Exercícios sobre as propriedades coligativas (com gabarito explicado)
Os exercícios sobre propriedades coligativas permitem que estudantes apliquem conceitos fundamentais de Química para entender como a presença de solutos afeta propriedades físicas de soluções, como pressão de vapor, ponto de ebulição, ponto de congelamento e pressão osmótica.
Com questões envolvendo cálculos de elevação do ponto de ebulição, abaixamento crioscópico, pressão osmótica e fator de Vanʼt Hoff, os alunos podem relacionar teoria e prática, observando como o número de partículas em solução influencia fenômenos do dia a dia, desde radiadores de carros até o equilíbrio de células em soluções fisiológicas.
Questão 1
Qual das alternativas abaixo define corretamente o que são propriedades coligativas?
a) São propriedades de uma solução que dependem da natureza do soluto, mas não da quantidade de partículas.
b) São propriedades de um solvente puro que se alteram com a adição de qualquer soluto volátil.
c) São propriedades de uma solução que dependem apenas da quantidade de partículas de soluto dissolvidas, e não de sua natureza química.
d) São propriedades que se manifestam apenas em soluções gasosas e sólidas, sendo irrelevantes para soluções líquidas.
Resposta: alternativa C.
O princípio fundamental das propriedades coligativas é que elas dependem exclusivamente da quantidade (concentração) de partículas de soluto não volátil dispersas na solução, sendo independentes da natureza química dessas partículas.
Por exemplo, uma solução de glicose e uma de sacarose, com a mesma concentração molal, provocarão a mesma elevação no ponto de ebulição, pois ambas são moléculas que não se dissociam.
As outras alternativas estão incorretas: a A é falsa pois a natureza do soluto não importa; a B é incorreta porque o soluto deve ser não volátil; e a D é errada, pois as propriedades coligativas são mais relevantes e comumente estudadas em soluções líquidas.
Questão 2
Ao adicionar um soluto não volátil a um solvente puro, observa-se uma diminuição na pressão de vapor do solvente. Este fenômeno é conhecido como:
a) Crioscopia
b) Ebulioscopia
c) Tonoscopia
d) Osmoscopia
Resposta: alternativa C.
A Tonoscopia (ou Lei de Tonoscopia de Raoult) é o estudo específico do abaixamento da pressão de vapor de um solvente quando um soluto não volátil é adicionado. Esse fenômeno ocorre porque as moléculas do soluto ocupam parte da superfície do líquido, dificultando a evaporação das moléculas do solvente.
As outras alternativas referem-se a outras propriedades coligativas: Crioscopia (A) estuda o abaixamento do ponto de fusão; Ebulioscopia (B) estuda a elevação do ponto de ebulição; Osmoscopia (D) estuda a pressão osmótica.
Questão 3
Um técnico dissolve 12,4 g de ureia (CH₄N₂O, massa molar = 60 g/mol), um soluto molecular e não volátil, em 250 g de água. Qual é o valor aproximado do novo ponto de ebulição da solução? (Dados: Keb da água = 0,52 °C.kg/mol, ponto de ebulição da água = 100 °C).
a) 100,10 °C
b) 100,43 °C
c) 100,86 °C
d) 101,20 °C
Resposta: alternativa B.
Para resolver o problema, aplica-se a fórmula da ebulioscopia: Δθc = Keb * W * i.
1. Cálculo do número de mols (n) de ureia:
n = massa / massa molar
n = 12,4 g / 60 g/mol
n = 0,2067 mol.
2. Cálculo da molalidade (W):
W = n soluto / kg solvente
W = 0,2067 mol / 0,250 kg
W = 0,8268 mol/kg.
3. Identificação do fator de Vanʼt Hoff (i):
A ureia é um composto molecular que não sofre dissociação ou ionização em água, portanto, i = 1.
4. Cálculo da elevação do ponto de ebulição (Δθc):
Δθc = 0,52 °C.kg/mol * 0,8268 mol/kg * 1 = 0,43 °C.
5. Cálculo do novo ponto de ebulição:
P.E. da solução = P.E. do solvente puro + Δθc = 100 °C + 0,43 °C = 100,43 °C.
Questão 4
O propilenoglicol é adicionado à água do radiador de carros em países frios. A principal propriedade coligativa explorada nessa aplicação é:
a) A elevação do ponto de ebulição, para evitar superaquecimento.
b) O abaixamento da pressão de vapor, para reduzir a evaporação.
c) O abaixamento do ponto de congelamento, para evitar que a água congele e danifique o motor.
d) A elevação da pressão osmótica, para aumentar a eficiência do resfriamento.
Resposta: alternativa C.
