O que é crioscopia?

Crioscopia é uma propriedade coligativa que estuda o abaixamento do ponto de congelamento (ponto de fusão) de um solvente pela adição de um soluto não volátil, como o cloreto de sódio ou a sacarose.

OBS.: Propriedades coligativas configuram uma parte da Química que estuda o comportamento do solvente, com relação à solidificação, ebulição e osmose, quando é adicionado a ele um soluto não volátil.

O ponto de fusão da água, por exemplo, é 0 ^oC, ou seja, a água congela em temperaturas inferiores a 0 ^oC. Porém, se adicionarmos 180 gramas de cloreto de sódio (NaCl) a 500 mL de água, ela congelará apenas em temperaturas inferiores a -22,89 ^oC.

Presença de água líquida em uma região com temperaturas abaixo de 0 ^oC

Na imagem acima, vemos água no estado líquido na Antártida, região do planeta cujas temperaturas podem chegar a -30 ^oC. Por meio do estudo da crioscopia, foi possível entender por que a água é líquida nessa região. A justificativa é a presença de sais na água, o que abaixa o seu ponto de congelamento.

Fórmula para cálculo na crioscopia

A fórmula para realização dos cálculos na crioscopia é:

?tc = Kc.W

• ?tc = é a variação da temperatura de congelamento ou abaixamento do ponto de solidificação;
• Kc = constante crioscópica ou criométrica;
• W = molalidade.

Cada um dos termos presentes na fórmula geral da crioscopia apresenta fórmulas específicas, como podemos ver a seguir:

a) ?tc (abaixamento da temperatura de congelamento)

Como o ?tc é uma variação (?), pode ser expresso como a subtração entre o ponto de congelamento do solvente puro (θ₂) e o ponto de congelamento do solvente na solução (θ):

?tc = θ₂- θ

b) Kc (constante crioscópica)

A constante crioscópica é específica para cada tipo de solvente, ou seja, cada solvente apresenta a sua constante. Ela pode ser calculada por meio da seguinte fórmula:

Kc = R.T₂
         1000.Lf

• R = constante geral dos gases (0,082 em atm e 62,3 em mmHg);
• T = temperatura de solidificação do solvente;
• Lf = calor latente de fusão.

c) W (molalidade)

A molalidade é uma modalidade de concentração de soluções e apresenta a seguinte fórmula:

W = m₁
       M₁.m₂

m₁ = massa do soluto (em gramas);

M₁ = massa molar do soluto (em g/mol);

m₂ = massa do solvente (em kg).

Assim, a partir das fórmulas acima, podemos reescrever a fórmula para os cálculos na crioscopia da seguinte forma:

θ₂- θ = Kc. m₁
          M₁.m₂

Soluto iônico e o efeito crioscópico

Soluto iônico é toda substância que, em água, pode sofrer os processos de ionização (produção de íons) ou dissociação (liberação de íons), aumentando a quantidade de partículas no solvente.

Por isso, sempre que formos realizar cálculos na crioscopia, em face da presença de um soluto não volátil de natureza iônica, é obrigatória a utilização do fator de correção de Van't Hoff (i), como na expressão a seguir:

?tc = Kc.W.i

Exemplo de cálculo na crioscopia

(UFMA) Encontre a fórmula molecular do enxofre sabendo que a adição de 0,24 g deste a 100 g de tetracloreto de carbono abaixa a temperatura de congelamento do CCl₄ por 0,28 ºC. Dado: Kc (CCl₄) 29,8 K.kg.mol-1 .

Dados fornecidos pelo enunciado:

m₁ = 0,24 g;

m₂ = 100 g ou 0,1 kg (após dividir por 1000 a massa fornecida);

?tc = 0,28 ^oC;

Fórmula da substância = ?

M₁ = ?

1^o Passo: determinar o valor da massa molecular a partir dos dados fornecidos.

?tc = Kc. m₁
         M₁.m₂

0,28 = 29,8.0,24
           M₁.0,1

0,28.0,1.M₁ = 29,8.0,24

0,028.M₁ = 7,152

M₁ = 7,152
        0,028

M₁ = 255,4 g/mol

2^o Passo: determinar a fórmula molecular (formada apenas por átomos de enxofre - S_n) pela divisão da massa encontrada por 32 g/mol, que é a massa do enxofre.

n = 255,4
     0,028

n = 7,981

ou, arredondando, n = 8

Logo, a fórmula molecular do composto é S₈.

Por Me. Diogo Lopes Dias