CQ110 : PrincÃpios de FQ

CQ110 : Princípios de FQ 

CQ 110 – Princípios de Físico Química 

Curso: Farmácia 

1º semestre de 2011 

Quartas / Quintas: 9:30 – 11:30 

Prof. Dr. Marcio Vidotti 

www.quimica.ufpr.br/mvidotti 

mvidotti@ufpr.br

criação de modelos 


Modelos são criados para explicar os fenômenos da natureza, a partir de hipóteses 

simplificadas que podem ser continuamente melhoradas até a reprodução do 

fenômeno investigado, criando uma lei. 

observação 

da natureza 

criação de 

modelos 

experimentos

gases reais 


gás ideal 

gás real 

Eq. de van der Waals

Função de estado 


Uma função de estado é aquela em que sua variação depende APENAS dos seus 

estados inicial e final, onde qualquer tipo de ganho / perda de calor / trabalho 

ENTRE esses dois estados não são levados em consideração. 

H 2 O (g) 

Estado final (U F ) 

pico 

H 2 O (l) 

DU = U F - U I 

H 2 O (s) Estado inicial (U I ) 

Independe de quaisquer 

estados intermediários 

base

Gibbs 


Energia Livre de Gibbs (G) 

Relaciona as mudanças entalpicas e entropicas de um sistema, em uma situação 

onde tanto a pressão quanto a temperatura são constantes; em mudanças 

espontâneas DG < 0. 

DG = DH - TDS

Gibbs 


Sulfeto de mercúrio II (HgS) é um mineral de coloração vermelha, como 

mostrado ao lado. Mercúrio líquido pode ser obtido pelo aquecimento do 

sólido na presença de oxigênio, como mostrado na equação abaixo. 

Estime qual temperatura esta reação é favorecida: 

Como DH 0 < 0 e DS 0 > 0 , a reação será favorecida 

em todas as temperaturas

Gibbs 


Estime qual temperatura esta reação mostrada abaixo é favorecida:


Soluções e Propriedades Coligativas 

Soluções: Sistema com uma única fase apresentando mais de um componente, ou 

seja, uma mistura homogênea contendo mais de uma espécie química, exemplos:


Soluções e propriedades coligativas 

Concentrações: Admitindo uma solução de apenas dois componentes: (i) soluto e (ii) 

solvente; devemos corretamente expressar a composição da solução em termos da 

sua concentração: 

Ex: sol. 0,53g NaCl dissolvidos em 100 mL de água. Expressar a concentração em 

termos de molaridade (mol L -1 ), em g L -1 , em m/m, admita que a densidade da água 

seja 0,98 g mL. Dados: MNa = 23 gmol -1 , MCl = 35,5 gmol -1 .

Energia livre de Gibbs 



Propriedades termodinâmicas das soluções 

A propriedade termodinâmica mais importante é a energia livre de Gibbs (G) que envolve as parcelas 

entalpicas (H) e entrópicas (S) de qualquer sistema ou transformação, esta equação pode ser escrita na forma: 

dG = dH – dTS ou mais comumente: DG = DH – TDS 

O DG determina se um processo é espontâneo ou não: 

soluto + solvente → solução 

G PRO > G REA ; DrG > 0 : NÃO Espontânea 

G PRO < G REA ; DrG < 0 : Espontânea 

Avanço da reação

Potencial químico, m 



Propriedades termodinâmicas das soluções 

A Energia livre de Gibbs também pode ser expressa na forma de potencial químico (m), que nada 

mais é do que a energia livre de Gibbs molar. Formalmente, definimos o potencial químico como: 

Abaixamento 

crioscópico 

sólido 

TF’ 

TF 

Temperatura, T 

m = (dG / dn) T,P = m o + RT ln x 

líquido puro 

TE 

TE’ 

solução 

vapor 

Elevação 

ebulioscópica 

Propriedades 

Coligativas !!! 

São propriedades que dependem 

do número, mas não do tipo, das 

partículas do soluto em um dado 

volume do solvente. As mais 

importantes são: (i) abaixamento 

da pressão de vapor; (ii) elevação 

ebulioscópica; (iii) abaixamento 

crioscópico; (iv) osmose. Todas 

essas são provenientes do 

abaixamento do potencial químico 

do solvente líquido pela presença 

do soluto.



Propriedades coligativas: Interpretação molecular 

Sabemos que: 

m = (dG / dn) T,P = m o + RT ln x 

DG = DH - TDS 

fator entalpico 

trocas de calor: interações entre o soluto 

(iônico ou não) e o solvente 

fator entrópico 

desordem no sistema: na presença do soluto, 

há uma contribuição extra na entropia do 

líquido 

Ocorre tanto nas soluções ideais 

quanto nas reais, portanto o DH não é 

o principal fator da origem das 

propriedades coligativas



Propriedades coligativas: Abaixamento da pressão de vapor e a lei de Raoult 

Muitos experimentos mostraram que a presença de um líquido não volátil ou um sólido, como 

soluto sempre diminui a pressão de vapor do solvente puro. A pressão de vapor de um líquido 

depende de quão facilmente suas moléculas “escapam” da superfície do líquido para o vapor. 

Pressão de vapor de um líquido (P VL ): 

vapor 

P ATM 

P ATM 

interface 

P VL 

aquecimento 

líquido 

P ATM >> P VL 

P VL 

P ATM = P VL 

T EB




Ao adicionar um soluto (sólido ou líquido não volátil), aumenta o DS do sistema, diminuindo o DG, 

tornando-o mais estável termodinamicamente, desta forma, a tendência da transformação para a 

fase vapor fica diminuída. 

