O ácido acético comporta-se diferentemente em dois solventes distintos. O ponto de congelamento de uma solução 5%5\% em massa de ácido acético em água é −1,72 °C\pu{-1,72 \degree C}. Em benzeno, o abaixamento do ponto de congelamento associado a uma solução 5%5\% em massa de ácido acético é 2,32 °C\pu{2,32 \degree C}.

As constantes do ponto de congelamento do benzeno e da água são kcong(CX6HX6)=5,12 K ⋅ kg ⋅ mol−1k_\mathrm{cong}(\ce{C6H6}) = \pu{5,12 K.kg.mol-1} e kcong(HX2O)=1,86 K ⋅ kg ⋅ mol−1k_\mathrm{cong}(\ce{H2O}) = \pu{1,86 K.kg.mol-1}, respectivamente.

  1. Explique a diferença no comportamento do ácido acético em solução.

  2. Determine o grau de reação do ácido acético em água.

  3. Determine o grau de reação do ácido acético em benzeno.

Gabarito
Gabarito
Etapa 1.(a) Explique a diferença de comportamento.

O ácido acético sofre ionização em água (produz dois íons por molécula) e dimerização em benzeno (reduz o número efetivo de partículas pela metade).

Etapa 2.Calcule a quantidade inicial de ácido acético.

Considerando 100 g\pu{100 g} de solução como base de cálculo, maˊcido=5 gm_\text{ácido} = \pu{5 g} e msolvente=95 gm_\text{solvente} = \pu{95 g}. n0=5 g60 gmol=112 mol n_0 = \dfrac{ \pu{5 g} }{ \pu{60 g//mol} } = \dfrac{1}{12}\,\pu{mol}

Etapa 3.(b) Determine o grau de ionização em água.

Para a ionização CHX3COOH→CHX3COOX−+HX+\ce{CH3COOH -> CH3COO- + H+} com grau α\alpha, i=1+αi = 1 + \alpha. De ΔTcong=kcong×w×i\Delta T_\mathrm{cong} = k_\mathrm{cong} \times w \times i, 1,72 K=1,86 K ⋅ kgmol×112 mol0,095 kg×(1+α)  ⟹  α=5,4% \pu{1,72 K} = \pu{1,86 K.kg//mol} \times \dfrac{ \frac{1}{12}\,\pu{mol} }{ \pu{0,095 kg} } \times (1 + \alpha) \implies \alpha = \boxed{ \pu{5,4}\% }

Etapa 4.(c) Determine o grau de dimerização em benzeno.

Para a dimerização 2 CHX3COOH→(CHX3COOH)X2\ce{2 CH3COOH -> (CH3COOH)2} com grau α\alpha, i=1−α/2i = 1 - \alpha/2. De ΔTcong=kcong×w×i\Delta T_\mathrm{cong} = k_\mathrm{cong} \times w \times i, 2,32 K=5,12 K ⋅ kgmol×112 mol0,095 kg×(1−α2)  ⟹  α=96,5% \pu{2,32 K} = \pu{5,12 K.kg//mol} \times \dfrac{ \frac{1}{12}\,\pu{mol} }{ \pu{0,095 kg} } \times \left(1 - \dfrac{\alpha}{2}\right) \implies \alpha = \boxed{ \pu{96,5}\% }