Considere as seguintes soluções diluídas:
I - de sacarose / quilograma de água.
II - de cloreto de sódio / quilograma de água.
III - de sulfato de magnésio / quilograma de água.
IV - de cloreto de magnésio/ quilograma de água.
Para que nestas quatro soluções, durante o resfriamento, possa começar a aparecer gelo na mesma temperatura, digamos a , é necessário que, em primeira aproximação, tenhamos:
A questão trata da $\text{diminuição do ponto de congelamento}$, relação essa definida pela expressão: \begin{matrix} T_{solução} - T_{solvente} = -K_c \ . \ m
\end{matrix}Atente que, $T_{solvente}$ e $-K_c$ são constantes e dependem apenas do solvente. Além disso, $m$ é a molalidade, razão entre o soluto dissolvido e a massa da solução, como a massa de água é a mesma em todos os casos, também temos outra constante. Nessa perspectiva, $T_{solução}$ já está definida pelo enunciado, sendo variável apenas o mol de soluto dissolvido em cada caso. Nesse ponto, você poderia pensar que teríamos $x=y=z=w$, todavia, você estaria esquecendo o grau de dissociação de cada molécula na água, o que pode aumentar o mol de soluto dissolvido em cada situação.
Analisando o grau de dissociação em cada caso, temos:
$• \ \text{I:}$ Sacarose não dissocia em água, sendo assim o número de mol dissolvido igual a $\color{royalblue}{x}$.
$• \ \text{II:}$ Cloreto de sódio é um eletrólito forte, sofre dissociação iônica como: \begin{matrix} y \ NaCl &\leftrightharpoons& y \ Na^+ + y \ Cl^-
\end{matrix}Dessa forma, temos $\color{royalblue}{2y}$ mol de soluto dissolvido e dissociado.
$• \ \text{III:}$ Sulfato de magnésio é um eletrólito forte, sofre dissociação iônica como: \begin{matrix} z \ MgSO_4 &\leftrightharpoons& z \ Mg^{2+} + z \ SO_4^{2-}
\end{matrix}Dessa forma, temos $\color{royalblue}{2z}$ mol de soluto dissolvido e dissociado.
$• \ \text{IV:}$ Cloreto de magnésio é um eletrólito forte, sofre dissociação iônica como: \begin{matrix} w \ MgCl_2&\leftrightharpoons& w \ Mg^{2+} + 2w \ Cl_2^{-}
\end{matrix}Dessa forma, temos $\color{royalblue}{3w}$ mol de soluto dissolvido e dissociado.
Portanto, a igualdade correta será: \begin{matrix} \fbox{$ x = 2y = 2z = 3w $} \\ \\ Letra \ (C)
\end{matrix}