Propriedades Coligativas

Quem já não teve o "desprazer" de

tomar um café requentado?

Realmente fica longe do sabor daquele café passado na hora mas, o que haverá de diferente entre os dois processos? O Portal de Estudos em Química traz as explicações desse fenômeno provando que a química é útil na explicação de situações do nosso dia a dia.

O segredo é a forma como o café requentado é aquecido mas, esta forma de aquecer é que iremos revelar durante o transcorrer deste artigo. Por hora, vamos a uma revisão dos conceitos que envolvem este fenômeno.

Dentro do estudo das propriedades coligativas, ou seja, do estudo das propriedades resultantes da interação entre substâncias, há uma sub área chamada de ebuliometria, a qual estuda os pontos de ebulição das soluções, fazendo uma análise da interação entre as substâncias constituintes de uma solução e suas contribuições para a alteração do ponto de ebulição da mesma em relação aos pontos de ebulição das substâncias puras.

Sabe-se que, sob a pressão de 1 atm (ao nível do mar, por exemplo), a água pura ferve a 100ºC mas, no entanto, com a dissolução de um sal, como por exemplo: o NaCl (cloreto de sódio), a solução ferve a uma temperatura superior a 100°C. É esse fenômeno do aumento do ponto de ebulição que a ebuliometria estuda.

A ebulição de um líquido puro

Na passagem de estado físico "líquido" para o estado "vapor", ocorre o fenômeno denominado vaporização, sendo que ele pode ocorrer de duas maneiras:

- por evaporação, onde o processo é lento e se faz na superfície do líquido.

- por ebulição que é uma vaporização turbulenta, com a formação de bolhas em todo o interior do líquido.

Diz-se que um líquido encontra-se em ebulição quando a pressão de vapor das bolhas formadas no processo é igual ou superior à pressão externa, ou seja, em um recipiente aberto, a pressão externa será a pressão atmosférica e, quando a pressão das bolhas formadas for igual ou superior a atmosférica, ocorre o processo de ebulição do líquido.

Não é muito difícil notar que, na medida em que a pressão atmosférica for diminuindo, mais facilmente será alcançada a pressão de vapor da bolha necessária para a ebulição e menor será a temperatura de ebulição do líquido. Na tabela 1 podemos observar as temperaturas de ebulição da água (na escala ºC) com *relação inversamente proporcional* a altitude do local, sempre tomando como base o nível do mar. Perceba que quanto maior a altitude, menor a camada de ar e, por consequência, menor a pressão atmosférica exercida sobre o líquido, o que implica em um processo de ebulição a uma temperatura inferior a de um local com menor altitude.	Localidade	Altitude em relação ao nível do mar (m)	Temperatura aproximada de ebulição da água (ºC)
	Rio de Janeiro	0	100
	São Paulo	750	97
	Campos do Jordão	1.628	95
	Cidade do Méxido	2.240	92
	La Paz	3.636	88
	Monte Kilimanjaro	5.895	82
	Monte Everest	8.848	70

Tabela 1 - Pontos de ebulição da água em diversas regiões da Terra

(O NAEQ já publicou um artigo sobre a diferença entre ebulição e evaporação, para conferir, clique aqui)

Como vimos, a temperatura de ebulição está diretamente associada a uma propriedade das substâncias denominada pressão de vapor. Ao lado, temos as curvas de pressão de vapor de três substâncias. Percebemos várias associações e elas podem se resumir ao seguinte esquema:

Figura 1 - Pontos de ebulição a uma

pressão constante de diferentes substâncias

Veja na figura 1 que o composto mais volátil é o éter, com uma temperatura de ebulição de 35ºC, a qual é bem inferior a da água. A explicação disso nos reporta a uma análise das interações moleculares do composto, de maneira a relacionar a polaridade com as ligações intermoleculares. Este assunto foi amplamente discutido no artigo "Ponte de hidrogênio, força molecular intrigante!" mas, para uma análise simplificada do caso, a relação entre as magnitudes de energia envolvidas nas forças intermoleculares é mostrada na figura 2:

Figura 2 - Magnitude das interações intermoleculares

Sabendo-se disso, podemos concluir que cada composto químico, na sua forma pura, possui suas propriedades físicas bem definidas, de maneira a apresentar sempre o mesmo comportamento quando as suas variáveis de estado apresentarem um mesmo valor, como pressão e temperatura, por exemplo.

A ebulição de uma solução

O mesmo comportamento de um composto na forma pura não é observado quando estamos trabalhando com soluções, compostas por solutos não voláteis, como o café por exemplo. O pó de café seria o "soluto não volátil" e a água nosso "solvente". Desta maneira, a solução terá um ponto de ebulição diferente daquele encontrado para o solvente puro, ou seja, da água. Podemos ver na figura 3 a diferença entre o ponto de ebulição de uma solução e do solvente puro.

Figura 3 - Ponto de ebulição de um líquido e de uma solução

Segundo a Tonometria (parte das propriedades coligativas que estuda a evaporação dos líquidos e soluções líquidas) a pressão máxima de vapor da solução sempre será menor do que a do líquido puro, de tal modo que a curva da solução estará sempre abaixo da curva do solvente puro. Desse modo, a solução somente ferverá a uma temperatura t superior à da ebulição do líquido puro, t₀. Devido ao fato de emitir menos vapores, será necessário mais calor para ferver a solução. O efeito ebuliométrico pode ser expresso, como definição, dessa forma:

A elevação da temperatura de ebulição da solução (/\t_e) é a diferença entre temperatura de início de ebulição da solução (t) e a temperatura de ebulição do líquido puro (t₀) sob mesma pressão externa.

matematicamente: /\t_e= t - t₀

O leitor, ao analisar as informações acima, poderia se questionar nessa altura:

- "Mas... o artigo não era sobre o café requentado?" O que ele tem a ver todos esse conceitos com o café ? Calma... o Portal de Estudos em Química não errou o título do artigo não, abaixo explicamos melhor essa história.

O que viu-se nos parágrafos anteriores nada mais é do que a explicação de porque o café, quando requentado de maneira inadequada, fica com aquele gosto ruim. Quando o café é feito, a água quente mistura-se com o pó de café formando uma solução, onde o café é o soluto não volátil e a água, o solvente, recordando o que vimos anteriormente. Vimos também que a solução formada pela água e o pó de café possui um ponto de ebulição diferente do ponto de ebulição da água e, como também vimos, segundo a lei da ebuliometria, o ponto de ebulição da solução será sempre maior do que a do líquido puro.

Figura 4 - Café aquecido em "Banho Maria"

Tendo o entendimento de todos os conceitos até aqui analisados, quando esquentamos o café já feito, deixando atingir o seu estágio de fervura, ocorre a degradação das substâncias existentes no café, fato esse que explica porque sentimos, através de nosso paladar, aquele gosto de queimado. Claro, a solução ferve a uma temperatura maior do que a da água.

A solução para esse problema é utilizar o velho e bom "banho maria" (veja ilustração da figura 4), fazendo com que a solução não entre em ebulição e, por conseqüência, não degradando as substâncias responsáveis pelo aroma e sabor presentes no café.

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