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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 5 (Química) do ITA 2012

Química · Química: Propriedades coligativas

Texto-base das questões 01 a 20 · Química

Constante de Avogadro = 6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}

Constante de Faraday (F) = 9{,}65 \times 10^4\ \text{C}\ \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{A}\ \text{s}\ \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{J}\ \text{V}^{-1}\ \text{mol}^{-1}

Volume molar de gás ideal = 22{,}4\ \text{L} (CNTP)

Carga elementar = 1{,}602 \times 10^{-19}\ \text{C}

Constante dos gases (R) = 8{,}21 \times 10^{-2}\ \text{atm}\ \text{L}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 8{,}31\ \text{J}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 1{,}98\ \text{cal}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 62{,}4\ \text{mm}\,\text{Hg}\ \text{L}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1}

Constante gravitacional (g) = 9{,}81\ \text{m}\ \text{s}^{-2}

DEFINIÇÕES

Pressão de 1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} = 101\,325\ \text{N}\ \text{m}^{-2} = 760\ \text{Torr}

1\ \text{J} = 1\ \text{N}\ \text{m} = 1\ \text{kg}\ \text{m}^2\ \text{s}^{-2}

Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^\circ\text{C} e 760\ \text{mmHg}

Condições ambientes: 25\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}

Condições-padrão: 25\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm} ; concentração das soluções = 1\ \text{mol}\ \text{L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.

(s) = sólido . (\ell) = líquido . (g) = gás . (aq) = aquoso . (CM) = circuito metálico . (conc) = concentrado .

(ua) = unidades arbitrárias . [\text{A}] = concentração da espécie química A em \text{mol}\ \text{L}^{-1}.

MASSAS MOLARES

Elemento Químico Número Atômico Massa Molar
(\text{g.mol}^{-1})		 Elemento Químico Número Atômico Massa Molar
(\text{g.mol}^{-1})
H 1 1,01 S 16 32,07
Li 3 6,94 Cl 17 35,45
C 6 12,01 K 19 39,10
N 7 14,01 Ca 20 40,08
O 8 16,00 Mn 25 54,94
F 9 19,00 As 33 74,92
Na 11 22,99 Br 35 79,90
Mg 12 24,30 Ag 47 107,90
Al 13 26,98 I 53 126,90
Si 14 28,08 Pt 78 195,08
P 15 30,97 Hg 80 200,59

Considere as seguintes misturas (soluto/solvente) na concentração de 10\% em mol de soluto:

I. acetona/clorofórmio
II. água/etanol
III. água/metanol
IV. benzeno/tolueno
V. n-hexano/n-heptano

Assinale a opção que apresenta a(s) mistura(s) para a(s) qual(is) a pressão de vapor do solvente na mistura é aproximadamente igual à sua pressão de vapor quando puro multiplicada pela sua respectiva fração molar.

  1. A
    Apenas I
  2. B
    Apenas I, II e III
  3. C
    Apenas II e III
  4. D
    Apenas IV e V
  5. E
    Apenas V
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Resolução comentada

A pressão de vapor do solvente multiplicada pela fração molar é a lei de Raoult: P_{solvente} = x_{solvente}\cdot P^{*}_{solvente}. Ela vale para soluções ideais, em que as interações soluto-solvente são parecidas com as interações solvente-solvente e soluto-soluto. Isso acontece, em geral, quando as moléculas são semelhantes em polaridade e tamanho.

Vamos avaliar cada mistura:

  1. Acetona/clorofórmio: formam ligação de hidrogênio entre si (o H do \ce{CHCl3} com o O da acetona). A interação entre as moléculas diferentes é mais forte que a existente nos líquidos puros, o que dá desvio negativo da lei de Raoult.
  2. Água/etanol e água/metanol: a água faz ligações de hidrogênio fortes e a estrutura da mistura difere bastante da dos líquidos puros. Há desvios (positivos) da idealidade, mesmo em solução diluída.
  3. Benzeno/tolueno: são apolares (ou quase), de estrutura muito parecida. Formam solução praticamente ideal.
  4. n-Hexano/n-heptano: hidrocarbonetos apolares, só com forças de London de intensidade semelhante. Também formam solução praticamente ideal.

Portanto, só as misturas IV e V seguem aproximadamente a lei de Raoult.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa E engana quem lembra só do par de alcanos e esquece que benzeno/tolueno também é ideal; a B e a C atraem quem acha que álcool e água, por serem miscíveis, seguem Raoult.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Aacetona/clorofórmio faz ligação de hidrogênio entre as espécies diferentes, gerando desvio negativo da lei de Raoult.
  • Binclui misturas com ligações de hidrogênio (I, II, III), que não são ideais, e omite as ideais IV e V.
  • Cágua/etanol e água/metanol apresentam desvios da idealidade por causa das ligações de hidrogênio da água.
  • Edeixa de fora benzeno/tolueno, que também é uma mistura praticamente ideal.

Assuntos: Propriedades coligativas, Forças intermoleculares.

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Fonte: ITA 2012 · Química. Prova oficial ↗