Volatilidade química: o que é, exemplos e exercícios

O que é volatilidade

A volatilidade é a facilidade que uma substância apresenta de passar do estado líquido para o estado gasoso.  Assim, podemos dizer que as substâncias que evaporam mais facilmente são substâncias mais voláteis.

As moléculas no estado líquido estão sempre se movimentando, o que facilita sua passagem para o estado gasoso. Mas, para que os líquidos passem para o estado de vapor, é necessário que ocorra o processo de ebulição ou a evaporação.

Evaporação e ebulição

A evaporação é um processo natural, mais lento, e pode ocorrer mesmo em temperaturas inferiores à temperatura de ebulição do líquido.

A pressão atmosférica impede que todo o líquido presente em um certo recipiente aberto evapore de uma vez. Isso ocorre porque quanto maior a pressão atmosférica sobre a superfície de um certo líquido, mais difícil será a sua evaporação.

A ebulição ocorre quando aumentamos a temperatura e ela torna-se igual à temperatura de aquecimento do líquido. Devemos lembrar que a temperatura de ebulição de um líquido é aquela na qual a pressão máxima de vapor do líquido é igual à pressão atmosférica exercida sobre sua superfície.

Os estados físicos da matéria

Para você começar bem este resumo sobre Volatilidade, a dica é você fazer um pitstop rapidinho e recuperar o conteúdo sobre os três estados da matéria: sólido, líquido, e gasoso. Veja agora com o professor Felipe Sobis, do canal do Curso Enem Gratuito:

Volatilidade e pressão de vapor

A pressão de vapor representa a pressão exercida pelo vapor sobre seu líquido. Dessa forma, podemos dizer que, quanto maior a pressão de vapor de uma substância, maior será sua volatilidade.

A volatilidade de um líquido sofre influência de inúmeros fatores, como a temperatura, a evaporação, as forças intermoleculares das substâncias, a superfície de contato e a pressão. Vamos, então, estudar cada um desses fatores.

Tira-dúvidas: entenda Volatilidade agora

Confira no resumo com a professora Larissa Campos, do canal do Curso Enem Gratuito:

Forças intermoleculares

Se as forças intermoleculares presentes nas substâncias forem muito fortes, haverá uma grande atração entre suas partículas. Isso dificulta sua quebra e, consequentemente, sua evaporação.

Por outro lado, se as forças intermoleculares forem mais fracas, estas ligações serão rompidas com maior facilidade, provocando a evaporação do líquido e facilitando sua volatilidade.

A água e o éter têm volatilidades diferentes, por exemplo. Podemos observar que o éter evapora muito mais rápido do que a água. Isso ocorre porque as ligações do éter são bem mais fracas do que as ligações de hidrogênio presentes na molécula de água.

O gráfico acima representa a pressão de vapor em relação à temperatura. Por meio dele, podemos verificar que quanto maior a volatilidade de um líquido, menor será a sua temperatura de ebulição e vice-versa.

Também observamos que quanto maior a pressão de vapor de um líquido, mais volátil ele será, e vice-versa. Assim, observamos que a água tem menor volatilidade e menor pressão de vapor do que as outras substâncias. Como resultado, apresenta maior temperatura de ebulição.

Massa molecular

Os compostos de massa molecular mais alta necessitam receber mais calor para conseguir romper suas ligações intermoleculares e, por fim, evaporar. Assim, quanto maior a massa molecular, maior será o ponto de ebulição da substância.

Isso ocorre porque suas moléculas apresentam baixa movimentação e precisam de grande quantidade de energia para mudar de fase. Por isso, sua volatilidade será menor.

Temperatura

O aumento da temperatura fornece mais calor para as moléculas, provocando maior agitação entre elas. Dessa maneira, as moléculas passam mais fácil para o estado gasoso, fazendo com que o líquido evapore mais rápido e provoque o aumento da pressão de vapor.

Pressão

Quanto menos pressão for exercida sobre a superfície de um certo líquido, mais rápido será o processo de evaporação. Por isso, quanto maior a pressão atmosférica sobre a superfície de um certo líquido, mais difícil será sua evaporação.

Podemos também relacionar a pressão atmosférica (pressão que a atmosfera exerce sobre todos os corpos existentes na Terra) com a altitude. Assim, quanto maior a altitude, menor será sua pressão atmosférica. Portanto, menor será a temperatura de ebulição de um líquido, pois suas moléculas se encontram mais livres para evaporar, aumentando sua volatilidade.

