Instrumentação para o Ensino de Química II - S01E01 - Propriedades Coligativas

Olá, pessoal, tudo bem? Aqui é o professor Márcio, autor do blog Diário de um Químico Digital,

Hello everyone, how are you? This is Professor Márcio, author of the blog Diary of a Digital Chemist,

e eu estou gravando esse podcast para iniciar uma série de podcasts para a disciplina de

And I am recording this podcast to start a series of podcasts for the subject of

Instrumentação para o Ensino de Química II, do semestre 2021-02, na Universidade Federal do Pampa,

Instrumentation for Chemistry Education II, from the semester 2021-02, at the Federal University of Pampa,

Campus Bagé. E eu escolhi como tema inicial para essa série de podcasts o efeito crioscópico.

Campus Bagé. And I chose the cryoscopic effect as the initial theme for this podcast series.

O que é o efeito crioscópico? O efeito crioscópico é um fenômeno fisico-químico,

What is the cryoscopic effect? The cryoscopic effect is a physicochemical phenomenon,

é uma série de fenômenos fisico-químicos, que trata da alteração da propriedade de

it is a series of physical-chemical phenomena that deals with the alteration of the property of

soluções quando adicionamos solutos não voláteis a eles. Então, por exemplo,

solutions when we add non-volatile solutes to them. So, for example,

adicionar um soluto não volátil, um soluto que não evapora, como, por exemplo, uma sacarose,

add a non-volatile solute, a solute that does not evaporate, such as sucrose,

ou açúcar, ou um cloreto de sódio, ou componente do sal de cozinha. Quando nós

or sugar, or sodium chloride, or a component of table salt. When we

adicionamos essa substância a um líquido, como a água, por exemplo, a temperatura,

we add this substance to a liquid, such as water, for example, the temperature,

em que ela se torna líquida, se altera. Por exemplo, se ela for gelo, o gelo a gente sabe

when it becomes liquid, it changes. For example, if it is ice, we know the ice.

que a água sólida se forma a zero graus Celsius. Se eu adicionar sal a essa água, a temperatura

that solid water forms at zero degrees Celsius. If I add salt to this water, the temperature

em que ela se torna líquida, abaixa. Então, a água consegue ficar na forma líquida abaixo de zero

When it becomes liquid, it lowers. Then, water can remain in liquid form below zero.

graus Celsius. Então, dependendo da quantidade de cloreto de sódio, a água se torna líquida.

degrees Celsius. So, depending on the amount of sodium chloride, the water becomes liquid.

Então, dependendo da quantidade de cloreto de sódio, a água se torna líquida abaixo de zero graus Celsius.

So, depending on the amount of sodium chloride, the water becomes liquid below zero degrees Celsius.

Então, dependendo da quantidade de cloreto de sódio, a água pode chegar até mesmo a menos

So, depending on the amount of sodium chloride, the water can even reach less.

zero graus Celsius e continuar líquida. E esse fenômeno, ele é utilizado em países frios,

zero degrees Celsius and remain liquid. And this phenomenon is used in cold countries,

em que neva muito, ele é utilizado para derreter o gelo que fica nas calçadas e nas estradas.

In which it snows a lot, it is used to melt the ice that sits on the sidewalks and roads.

Eu vou fazer algumas colocações teóricas sobre esse assunto logo na sequência desse podcast.

I will make some theoretical points about this topic soon after this podcast.

Então, pessoal, continuando nossa temática de propriedades coligativas, no caso, efeito crioscópico,

So, guys, continuing our theme of colligative properties, in this case, freezing point depression,

vamos explicar, então, por que a adição de um soluto não volátil a um líquido, a um solvente,

Let's explain, then, why the addition of a non-volatile solute to a liquid, to a solvent,

altera propriedades fisico-químicas, tais como o ponto de fusão.

changes physicochemical properties, such as the melting point.

Então, primeiro vamos explicar o que é um soluto não volátil.

So, first let’s explain what a non-volatile solute is.

O soluto é toda substância que, em geral, está em menor quantidade em uma solução

The solute is any substance that, in general, is present in a lesser amount in a solution.

e que, quando é adicionada à solução, ela se dissolve, ou seja, ela deixa de ser visível aos nossos olhos

and that, when added to the solution, it dissolves, meaning it becomes invisible to our eyes.

e a gente não consegue diferenciar o que é soluto do que é solvente na solução.

And we can't distinguish what is solute from what is solvent in the solution.

Então, por exemplo, quando a gente adiciona sal de cozinha à água, o sal, aspas,

So, for example, when we add table salt to water, the salt, quote,

some da nossa vista.

some of our view.

Ele está em menor quantidade do que a água, então ele é o soluto.

It is present in smaller quantity than the water, so it is the solute.

E é não volátil por quê?

And why is it non-volatile?

Porque volátil significa voar, evaporar.

Because volatile means to fly, to evaporate.

Então, se a gente aquecer essa solução, o sal não vai embora, ele vai continuar dentro da solução enquanto tiver água.

So, if we heat this solution, the salt won't go away, it will remain in the solution as long as there is water.

Por que é importante chamar de não volátil?

Why is it important to call it non-volatile?

Porque o não volátil significa que ele vai permanecer sempre na solução

Because the non-volatile means that it will always remain in the solution.

e mesmo que a gente diminua a quantidade de líquido,

even if we reduce the amount of liquid,

o que vai mudar é a concentração.

What will change is the concentration.

E é justamente o conceito de concentração que é importante para podermos explicar as propriedades coligativas.

And it is precisely the concept of concentration that is important for us to explain the colligative properties.

Então, eu vou falar com mais detalhes sobre isso na próxima parte desse episódio.

So, I will talk in more detail about this in the next part of this episode.

Então, pessoal, como eu falei anteriormente,

So, guys, as I mentioned earlier,

o soluto não volátil é adicionado à água, que é o nosso sol,

the non-volatile solute is added to the water, which is our sol

e o sol é um sol envolvente, vai baixar o ponto de fusão.

And the sun is an enveloping sun, it will lower the melting point.

Então, o que acontece?

So, what happens?

Temos que entender o que é fusão.

We need to understand what fusion is.

Nós temos as moléculas de água no líquido,

We have the water molecules in the liquid,

então elas têm uma certa mobilidade, elas conseguem se movimentar dentro do líquido.

So they have a certain mobility, they can move around within the liquid.

Elas até formam algumas estruturas mais ou menos ordenadas,

They even form some more or less orderly structures,

menos ordenadas do que um sólido,

less ordered than a solid,

mas mais ordenadas do que as partículas de água em um gás.

but more ordered than the water particles in a gas.

E, por isso, o sol é um sólido,

And, for that reason, the sun is a solid,

e, quando nós adicionamos o soluto não volátil,

and, when we add the non-volatile solute,

vamos imaginar que são pequenas esferas.

Let's imagine that they are small spheres.

Essas pequenas esferas, íons de cloro, cloro menos, e íons de sódio, sódio mais,

These small spheres, chloride ions, less chlorine, and sodium ions, more sodium,

por serem não voláteis e por, anteriormente, antes de serem solvidas,

for being non-volatile and for, previously, before being dissolved,

fazerem parte de um sólido cristalino,

to be part of a crystalline solid,

elas têm uma mobilidade menor do que as moléculas de água.

they have a lower mobility than water molecules.

Então, em espaços em que,

So, in spaces where,

anteriormente, tínhamos apenas moléculas de água

previously, we only had water molecules

dissolvendo outras moléculas de água,

dissolving other water molecules,

nós teríamos, agora, moléculas de água dissolvendo átomos, íons sódio mais,

we would have, now, water molecules dissolving atoms, sodium ions more,

e moléculas de água formando estruturas para dissolver o íon cloro menos.

and water molecules forming structures to dissolve the chloride ion.

No caso do sódio mais,

In the case of sodium more,

os oxigênios da água apontando diretamente para o sódio mais,

the oxygens of the water pointing directly to the sodium more,

para contrabalançar a carga positiva,

to counterbalance the positive load,

e os hidrogênios apontando para o oxigênio,

and the hydrogens pointing towards the oxygen,

para contrabalançar a carga negativa do cloreto.

to balance the negative charge of the chloride.

Ok.

Ok.

Isso faz com que as moléculas de água percam mobilidade,

This causes the water molecules to lose mobility,

e que quando nós tentemos solidificar a água,

and that when we try to solidify water,

abaixando a temperatura do sistema, removendo o calor do sistema,

lowering the system's temperature, removing heat from the system,

a presença desses íons sódio mais e cloro menos

the presence of these sodium ions more and chlorine ions less

vai dificultar a formação de uma estrutura cristalina,

it will complicate the formation of a crystalline structure,

que é o que acontece quando a gente tem água pura e remove calor,

what happens when we have pure water and remove heat,

as moléculas começam a se organizar

the molecules begin to organize themselves

e formar uma estrutura cristalina extremamente organizada.

and form an extremely organized crystalline structure.

A presença do soluto não volátil,

The presence of the non-volatile solute,

por eles terem menor mobilidade que as moléculas de água,

because they have less mobility than water molecules,

ou que as moléculas solvente,

or that the solvent molecules,

dificulta a formação de um sólido cristalino.

it hinders the formation of a crystalline solid.

E, consequentemente, a água que antes entrava em estado sólido a zero grau Celsius,

And, consequently, the water that used to enter in a solid state at zero degrees Celsius,

nas condições de temperatura e pressão que são normais,

under conditions of temperature and pressure that are normal,

agora,

now,

agora, com a presença de cloreto de sódio,

now, with the presence of sodium chloride,

ela baixa a sua temperatura de transformação em sólido.

