substância não volátil em um líquido volátil resulta na diminuição da pressão de vapor do líquido.
Esse fenômeno pode ser racionalizado considerando-se o efeito de moléculas de soluto adicionadas nos processos de vaporização e condensação do líquido. Para vaporizar, as moléculas de solvente devem estar presentes na superfície da solução. A presença de soluto diminui a área de superfície disponível para moléculas de solvente e, assim, reduz a taxa de vaporização do solvente.
Como a taxa de condensação não é afetada pela presença de soluto, o resultado final é que o equilíbrio de condensação-vaporização é alcançado com menos moléculas de solvente na fase de vapor isto é, a uma pressão de vapor mais baixa.
– Ebulioscopia: aumento da temperatura de ebulição
O ponto de ebulição de um líquido é a temperatura na qual sua pressão de vapor é igual à pressão atmosférica ambiente.
Como a pressão de vapor de uma solução é reduzida devido à presença de solutos não voláteis, o ponto de ebulição da solução será consequentemente aumentado.
Em comparação com o solvente puro, uma solução, portanto, exigirá uma temperatura mais alta para atingir qualquer pressão de vapor, incluindo uma equivalente à da atmosfera circundante.
– Crioscopia: diminuição da temperatura de congelamento
Soluções congelam a temperaturas mais baixas que líquidos puros. Esse fenômeno é explorado em esquemas de “degelo” que usam sal, cloreto de cálcio ou uréia para derreter o gelo em estradas e calçadas, e no uso de etilenoglicol como um “anticongelante” em radiadores automotivos.
A água do mar congela a uma temperatura mais baixa do que a água doce, e assim os oceanos ártico e antártico permanecem descongelados mesmo em temperaturas abaixo de 0 ° C (assim como os fluidos corporais de peixes e outros animais marinhos de sangue frio que vivem nesses oceanos).
A diminuição no ponto de congelamento de uma solução diluída comparada com a do solvente puro, a crioscopia, ou diminuição do ponto de congelamento, é diretamente proporcional à concentração molar do soluto.
– Osmose
Diversos materiais naturais e sintéticos possuem permeabilidade seletiva, o que significa que apenas moléculas ou íons de um determinado tamanho, forma, polaridade, carga e assim por diante, são capazes de atravessar o material.
As membranas celulares biológicas fornecem exemplos sofisticados de permeação seletiva na natureza, enquanto a tubulação de diálise usada para remover os resíduos metabólicos do sangue é um exemplo tecnológico mais simples. Independentemente de como eles podem ser fabricados, esses materiais são geralmente referidos como membranas semipermeáveis.
Considere um caso em que amostras de solvente puro e uma solução são separadas por uma membrana que apenas moléculas de solvente podem permear:
Moléculas de solventes se difundem através da membrana em ambas as direções. Como a concentração de solvente é maior no solvente puro que na solução, essas moléculas se difundirão do lado do solvente da membrana para o lado da solução em uma taxa mais rápida do que no sentido inverso.
O resultado é uma transferência líquida de moléculas de solvente do solvente puro para a solução. A transferência por difusão de moléculas de solvente através de uma membrana semipermeável é um processo conhecido como osmose.