Como exemplo podemos citar que a água ao nível do mar ferve a 100ºC. Mas em uma região mais alta, essa temperatura será menor.

O gráfico acima representa a pressão de vapor em relação à temperatura. Podemos observar que, ao nível do mar, onde a pressão de vapor é equivalente a 760 mmHg, o álcool ferve a 78,3ºC, e a água ferve a 100ºC.

Superfície de contato

A volatilidade de um líquido também está relacionada com a superfície de contato. Assim, quanto maior a superfície de contato, mais rápido o líquido irá evaporar, pois haverá mais partículas que poderão escapar na superfície do recipiente para a atmosfera na forma de vapor.

Exercício resolvido

Vamos fazer um exercício e testar nossos conhecimentos?

(UESPI-2009) Quando as manicures estão retirando os esmaltes das unhas das suas clientes, elas usam uma solução removedora à base se acetona. Quando entramos em um hospital sentimos um cheiro característico de éter. Quando estamos abastecendo o carro com álcool, estamos usando um combustível alternativo. A ordem crescente de pressão de vapor para essas três substâncias destacadas no texto será:

Dados: temperatura de ebulição a 1 atm: (acetona = 56,5ºC; éter = 34,6ºC; álcool combustível = 78,5ºC).

a) Éter < álcool < acetona

b) Éter < acetona < álcool

c) Álcool < acetona < éter

d) Álcool < éter < acetona

e) Acetona < éter < álcool

Resolução: quanto maior a temperatura de ebulição de um líquido, menor será sua pressão de vapor. Assim, quanto menor sua temperatura de ebulição, maior será sua pressão de vapor. Portanto, a reposta correta é: c) Álcool < acetona < éter.

Videoaula

Para finalizar, assista à videoaula da professora Larissa e, em seguida, resolva os exercícios:

Exercícios sobre volatilidade

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Sumário do Quiz

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Perguntas:

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3. 3
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7. 7
8. 8
9. 9
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1. Respondido
2. Revisão

1. Pergunta 1 de 10

   1. Pergunta

   (IFSP/2015)    

   Na natureza, encontram-se diversas substâncias que, naturalmente, estão no estado gasoso, líquido ou sólido. A ebulição, o congelamento e a fusão são processos físicos que mudam o estado da matéria. Assinale a alternativa que apresenta a correta definição sobre ebulição.

   • Quando a temperatura alcança o ponto em que a pressão de vapor é menor que a pressão atmosférica, ocorre vaporização na superfície do líquido. Nessa temperatura, o vapor formado pode afastar a atmosfera e criar espaço para si mesmo.
   • Quando a temperatura alcança o ponto em que a pressão de vapor é igual à pressão atmosférica, ocorre vaporização na superfície do líquido. Nessa temperatura, o vapor formado pode afastar a atmosfera e criar espaço para si mesmo.
   • Quando a temperatura alcança o ponto em que a pressão de vapor é maior que a pressão atmosférica, ocorre vaporização em todo o líquido, não só na superfície. Nessa temperatura, o vapor formado pode afastar a atmosfera e criar espaço para si mesmo.
   • Quando a temperatura alcança o ponto em que a pressão de vapor é maior que a pressão atmosférica, ocorre vaporização na superfície do líquido. Nessa temperatura, o vapor formado pode afastar a atmosfera e criar espaço para si mesmo.
   • Quando a temperatura alcança o ponto em que a pressão de vapor é igual à pressão atmosférica, ocorre vaporização em todo o líquido, não só na superfície. Nessa temperatura, o vapor formado pode afastar a atmosfera e criar espaço para si mesmo.
   Correto
   

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   Incorreto
   

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2. Pergunta 2 de 10

   2. Pergunta

   (UNIT AL/2018)    

   As propriedades dos líquidos são dependentes das condições de temperatura e pressão. Assim, essas condições sempre devem ser consideradas no estudo dos líquidos, inclusive reconhecendo a possibilidade de haver mudança de estado físico.