A função principal do aditivo (propilenoglicol) em radiadores de regiões frias é prevenir o congelamento da água.
A água pura congela a 0°C, mas ao adicionar um soluto, ocorre o abaixamento crioscópico, que é o fenômeno em que o ponto de congelamento da solução fica abaixo do ponto de congelamento do solvente puro.
Isso impede a formação de gelo, que poderia expandir e raiar o bloco do motor ou o radiador. Embora a ebulioscopia (A) também ocorra, ela é um efeito secundário nesta aplicação específica, cujo foco principal é a proteção contra o frio.
Questão 5
Uma hemácia (glóbulo vermelho) é colocada em uma solução aquosa de NaCl 0,9% (m/v). Considerando que o soro fisiológico é uma solução isotônica ao interior da hemácia, é correto afirmar que:
a) A hemácia sofrerá plasmólise, pois a solução é hipertônica.
b) A hemácia sofrerá hemólise, pois a solução é hipotônica.
c) A hemácia permanecerá estável, pois os fluxos de água para dentro e para fora da célula se equilibram.
d) A água sairá da hemácia, pois a pressão osmótica no interior da célula é maior.
Resposta: alternativa C.
Uma solução isotônica possui a mesma pressão osmótica que o interior da célula. Isso significa que a concentração de partículas osmoticamente ativas (que não conseguem atravessar a membrana) é igual nos dois meios.
Consequentemente, a taxa com que a água entra na célula por osmose é igual à taxa com que ela sai. Não há fluxo líquido de água, e a hemácia mantém seu volume e forma estáveis, sem sofrer hemólise (ruptura por entrada excessiva de água em meio hipotônico) nem plasmólise (murchamento por perda de água em meio hipertônico).
Questão 6
Qual é o valor do fator de Vanʼt Hoff (i) para uma solução 0,1 mol/L de sulfato de alumínio, Al₂(SO₄)₃, considerando que ele esteja 100% dissociado em água?
a) 1
b) 2
c) 4
d) 5
Resposta: alternativa D.
O fator de Vanʼt Hoff (i) indica o número de partículas que uma fórmula unitária de soluto produz em solução. Para o sulfato de alumínio, Al₂(SO₄)₃, a equação de dissociação iônica completa é:
Al₂(SO₄)₃(s) → 2 Al³⁺(aq) + 3 SO₄²⁻(aq)
Ao observar os coeficientes da equação balanceada, verifica-se que 1 mol de Al₂(SO₄)₃ dissocia-se completamente, produzindo 2 mols de cátions Al³⁺ e 3 mols de ânions SO₄²⁻, totalizando 5 mols de partículas (íons) em solução.
Portanto, o fator de Vanʼt Hoff é i = 5.
Questão 7
Um químico preparou três soluções aquosas de mesma concentração molal:
Solução X: Glicose (C₆H₁₂O₆)
Solução Y: Cloreto de sódio (NaCl)
Solução Z: Cloreto de cálcio (CaCl₂)
Considerando que os sais estão completamente dissociados, qual é a ordem CRESCENTE de seus pontos de ebulição?
a) X ＜ Y ＜ Z
b) Z ＜ Y ＜ X
c) X ＜ Z ＜ Y
d) Y = Z ＜ X
Resposta: alternativa A.
Como as soluções têm a mesma concentração molal, a que determinará a intensidade da propriedade coligativa (neste caso, a elevação do ponto de ebulição, Δθc) será o número efetivo de partículas em solução, dado pelo fator de Vanʼt Hoff (i).
1. Solução X (Glicose, C₆H₁₂O₆): Composto molecular que não se dissocia. Portanto, i = 1.
2. Solução Y (NaCl): Sal que se dissocia completamente em 2 íons: Na⁺ e Cl⁻. Portanto, i = 2.
3. Solução Z (CaCl₂): Sal que se dissocia completamente em 3 íons: Ca²⁺ e 2 Cl⁻. Portanto, i = 3.
Quanto maior o valor de ʼiʼ, maior será a elevação do ponto de ebulição (Δθc = Keb * W * i). Assim, a ordem crescente do ponto de ebulição será: X (i=1) ＜ Y (i=2) ＜ Z (i=3).
Para mais exercícios:
Exercícios sobre tonoscopia (com respostas explicadas)
Exercícios sobre soluções (com gabarito comentado)
Exercícios sobre concentração comum (com gabarito comentado)
ALVES, Gustavo. Exercícios sobre as propriedades coligativas (com gabarito explicado). Toda Matéria, [s.d.]. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/exercicios-sobre-as-propriedades-coligativas-com-gabarito-explicado/. Acesso em:
