Calculadora da Lei de Raoult
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| Fração Molar do Solvente | 0,9 |
|---|---|
| Pressão de Vapor do Solvente Puro | 23,8 mmHg |
Calculadora da Lei de Raoult
Calcule a pressão de vapor de uma solução ideal e o abaixamento da pressão de vapor pela lei de Raoult: P = x(solvente) · P°.
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Detalhes
A lei de Raoult
A lei de Raoult descreve como a pressão de vapor de uma solução ideal depende de sua composição. Quando um soluto não volátil se dissolve em um líquido, a pressão de vapor do solvente cai em proporção à quantidade de soluto presente. A lei relaciona essa pressão à fração molar do solvente:
P=xsolvente⋅P∘onde é a pressão de vapor da solução, é a fração molar do solvente e é a pressão de vapor do solvente puro à mesma temperatura.
Abaixamento da pressão de vapor
Como sempre que há soluto presente, a pressão de vapor da solução é sempre menor que a do solvente puro. Essa queda é chamada de abaixamento da pressão de vapor:
ΔP=P∘−P=xsoluto⋅P∘Como , o abaixamento é igual à fração molar do soluto multiplicada pela pressão de vapor pura. Trata-se de uma propriedade coligativa — depende apenas do número de partículas de soluto, não de sua identidade química.
| Grandeza | Símbolo | Relação |
|---|---|---|
| Pressão de vapor da solução | ||
| Pressão de vapor do solvente puro | medida ou consultada em tabelas | |
| Fração molar do solvente | ||
| Abaixamento da pressão de vapor |
Exemplo resolvido
Uma solução é preparada dissolvendo glicose () em água (). A mistura contém 18 g de glicose e 90 g de água a 25 °C, onde a pressão de vapor da água pura é 23,8 mmHg. Calcule a pressão de vapor da solução e o abaixamento da pressão de vapor.
Passo 1 — calcular os moles:
nglicose=180 g/mol18 g=0,10 mol naˊgua=18 g/mol90 g=5,00 molPasso 2 — calcular a fração molar do solvente:
xaˊgua=naˊgua+nglicosenaˊgua=5,00+0,105,00=5,105,00≈0,9804Passo 3 — aplicar a lei de Raoult:
P=xaˊgua⋅P∘=0,9804×23,8 mmHg≈23,33 mmHgPasso 4 — calcular o abaixamento:
ΔP=P∘−P=23,8−23,33≈0,47 mmHgA lei de Raoult e outras propriedades coligativas
O abaixamento da pressão de vapor é o ponto de partida para três outros efeitos coligativos:
- Elevação do ponto de ebulição: uma pressão de vapor menor significa que a solução precisa ser aquecida a uma temperatura mais alta para que sua pressão de vapor alcance a pressão atmosférica.
- Depressão do ponto de fusão: a redução da pressão de vapor desloca o equilíbrio sólido–líquido, abaixando o ponto de fusão.
- Pressão osmótica: quando uma solução é separada do solvente puro por uma membrana semipermeável, a diferença na pressão de vapor impulsiona o solvente a atravessar a membrana até que a pressão osmótica se acumule para compensar.
Todos os quatro efeitos dependem de (ou, equivalentemente, da molalidade), não da natureza do soluto.
Quando a lei de Raoult é válida — e quando não é
A lei de Raoult é exata para soluções ideais, nas quais as interações soluto–solvente têm a mesma intensidade que as interações solvente–solvente. Na prática, a lei funciona bem para:
- Soluções diluídas de não-eletrólitos (açúcares, ureia, álcoois em solvente compatível)
- Misturas de líquidos estruturalmente semelhantes (benzeno e tolueno)
A lei falha para soluções concentradas, para eletrólitos (que liberam múltiplos íons por unidade de fórmula) e para solutos que se associam ou reagem com o solvente. Para eletrólitos, a contagem efetiva de partículas de soluto é aumentada pelo fator de van't Hoff , de modo que .
Pressões de vapor de solventes comuns a 25 °C
| Solvente | Pressão de vapor (mmHg) |
|---|---|
| Água | 23,8 |
| Etanol | 59,0 |
| Metanol | 127 |
| Acetona | 231 |
| Éter dietílico | 538 |
Esses valores permitem calcular a pressão de vapor de uma solução diluída diretamente: insira a fração molar e a pressão de vapor do solvente puro retirada da tabela acima.
Perguntas frequentes (FAQ)
Qual é a fórmula da lei de Raoult?
A lei de Raoult estabelece que a pressão de vapor do solvente acima de uma solução ideal é igual à fração molar do solvente multiplicada pela pressão de vapor do solvente puro: P = x(solvente) × P°. O abaixamento da pressão de vapor é a diferença ΔP = P° − P = x(soluto) × P°, onde x(soluto) = 1 − x(solvente). Por exemplo, ao dissolver um soluto de modo que a fração molar do solvente caia para 0,90 em água a 25 °C (P° = 23,8 mmHg), obtém-se P = 0,90 × 23,8 = 21,42 mmHg e ΔP = 2,38 mmHg.
O que é o abaixamento da pressão de vapor?
O abaixamento da pressão de vapor é a diminuição da pressão de vapor de um solvente quando um soluto não volátil se dissolve nele. As partículas de soluto ocupam parte da superfície líquida e reduzem a taxa com que moléculas de solvente escapam para a fase gasosa, fazendo cair a pressão de vapor de equilíbrio. O abaixamento ΔP = x(soluto) × P° é proporcional à fração molar do soluto, não a qualquer propriedade química do soluto — trata-se de uma propriedade coligativa. Esse mesmo efeito está na origem da elevação do ponto de ebulição e da depressão do ponto de fusão.
Quando a lei de Raoult se aplica?
A lei de Raoult aplica-se exatamente a soluções ideais, nas quais as interações soluto–solvente são idênticas em intensidade às interações solvente–solvente. Na prática, soluções diluídas de não-eletrólitos (açúcares, álcoois, ureia) em um solvente compatível aproximam-se do comportamento ideal. A lei falha para soluções concentradas, para solutos que se associam ou se dissociam em solução e para misturas de líquidos com interações cruzadas muito fortes ou fracas. Para eletrólitos, a concentração efetiva é multiplicada pelo fator de van't Hoff i.
Qual é a diferença entre um soluto volátil e um não volátil?
Um soluto não volátil tem pressão de vapor desprezível à temperatura de interesse — exemplos comuns são sais, açúcares e ureia. A adição de um soluto não volátil apenas abaixa a pressão de vapor do solvente, e a lei de Raoult fornece diretamente a pressão de vapor total como x(solvente) × P°. Um soluto volátil também contribui com sua própria pressão parcial para a mistura, de modo que a pressão de vapor total se torna a soma das pressões parciais de cada componente — cada um contribuindo com sua fração molar vezes sua própria pressão de vapor puro. A forma simplificada utilizada aqui assume um soluto não volátil.
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