   Sobre propriedades de líquidos, é correto afirmar:

   • Em determinada temperatura, a pressão de vapor de um líquido de maior tensão superficial é menor do que a pressão de vapor do líquido de menor tensão superficial.
   • Um líquido de maior polaridade possui menor pressão de vapor e tensão superficial que um líquido de baixa polaridade a uma mesma temperatura.
   • Com a variação da pressão exercida sobre um líquido, a quantidade de vapor obtido a partir do líquido não é modificada.
   • A pressão de vapor de um líquido é diretamente proporcional ao ponto de ebulição do mesmo líquido.
   • A elevação da temperatura propicia o aumento da tensão superficial de um líquido.
   Correto
   

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   Incorreto
   

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3. Pergunta 3 de 10

   3. Pergunta

   (UFRR/2017)

   O gráfico abaixo mostra a variação de pressão de vapor de algumas substâncias (p_v, em mm de Hg) em relação a temperatura (t, em graus Celsius).

   

   Assinale a alternativa CORRETA:

   • A substância 1 apresenta maior pressão de vapor que a substância 3;
   • A temperatura de ebulição da substância 4 é menor que a temperatura de ebulição da substância 2;
   • A Substância 2 é a mais volátil;
   • A pressão de vapor de um líquido depende da temperatura; quanto maior a temperatura, menor a sua pressão de vapor;
   • Na temperatura ambiente, a substância 1 é o mais volátil.
   Correto
   

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   Incorreto
   

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4. Pergunta 4 de 10

   4. Pergunta

   (UCS RS/2015)    

   Se um líquido for aquecido a uma temperatura suficientemente elevada, a tendência ao escape de suas moléculas torna-se tão grande que ocorre a ebulição. Em outras palavras, “um líquido entra em ebulição quando a pressão máxima de seus vapores torna-se igual à pressão externa – que, no caso de um recipiente aberto, é a pressão atmosférica local”. No gráfico abaixo encontram-se representadas as curvas de pressão de vapor de equilíbrio para três líquidos puros distintos (aqui designados por (1), (2) e (3), respectivamente), em função da temperatura.

   Fonte: RUSSELL, John B. Química Geral. 2. ed., v. 1, 1994. p. 460. (Adaptado.)

   Considerando que os três líquidos tenham sido aquecidos até a ebulição, em um mesmo local e ao nível do mar, assinale a alternativa correta.

   • A pressão de vapor de equilíbrio do líquido (1) é menor do que a dos líquidos (2) e (3), a 25º C.
   • A 30º C, o líquido (1) é o menos volátil de todos.
   • O menor ponto de ebulição está associado ao líquido (2).
   • As forças intermoleculares que ocorrem no líquido (3) são mais fortes do que àquelas nos líquidos (1) e (2).
   • Os líquidos (1), (2) e (3) apresentam pontos de ebulição idênticos.
   Correto
   

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   Incorreto
   

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5. Pergunta 5 de 10

   5. Pergunta

   (UEFS BA/2014)    

   

   O equilíbrio entre a fase líquida e a fase vapor, em um sistema fechado, pressupõe que a velocidade de vaporização é igual à de condensação. O valor da pressão medida nessas condições corresponde à pressão de vapor de um líquido e depende da substância química que compõe o líquido e da temperatura, como mostra o gráfico que relaciona a variação da pressão de vapor do sulfeto de carbono, do metanol e da água, com a temperatura.

   Considerando-se essas informações, é correto afirmar:

   • O sulfeto de carbono apresenta maior pressão de vapor porque é formado por moléculas polares de forma geométrica angular.
   • O aumento da temperatura favorece a formação de vapor, o que aumenta a pressão interna do sistema.
   • A condensação do vapor de uma substância química é um processo favorecido pelo aumento da temperatura no sistema.
   • À mesma temperatura, a pressão de vapor da água é menor do que a do metanol e do sulfeto de carbono devido à sua maior volatilidade.
   • As interações intermoleculares entre as moléculas no sulfeto de carbono são mais intensas do que na água, o que justifica a maior pressão de vapor a 20º C.
   Correto
   

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6. Pergunta 6 de 10

   6. Pergunta

   (UNESP SP/2013)    

   Alguns cheiros nos provocam fascínio e atração. Outros trazem recordações agradáveis, até mesmo de momentos da infância. Aromas podem causar sensação de bem-estar ou dar a impressão de que alguém está mais atraente. Os perfumes têm sua composição aromática distribuída em um modelo conhecido como pirâmide olfativa, dividida horizontalmente em três partes e caracterizada pelo termo nota. As notas de saída, constituídas por substâncias bem voláteis, dão a primeira impressão do perfume. As de coração demoram um pouco mais para serem sentidas. São as notas de fundo que permanecem mais tempo na pele.

