Relatório 2 Físico-Química II

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[pic 13]

Uma propriedade dos logaritmos é:

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E, portanto:

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Em condições de extrema diluição:

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Portanto, teremos (omitindo o subscrito (2) para a molalidade)

[pic 17]

Ou seja:

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Esta é a equação básica do cálculo do efeito crioscópico. Ela mostra que a diminuição da temperatura de congelamento depende de uma propriedade do solvente e da concentração do soluto, mas não da natureza. Essa constante é calculada a partir de parâmetros termodinâmicos.

Para sabermos como calcular a qual a variação do abaixamento crioscopico temos que pensar que, a presença de soluto em um liquido provoca a diminuição da temperatura de congelamento do líquido. A diferença entre a temperatura de congelamento do solvente puro e a temperatura de congelamento da solução é chamada de abaixamento crioscopico (∆:[pic 19][pic 20][pic 21]

∆[pic 22]

A nova temperatura de congelamento é dada pela temperatura em que o potencial químico do solvente na solução é igual ao potencial químico do solvente liquido, como dito anteriormente para a dedução da equação do efeito crioscópico. A temperatura pode ser calculada em função da fração molar do solvente puro e da entalpia de fusão:

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Em solução diluídas, pode-se mostrar (utilizando-se as propriedades matemáticas dos logaritmos) que:

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E, portanto:

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Esta equação mostra claramente que a diminuição de temperatura de fusão depende da fração molar do soluto. No entanto, para finalidades práticas, não utilizamos esta equação, mas sim, uma outra modificada, dela obtida. É possível mostrar que a diminuição da temperatura pode ser expressa, para soluções diluídas, como função simples, contendo um termo que depende apenas da natureza do solvente – a constante crioscopica – multiplicando a molalidade (m) da solução, isto é, o número de móis de soluto por quilograma de solução:[pic 26]

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Essa expressão somente é dada para soluções ideais ou para soluções extremamente diluídas, além do pré-requisito de que o soluto não deve ser volátil.

Objetivo:

Estudar o equilíbrio líquido-sólido que se estabelece entre a água pura no estado sólio e a água presente numa solução composta por diferentes solutos não voláteis.

Materiais:

- Soluções de HCl (0,25 e 0,5 molal)

- CH3COOH (0,25 e 0,5 molal)

- NaCl

- Sacarose

- Água gelada

- Béqueres de 50 e 200 Ml

- Isopor

- Balança

- Termômetro

- Cronômetro

- Bureta

- Erlenmeyers de 125 mL

Procedimentos:

Parte 1: Mistura de NaCl + gelo picado + água gelada:

Mediu-se 34,853g de gelo picado e transferiu-se a massa para um crioscópico juntamente com 8 mL de água gelada. Fechou-se o sistema rapidamente para evitar trocas de calor com a vizinhança. Após um tempo de espera para que o sistema entrasse em equilíbrio com o gelo, mediu-se a temperatura do meio. Com isso, adicionou-se 3,5 gramas de NaCl e no mesmo momento iniciou-se a marcação do tempo, com auxílio de um cronômetro, e anotou-se a temperatura em um tempo com um intervalo de 10 segundos durante quatro minutos. Foi mantido o sistema em agitação durante todo o processo. Após os quatro minutos, e com a temperatura estabilizada, adicionou-se 3,5 gramas de NaCl, repetindo o processo já descrito mais duas vezes.

Parte 2: Mistura de Sacarose + gelo picado + água gelada:

Repetiu-se de forma idêntica o procedimento da parte 1, utilizando dessa vez, no lugar do NaCl, a sacarose.

Parte 3: Soluções de HCl (aq) ou CH3COOH (aq) + gelo picado + água gelada.

Inicialmente, fez-se a medida de temperatura de equilíbrio de 20 mL de água resfriada e 10g de gelo moído, no crioscópico (Procedimento A, da tabela). Logo em seguida, limpou-se o crioscópico, acrescentou-se ao meio gelo picado e soluções previamente preparadas, de acordo com a tabela a seguir:

Solução

Composição

A

20 mL água resfriada (Ө ≈ 2,0ºC) + 10g de gelo

B

25 mL de solução de HCl 0,250 molal (Ө ≈ 2,0ºC) + 10g de gelo

C

25 mL de solução HCl 0,500 molal (Ө ≈ 2,0ºC) + 10g de gelo

D

25 mL de solução CH3COOH 0,250 molal (Ө ≈ 2,0ºC) + 10g de gelo

E

25 mL de solução CH3COOH 0,500 molal (Ө ≈ 2,0ºC) + 10g de gelo

Tabela 1 – Descrição de composição de mistura de cada experimento.

Após a realização de cada sistema, separadamente, anotou-se a temperatura de equilíbrio de cada um deles, e rapidamente, retirou-se uma alíquota de 10 mL das soluções (B-E) e transferiu-se 5 mL para 2 pesa filtros, previamente pesados. Determinou-se a massa dos pesa filtros com a solução. Posteriormente, transpôs-se as respectivas soluções para um Erlenmeyer de 125 mL e titulou as alíquotas com uma solução