O que são propriedades coligativas?
Uma propriedade coligativa é uma característica descritiva usada na química da solução. Mais simplesmente, propriedades coligativas são aquelas da solução que dependem do número de moléculas de soluto em uma determinada solução, mas não da identidade dessas moléculas de soluto. Existem apenas algumas propriedades da solução que são coligativas: pressão de vapor, elevação do ponto de ebulição, depressão do ponto de congelamento e pressão osmótica. As propriedades coligativas são definidas apenas para soluções ideais.
Em química, as soluções são definidas como consistindo de um soluto, ou a substância dissolvida, e um solvente, ou a substância dissolvente. Por exemplo, se um pouco de sal de mesa é dissolvido em água, o sal é o soluto e a água é o solvente. As propriedades coligativas desta solução são propriedades que dependem apenas do número de moléculas de sal ou da razão entre o número de moléculas de sal e o número ou moléculas de solvente. As propriedades coligativas da solução não dependem do fato de que o soluto é sal ou de nenhuma das características do sal. Uma propriedade coligativa é uma propriedade que, para qualquer solução, se comportará da mesma maneira, independentemente de a solução conter sal, açúcar ou qualquer outro soluto possível.
Das quatro propriedades coligativas da solução, pressão de vapor, elevação do ponto de ebulição e depressão do ponto de congelamento estão intimamente relacionadas. A pressão de vapor como uma propriedade coligativa é descrita pela lei de Raoult. A lei de Raoult basicamente afirma que, para uma solução ideal, a pressão de vapor da solução total depende da pressão de vapor de cada um dos componentes químicos, bem como da fração molar de cada um dos componentes químicos em solução. Mais praticamente, essa relação significa que, à medida que um soluto é adicionado a uma solução, a mudança na pressão do vapor depende apenas da proporção de soluto para moléculas de solvente. Mais uma vez, por ser uma propriedade coligativa, a mudança na pressão do vapor não depende da identidade do soluto sendo adicionado.
A elevação do ponto de ebulição e a depressão do ponto de congelamento são propriedades coligativas que mudam em conjunto com as mudanças na pressão do vapor. Quando um soluto é adicionado à solução, os solutos diminuem a pressão de vapor do solvente. A mudança na pressão causa um aumento correspondente no ponto de ebulição e uma diminuição no ponto de congelamento da solução. Em outras palavras, quando um soluto é adicionado a uma solução, a solução agora ferve a uma temperatura mais alta e congela a uma temperatura mais baixa.
A pressão osmótica é a quarta propriedade coligativa da solução. Osmose é definida como o movimento de moléculas de solvente através de uma membrana semi-permeável para uma área que contém um número maior de moléculas de soluto. Pressão osmótica é a quantidade de pressão que precisa ser aplicada a um lado da membrana semi-permeável para impedir que o solvente flua. A pressão osmótica de uma solução ideal a uma temperatura constante é proporcional à concentração de soluto, ou seja, depende apenas do número de moléculas de soluto.
As propriedades coligativas da solução podem parecer complexas para definir, no entanto, podem ser intuitivamente entendidas através de alguns exemplos comuns. Muitos cozinheiros adicionam sal a uma panela cheia de água ao cozinhar macarrão, o que faz com que o macarrão cozinhe mais rapidamente. Esta ação tira proveito de uma propriedade coligativa. A adição de sal aumenta o ponto de ebulição da água, o que permite que o macarrão cozinhe mais rapidamente a uma temperatura mais alta da água.
A depressão do ponto de congelamento também é comumente aproveitada pelos chefs. Tanto o açúcar quanto o sal, como solutos, ajudam o sorvete a congelar. O açúcar no sorvete afeta a temperatura na qual o sorvete congela, e a água salgada ao redor do recipiente cria um ambiente mais frio, no qual o sorvete congela mais rapidamente.