   (Cláudia M. Rezende. Ciência Hoje, julho de 2011. Adaptado.)

   

   À temperatura e pressão ambientes, os constituintes químicos das notas de saída

   • são líquidos oleosos que aderem à pele por meio de ligações de hidrogênio.
   • evaporam mais rapidamente que os constituintes químicos das notas de coração e de fundo.
   • apresentam densidade mais elevada que os constituintes químicos das notas de coração e de fundo.
   • são gases cujas moléculas possuem elevada polaridade.
   • são pouco solúveis no ar atmosférico.
   Correto
   

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   Incorreto
   

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7. Pergunta 7 de 10

   7. Pergunta

   (UERN/2013)    

   Um professor pediu que 4 alunos realizassem uma experiência sobre a análise de interações intermoleculares presentes nos sistemas. Sabe-se que as substâncias são: água, álcool, éter e cetona. Cada aluno molhou o quadro com a substância que recebeu. Depois de algum tempo, concluíram que se fosse usado um frasco com manômetro em cada uma das substâncias, a pressão maior seria do(a)

   • éter.
   • água.
   • álcool.
   • cetona.
   Correto
   

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8. Pergunta 8 de 10

   8. Pergunta

   (UNCISAL/2013)    

   O gráfico abaixo representa as variações das pressões de vapor da água e de três amostras líquidas em função da temperatura.

   

   Dadas as assertivas seguintes,

   I. A pressão de vapor do líquido A em qualquer temperatura é maior que a do líquido B.

   II. O líquido A é menos volátil que o líquido B.

   III. O líquido C tem temperatura de ebulição maior que a água.

   IV. A pressão de vapor da água em qualquer temperatura é maior que a do líquido A.

   V. O líquido C tem a menor pressão de vapor entre todos os líquidos.

   verifica-se que estão corretas apenas

   • I e IV.
   • I, II e V.
   • III, IV e V.
   • II, III e IV.
   • I, III e V.
   Correto
   

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9. Pergunta 9 de 10

   9. Pergunta

   (PUC Camp SP/2011) 

   Investigando o sistema olfativo dos camundongos, o biólogo brasileiro Fábio Papes, em parceria com o Instituto de Pesquisa Scripps, na Califórnia, notou que algo no odor exalado pelos predadores estimulava uma área nasal específica: o chamado órgão vomeronasal, uma estrutura formada por alguns milhares de células nervosas capazes de captar a informação química carregada pelo ar e transformá-la em impulsos elétricos, resultando nos impulsos cerebrais do medo.

   Para descobrir se esse órgão participava apenas na identificação do cheiro dos predadores ou se atuava na identificação de outros odores desagradáveis, os testes foram repetidos expondo camundongos ao naftaleno, o principal componente das pastilhas de naftalina, liberado na queima da madeira e associado por animais ao odor do fogo. Tanto os roedores com vomeronasal ativo quanto os com órgão desativado (camundongos transgênicos), evitaram a gaze com naftaleno, sinal de que os neurônios desligados agiam na identificação dos inimigos naturais.

   (Adaptado: Revista Pesquisa Fapesp, junho de 2010, p. 53)

   A informação química recebida pelas células nervosas olfativas são moléculas específicas no estado gasoso. A concentração dessas moléculas no ar depende da capacidade de volatilização das substâncias e pode ser determinada pela observação de suas propriedades como, por exemplo, a

   • densidade.
   • pressão de vapor.
   • temperatura de fusão.
   • solubilidade em água.
   • hidrólise.
   Correto
   

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   Incorreto
   

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10. Pergunta 10 de 10

    10. Pergunta

    (UESPI/2010) 

    Quando as manicures estão retirando os esmaltes das unhas das suas clientes, elas usam uma solução removedora à base de acetona. Quando entramos em um hospital sentimos um cheiro característico de éter.

    Quando estamos abastecendo o carro com álcool estamos usando um combustível alternativo. A ordem crescente de pressão de vapor para essas três substâncias destacadas no texto será:

    Dados: temperatura de ebulição a pressão de 1 atm (acetona = 56,5 ^oC, éter = 34,6 ^oC e álcool combustível = 78,5 ^oC)

    • éter < álcool < acetona.
    • éter < acetona < álcool.
    • álcool < acetona < éter.
    • álcool < éter < acetona.
    • acetona < éter < álcool.
    Correto
    

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    Incorreto
    

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