Calculadora da Lei de Raoult (Elevação Ebulioscópica e Depressão Crioscópica)
Calcule a elevação do ponto de ebulição e a depressão do ponto de congelamento de uma solução a partir da molalidade do soluto e do fator de van't Hoff, usando a lei de Raoult. Inclui 6 constantes de solvente (Kb/Kf) e considera a dissociação de eletrólitos.
Constantes ebulioscópica e crioscópica molais por solvente
Valores de referência padrão amplamente citados em livros didáticos. Use-os para conferir seus próprios cálculos manuais.
| Solvente | Kb (°C·kg/mol) | Kf (°C·kg/mol) | P. eb. normal (°C) | P. cong. normal (°C) |
|---|---|---|---|---|
| Água | 0.512 | 1.86 | 100.0 | 0.0 |
| Benzeno | 2.53 | 5.12 | 80.1 | 5.5 |
| Ácido acético | 3.07 | 3.9 | 118.1 | 16.6 |
| Cicloexano | 2.79 | 20.2 | 80.7 | 6.5 |
| Naftaleno | 5.8 | 6.9 | 218.0 | 80.2 |
| Cânfora | 5.95 | 37.7 | 204.0 | 178.4 |
O que a lei de Raoult afirma de fato
**A primeira coisa que a lei de Raoult diz é que dissolver algo em um solvente rebaixa sua pressão de vapor.** A elevação do ponto de ebulição e o abaixamento do ponto de congelamento não passam de consequências extraídas desse único fato. Como um líquido ferve na temperatura em que sua pressão de vapor iguala a do ambiente, rebaixar essa pressão empurra tal temperatura para cima. A elevação se escreve Δt = Kb × m × i e o abaixamento Δt = Kf × m × i, em que Kb e Kf são constantes próprias de cada solvente.
**Não é indiferente que a concentração empregada aqui seja a molalidade e não a molaridade.** O volume de uma solução se desloca com a temperatura, de modo que uma medida baseada em volume não pode servir de referência quando a grandeza em discussão é justamente uma temperatura. Contar por quilograma de solvente deixa o número intacto por mais que o termômetro se mexa. A outra grandeza-chave é o fator de van 't Hoff, que registra **em quantas partículas cada unidade dissolvida se parte.** As propriedades coligativas dependem do número de partículas e não da identidade delas, então com um eletrólito a conta não fecha se esse fator não for aplicado.
Esta ferramenta cobre seis solventes, entre eles a água, o benzeno e a cânfora, e aceita a concentração tanto diretamente quanto calculada a partir da massa e da massa molar do soluto junto com a massa do solvente. Devolve em seguida tanto a variação quanto os pontos de ebulição e congelamento resultantes.
Como fazer o cálculo
- Escolha o solvente São seis disponíveis, entre eles água, benzeno e ácido acético; ao escolher um, Kb e Kf são preenchidos automaticamente.
- Decida como dar a concentração Você pode digitar a molalidade diretamente ou **fazer com que ela seja calculada a partir da massa e da massa molar do soluto e da massa do solvente.**
- Informe o fator de van 't Hoff Como primeira aproximação, use 1 para um não eletrólito, 2 para o cloreto de sódio e 3 para o de cálcio.
- Leia a elevação e o abaixamento São exibidos tanto a magnitude da variação quanto os pontos de ebulição e congelamento resultantes.
Dicas para aproveitar melhor
- Eletrólitos como NaCl ou CaCl2 se dissociam em vários íons na água, então definir o fator de van't Hoff i acima de 1 aproxima o resultado das medições reais.
- No modo baseado em massa, basta informar a massa do soluto [g], sua massa molar [g/mol] e a massa do solvente [kg] para que a molalidade seja calculada automaticamente.
- Tanto a elevação ebulioscópica quanto a depressão crioscópica são propriedades coligativas: dependem apenas do número de partículas do soluto, não do tipo de soluto.
- Para a mesma quantidade de soluto, a depressão crioscópica costuma ser maior que a elevação ebulioscópica em muitos solventes, uma das razões pelas quais o cloreto de cálcio é usado como descongelante em estradas.
- Use os botões predefinidos de i (não eletrólito / tipo NaCl / tipo CaCl2) para testar rapidamente padrões comuns de dissociação.
Quando é útil
Ao conferir um exercício de química
Os problemas de propriedades coligativas erram sobretudo por um fator esquecido, o que os torna dignos de verificação.
Ao estimar a eficácia de um degelante
**O cloreto de cálcio supera o de sódio sobre o gelo porque seu fator é 3 e não 2**, de modo que a mesma molalidade compra um abaixamento maior.
Ao refazer o caminho da medida de massas molares
O abaixamento crioscópico foi a via clássica para achar a massa molar de um desconhecido, e dá para seguir essa relação ao contrário.
Ao planejar um experimento
Você descobre de antemão quanto soluto o ponto de congelamento pretendido vai exigir, antes de tocar a balança.
Termos das propriedades coligativas
- Lei de Raoult
- O enunciado de que a pressão de vapor de uma solução é proporcional à fração molar do solvente. **Dela decorrem tanto a elevação ebulioscópica quanto o abaixamento crioscópico.**
- Molalidade
- A quantidade de soluto por quilograma de solvente. **Como nenhum volume entra nela, o número se mantém firme ainda que a temperatura mude.**
- Constante ebulioscópica molal
- A elevação do ponto de ebulição à molalidade unitária, fixa para cada solvente. Para a água vale 0,515 kelvin por unidade.
- Constante crioscópica molal
- O abaixamento correspondente do ponto de congelamento. Para a água vale 1,853, ao passo que **o valor da cânfora, 37,7, é tão grande que por muito tempo serviu para medir quantidades diminutas.**
- Fator de van 't Hoff
- O número de partículas que uma unidade de fórmula do soluto rende em solução. É 1 para um não eletrólito e 2 em teoria para o cloreto de sódio.
- Propriedade coligativa
- Propriedade regida pelo número de partículas dissolvidas e não pelo que elas são. São quatro: abaixamento da pressão de vapor, elevação ebulioscópica, abaixamento crioscópico e pressão osmótica.
Perguntas frequentes
Curiosidade — Descongelantes viários e a química das propriedades coligativas
Os grânulos brancos espalhados nas estradas no inverno costumam ser cloreto de cálcio (CaCl2) ou cloreto de sódio (NaCl). Essas substâncias derretem gelo e neve não porque geram calor, mas porque, ao se dissolverem na água, baixam o próprio ponto de congelamento da água. Esse fenômeno, a depressão crioscópica, é um exemplo clássico das propriedades coligativas derivadas da lei de Raoult.
A palavra "coligativa" expressa a ideia de que apenas o número de partículas importa, não sua identidade. Na mesma molalidade, o CaCl2 se dissocia em água em Ca2+ e dois íons Cl-, ou seja, três partículas no total, produzindo uma depressão crioscópica cerca de três vezes maior que a de um não eletrólito que não se dissocia, como a sacarose. Essa é uma das razões pelas quais o CaCl2 pode agir como um descongelante mais potente que o NaCl em quantidades menores (embora seu efeito corrosivo sobre o concreto seja outra consideração à parte).
O mesmo princípio se aplica no sentido contrário à elevação ebulioscópica. Adicionar sal à água do macarrão de fato eleva ligeiramente seu ponto de ebulição, mas nas quantidades usadas na cozinha doméstica o aumento é bem inferior a 1°C, longe do necessário para ferver visivelmente mais rápido. O principal motivo para adicionar sal é, na verdade, temperar o macarrão; a elevação ebulioscópica é apenas um efeito colateral químico secundário.