Química - Propriedades coligativas

Propriedades coligativas

Objetivos

1) Compreender o que são propriedades coligativas e quais os fenômenos em jogo.

2) Mostrar que há aplicações importantes desses efeitos, daí a importância de entendê-los.

Ponto de partida

Os alunos devem estar familiarizados com os conceitos de concentração, número de mols, fusão e ebulição, e pressão de vapor.

Estratégias

1) Você pode trabalhar com os alunos um texto, por exemplo, sobre anticongelantes, que trata de casos que não são bem explicados pelas equações de propriedades coligativas, mas também fala de um exemplo muito aplicado, que pode estimular a curiosidade.

2) Na aula, você pode começar perguntando aos alunos o que é que ferve antes: água pura ou água com sal? Peça aos alunos que justifiquem suas respostas. Se não houver opinião definida, você pode contar logo a eles que é a água pura, e mesmo assim pedir uma explicação.

3) Apresente a idéia de propriedades coligativas. Não deixe de ressaltar que não é a pressão de vapor ou a temperatura de ebulição que são as propriedades coligativas, mas sim a alteração da pressão de vapor, da temperatura de ebulição e da temperatura de congelamento.

4) A partir das expressões: Δ_Te = k_e.m.i e Δ_Tc = k_e.m.i

(onde: ΔT_e e ΔT_c são as variações de temperatura de ebulição e de congelamento,

k_e é a constante ebuliométrica molal,

k_c é a constante criométrica molal,

m é a molalidade (mols de soluto por quilograma de solução) e

i é o número de partículas (íons ou moléculas) liberadas por mol de soluto,

peça aos alunos que determinem a temperatura de ebulição ou de congelamento de um suco que contenha 100 g/L de sacarose. Para a água, ke vale 0,515^oC.kg/mol, enquanto kc vale 1.853^o C.kg/mol, e a sacarose apresenta M=342 g/L. A densidade da solução pode ser considerada igual a 1,03g/mL, e i = 1.

5) Peça aos alunos que façam o mesmo cálculo para água com 100g de sal de cozinha (M=58,5). Explique a eles que nesse caso, i=2 porque o sal se desdobra em Na⁺ e Cl^-.

6) Finalmente, discuta com os alunos os resultados - por que são diferentes para a mesma massa de solutos? Explique que as equações apenas refletem o fenômeno natural, e que eles devem explicar o fenômeno.

7) Depois de algum raciocínio, os alunos chegarão a idéias sobre os fenômenos. É a hora de trabalhar a teoria.

8) Para fechar, uma boa idéia é discutir sobre massa molecular. Novas substâncias são descobertas todos os dias, algumas muito úteis, outras perigosas. Supondo que vocês tivessem isolado uma nova substância natural, com importantes propriedades terapêuticas, pergunte aos alunos como eles fariam para determinar algumas propriedades dessa nova substância: temperatura de fusão, densidade, massa molecular.

9) É na determinação da massa molecular que entram as propriedades coligativas. Alguns solventes, como o benzeno e o tetracloreto de carbono, têm constantes ebuliométricas e/ou crioscópicas altas, o que quer dizer que sua temperatura de ebulição ou congelamento altera-se bastante com um pouco de soluto. Ora, se você puder determinar a alteração de temperatura, tendo medido a massa de soluto e de solvente, fica fácil estimar a massa de uma molécula. Essa não é só uma questão tradicional de vestibular, mas é uma das formas mais usadas para se estimar a massa de moléculas, que, afinal de contas, não podem ser pesadas individualmente...

Sugestões e dicas

Se for possível ir ao laboratório para este tema, um experimento recomendável é determinar a massa molecular do enxofre, dissolvendo uma massa conhecida do elemento em tetracloreto de carbono e medindo com cuidado a temperatura de ebulição (Te normal = 76,75^oC, ke = 4,48^oC.kg/mol) ou em ciclohexano e medindo a temperatura de congelamento, em um banho de gelo (Tc normal = 6,54^oC, kc = 20,0^oC.kg/mol). Por exemplo, 6,4 g de S em 100g de solvente. Peça aos alunos que estimem a fórmula da molécula de enxofre, sabendo que a massa atômica é 32. Cuidado com esses solventes: devem ser usados em local ventilado e - no caso do ciclohexano - longe de chamas; afora isso, a medida pode ser feita pelos próprios alunos.