She lowers her solid transformation temperature.

E essa dificuldade,

And this difficulty,

essa dificuldade de se transformar num sólido,

this difficulty of becoming a solid,

vai ser cada vez maior quanto mais sódio, cloreto de sódio, a gente tiver.

It will be greater the more sodium, sodium chloride, we have.

Então, quanto mais eu adiciono, ou seja,

So, the more I add, that is,

quanto maior a concentração de cloreto de sódio na água,

the greater the concentration of sodium chloride in the water,

maior é o ponto de...

greater is the point of...

...fusão.

...fusion.

E, finalmente, na próxima parte desse episódio,

And, finally, in the next part of this episode,

eu vou falar de por que que o cloreto de sódio é usado para derreter

I will talk about why sodium chloride is used for melting.

a neve em países frios.

the snow in cold countries.

Então, gente,

So, guys,

pra finalizar esse episódio sobre propriedades coligativas e efeito crioscópico,

to conclude this episode about colligative properties and cryoscopic effect,

vamos finalmente responder a pergunta

let's finally answer the question

por que que cloreto de sódio é utilizado para derreter neve em países frios.

Why is sodium chloride used to melt snow in cold countries?

Bom, como vocês puderam perceber,

Well, as you may have noticed,

a adição de um soluto não volátil, no nosso caso, cloreto de sódio,

the addition of a non-volatile solute, in our case, sodium chloride,

a um solvente, no nosso caso, água,

to a solvent, in our case, water,

dificulta o movimento das moléculas de solvente

hampers the movement of solvent molecules

e dificulta também a formação de uma estrutura cristalina,

and it also hinders the formation of a crystalline structure,

no caso, da solidificação.

in this case, of solidification.

Então, temos neve num país frio,

So, we have snow in a cold country,

geralmente esses países atingem temperaturas bem altas,

generally these countries reach very high temperatures,

bem abaixo de zero grau Celsius,

well below zero degrees Celsius,

nas condições meteorológicas adequadas à água,

in the weather conditions suitable for water,

à umidade presente no ar.

to the humidity present in the air.

Se torna cristais de gelo,

It turns into ice crystals,

que se precipitam ao chão, formando a neve.

that rush to the ground, forming the snow.

E aí, essa neve, por causa de um outro efeito,

And there, this snow, because of another effect,

quando a gente pisa em cima,

when we step on it,

ela pode se tornar escorregadia,

she can become slippery,

e a gente cair e se machucar.

and we fall and get hurt.

Isso faz com que veículos percam tração,

This causes vehicles to lose traction,

que calçadas fiquem intransitáveis.

that sidewalks become impassable.

Então, é lei que as pessoas retirem a neve da calçada.

So, it is law that people clear the snow from the sidewalk.

Uma das formas de retirar é com um APA,

One of the ways to withdraw is with an APA,

ou com veículos que removem neve.

or with vehicles that remove snow.

Geralmente, as prefeituras, o poder público,

Usually, the city halls, the public authorities,

tem equipamentos para remover a neve das ruas.

There are equipment to remove snow from the streets.

Mas, a pessoa comum, às vezes, tem pressa de remover a sua neve.

But the average person sometimes rushes to remove their snow.

E, às vezes, o poder público também precisa remover

And sometimes, the public authority also needs to remove.

muita neve, e só o equipamento não dá conta.

a lot of snow, and just the equipment isn't enough.

Então, é comum recorrer a salmouras,

So, it is common to resort to brines,

as soluções extremamente concentradas de cloreto de sódio,

extremely concentrated solutions of sodium chloride,

ou até mesmo ao sólido moído puro.

or even to pure ground solid.

Então, se adiciona o sal à neve,

So, salt is added to the snow,

porque a adição de grandes quantidades de sal

because the addition of large amounts of salt

vai fazer com que a água,

will make the water,

que antes ficava sólida a zero grau Celsius,

which used to be solid at zero degrees Celsius,

baixe o seu ponto de fusão, ou seja,

lower your melting point, that is,

vai continuar líquida a temperaturas muito abaixo do zero grau Celsius.

It will remain liquid at temperatures well below zero degrees Celsius.

Então, na prática, nós vamos ajudar a água

So, in practice, we are going to help the water.

a permanecer líquida nas temperaturas extremamente baixas encontradas

to remain liquid at the extremely low temperatures encountered

nesses locais frios.

in those cold places.

E, por isso, utilizamos o sal para derreter neve.

And that's why we use salt to melt snow.

Espero que vocês tenham gostado das explicações

I hope you all enjoyed the explanations.

e aguardem para os próximos episódios

and stay tuned for the next episodes

que serão criados pelos estudantes,

that will be created by the students,

pelos acadêmicos da disciplina de Instrumentação para o Ensino de Química II.

by the students of the Instrumentation for Teaching Chemistry II course.

Obrigado pela atenção a todos e até mais!

Thank you all for your attention and see you later!