P I 

P II 

P col 

P I = P II + P col 

P I > P II




A dependência linear da pressão de vapor do solvente em função da fração molar é chamada de 

lei de Raoult e sua expressão matemática pode ser descrita como: 

P i = X I x P i 

0 

(considerando soluções ideais, ou seja na ausência das interações intermoleculares) 

Neste caso, admitimos um soluto sólido não 

volátil, como por exemplo uma solução de 

glicose, de NaCl, etc.

pressão de vapor 



Considerando uma solução ideal de dois componentes voláteis “A” e “B” (por exemplo água e 

álcool), a pressão de vapor da solução é dada por: 

P TOT = P A + P B ; porém sabemos que P A = X A x P A 

0 

e P B = X B x P B0 , desta forma: 

P TOT = X A x P A 

0 

+ X B x P B0 , que graficamente pode ser descrita como: 

P B 

0 


P TOT = P A + P B 

P B 

P A 

0 

P A 

0 X A 1 

1 X B 0

exercício 


Calcule a pressão de vapor a 20 o C de uma mistura contendo 30% (em massa) de HFA 

(tetrafluoretano, pressão de vapor de 68,4 psig) e 70% de HFA (heptafluorpropano, pressão 

de vapor de 56,0 psig). R: 61,17 psig. 

P = P 0 X 

1. Encontrar a proporção molar de cada 

componente; 

2. Calcular a pressão de vapor dos 

componentes; 

3. Encontra a pressão de vapor da mistura.




Considerando uma solução real, onde há a presença das interações intermoleculares. 

desvio positivo 

ocorre quando os componentes 

se agregam de forma não 

aleatória, devido às diferenças 

de polaridade das moléculas 

desvio negativo 

ocorre na presença de 

interações intermoleculares 

fortes, como pontes de 

hidrogênio



Exercícios: 

4. Qual a origem termodinâmica das propriedades coligativas? 

5. O que você entende por solução ideal e real? Explique como os parâmetros 

termodinâmicos G, H e S se alteram na dissolução de um sal iônico em água para 

estes dois tipos de solução. 

6. Explique pressão de vapor de um líquido. Como esta se altera com a adição de um 

soluto não-volátil no líquido? 

7. Considere uma solução preparada pela mistura de 117 g de água e 50 g de 

sacarose. Assuma uma solução ideal e que a pressão de vapor da água pura, a 25º 

C seja de 23,8 torr. Calcule a pressão de vapor desta solução. 

8. A 40º C, a pressão de vapor do heptano puro é 92 torr e a pressão do vapor do 

octano puro é 31 torr. Considere uma solução que contenha 1 mol de heptano e 4 

mols de octano. Calcule a pressão de vapor de cada componente e a pressão de 

vapor total desta solução.



Propriedades coligativas: Elevação ebulioscópica e abaixamento crioscópico 

Lembrando que: 

• o ponto de ebulição de um líquido puro (PE) é a temperatura onde sua pressão de vapor se iguala 

à pressão que está sobre usa superfície, como a pressão atmosférica em recipientes abertos; 

• vimos que o potencial químico de um líquido diminui na presença de um soluto, aumentando seu 

PE; 

• pela lei de Raoult que a diminuição da pressão de vapor de um líquido na presença de um soluto 

pode ser diretamente relacionada à quantidade do soluto na solução (P = X P 0 ); isto também pode 

ser aplicado no PE como: 

DT E = K E m 

Onde: DT E é a variação da elevação do PE, 

admitindo o solvente puro; m é a 

molalidade do soluto e K E é uma constante 

de proporcionalidade, sendo esta 

diferente para cada solvente e não é 

dependente do soluto.



Propriedades coligativas: Elevação ebulioscópica e abaixamento crioscópico 

As moléculas nos líquidos se movem mais devagar e se aproximam umas das outras quando abaixamos a 

temperatura. O ponto de congelamento (ou ponto de fusão de um sólido) de um líquido é naquele onde 

as fases líquida e sólida estão em equilíbrio. Quando uma solução começa a congelar, as moléculas do 

solvente se solidificam primeiro, aumentando a concentração da solução. A presença do soluto, como 

explicado anteriormente, aumenta a entropia do sistema, deixando as moléculas do solvente mais 

espaçadas umas das outras. Conseqüentemente, a temperatura para a solidificação da solução deve ser 

menor do que o PC do líquido puro. Analogamente à elevação ebulioscópica, a variação da temperatura 

do PC pode ser escrito como: 

DT F = K F m 

Onde: DT F é a variação da 

diminuição do PC, admitindo o 

solvente puro; m é a molalidade do 

soluto e K F é uma constante de 

proporcionalidade, sendo esta 

diferente para cada solvente e não 

é dependente do soluto. 

Solidificação do solvente em 

uma solução. A concentração 

do corante (soluto) aumenta 

no centro do tubo 

Espalhando um sal, como 

CaCl 2 , forma-se uma solução 

com a água, fazendo com que 

diminua o PF.



Tabela 1. Algumas propriedades dos solventes mais comuns 

Exemplo: Determinação da massa molar de um composto utilizando as propriedades coligativas 

Sabe-se que 1,20 g de um composto covalente desconhecido é totalmente dissolvido em 50,0 g de 

benzeno (C 6 H 6 ), esta solução se solidifica a 4,92º C. Calcule a massa molar deste composto. 

Plano: 

a) Necessitamos achar o número de mols do composto desconhecido para relacionar com a massa 

dada; 

b) Encontre o ponto de congelamento do benzeno puro na tabela acima; 

c) Relacione o dado referente ao ponto de congelamento com a molalidade, segundo DT F = K F m; 

d) Lembre-se que MM = m(g) / mols 

e) Resposta: ~2,2 x 10 2 g mol -1

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