Volatilidade química: o que é, exemplos e exercícios

Volatilidade é a facilidade com que uma substância passa do estado líquido para o gasoso. Confira quais fatores alteram o nível de volatilidade de uma substância!

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.

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.

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.

Gráfico volatilidade e temperatura
Gráfico da pressão de vapor comparando as pressões do éter, do álcool etílico e da água. Fonte: https://bit.ly/3eV1iHH

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.

Volatilidade, pressão de vapor e temperatura
Gráfico da relação entre pressão e temperatura do álcool e da água. Fonte da imagem: manualdaquimica.com.br

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.

Para finalizar, assista a uma videoaula sobre o assunto e, em seguida, resolva os exercícios:

Exercícios:
1- (UFSM-RS-2009)

Assinale falso (F) ou verdadeiro (V) em cada afirmativa.

( ) A água pode evaporar a uma temperatura menor do que 100°C.

( ) A sensação de frio ocasionada pela evaporação da água sobre a pele deve-se à absorção de energia da pele pelo líquido.

( ) A velocidade de evaporação da água não depende da pressão externa.

A sequência correta é

a) V – V – F.

b) F – F – V.

c) F – F – F.

d) V – F – F.

e) V – V – V.

2- (UFSM-2010)

Quando se está ao nível do mar, observa-se que a água ferve a uma temperatura de 100 °C. Subindo uma montanha de 1000 m de altitude, observa-se que:

a) a água ferve numa temperatura maior, pois seu calor específico aumenta.

b) a água ferve numa temperatura maior, pois a pressão atmosférica é maior.

c) a água ferve numa temperatura menor, pois a pressão atmosférica é menor.

d) a água ferve na mesma temperatura de 100 °C, independente da pressão atmosférica.

e) a água não consegue ferver nessa altitude.

3- (PUC-SP-2013)

Um recipiente contém água inicialmente à temperatura e pressão ambientes. Para que essa água entre em ebulição deve-se:

a) aumentar a pressão e diminuir a temperatura

b) baixar a pressão e a temperatura

c) baixar a temperatura e manter a pressão

d) aumentar a pressão e a temperatura

e) baixar a pressão se for mantida a temperatura

4- (UFPE-2017)

O gráfico abaixo representa a pressão de vapor (eixo das ordenadas), em atm, em função da temperatura (eixo das abscissas), em ºC, de 3 amostras: I,II e III. Se uma dessas amostras for de água pura e as outras duas de água salgada, podemos afirmar que:

Volatilidade - exercício

a) A amostra I é a amostra de água salgada

b) A amostra I é a mais volátil

c) A amostra II é mais concentrada que a amostra III

d) A amostra I é menos volátil

e) Na temperatura TIII e 1 atm a amostra II ainda não entrou em ebulição

Gabarito:
  1. A
  2. C
  3. E
  4. B

Sobre o(a) autor(a):

Texto elaborado por Roseli Prieto, professora de Química e Biologia da rede estadual de São Paulo. Já atuou em diversas escolas públicas e privadas de Santos (SP). É Gestora Ambiental e Especialista em Planejamento e Gestora de cursos a distância.