PROPIEDADES COLIGATIVAS

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En bioquímica se llaman propiedades coligativas a aquellas propiedades de una disolución que dependen únicamente de la concentración, es decir, de la cantidad de partículas de soluto por el número total de partículas de la disolución, pero no dependen de la composición química del soluto.

PROPIEDAD 1: Descenso de la presión de vapor.

Las propiedades coligativas están estrechamente relacionadas con la PRESIÓN DE VAPOR, que es la presión que ejerce la fase de vapor sobre la fase líquida, cuando el líquido se encuentra en un recipiente cerrado.

La presión de vapor depende de la temperatura a la cual sea medida, a mayor temperatura, mayor presión de vapor. La presión de vapor se mide cuando el sistema llega al equilibrio dinámico.

Los líquidos no volátiles a temperatura ambiente presentan una fuerte interacción entre soluto y solvente, Si el soluto que se agrega a una disolución es no volátil, se producirá un descenso de la presión de vapor de esta disolución, ya que este soluto atrapa al disolvente y reduce la capacidad del disolvente a pasar de la fase líquida a la fase vapor. El grado en que un soluto no volátil disminuye la presión de vapor de una disolución es proporcional a su concentración.

Este efecto es el resultado de dos factores:La disminución del número de moléculas del disolvente en la superficie libre.

La aparición de fuerzas atractivas entre las moléculas del soluto y las moléculas del disolvente, dificultando su paso a vapor.

PROPIEDAD 2: Descenso del punto de congelación.

El soluto obstaculiza la formación de cristales sólidos en la congelación de una disolución, por ejemplo el líquido anticongelante de los que hacen descender su punto de congelación.

PROPIEDAD 3: Aumento del punto de ebullición.

Al agregar moléculas a un disolvente puro, la temperatura en el que éste entra en ebullición es más alto. Por ejemplo, el agua pura a presión atmosférica ebulle a 100 °C, pero si se disuelve sacarosa en ella el punto de ebullición de la disolución sube.

En la siguiente tabla 50° Brix, significa que la solución tiene 50% de soluto, mientras que 70° Brix significa que la solución tiene 70% de soluto.

PROPIEDAD 4: Aumento de la Presión osmótica.

La ósmosis es un fenómeno que involucra dos soluciones de distinta concentración separadas por una membrana semipermeable, en este sistema existe la tendencia que los solventes se trasporten de desde zonas de menor concentración de soluto hacia zonas de mayor concentración de soluto.

El paso del disolvente a través de la membrana, genera una presión osmótica (π), en la fase concentrada del sistema.

Para medir la presión osmótica se aplica presión hidrostática en la fase diluida del sistema hasta evitar el paso de solvente a través de la membrana semipermeable, de esta forma de manera indirecta se puede medir la presión osmótica. Sin embargo, si la presión hidrostática, es mayor a la presión osmótica, se produce el fenómeno conocido como osmosis inversa.

La presión osmótica (π), cumple con la expresión:

π =C R T / M ó π =C R T M-1

Donde:

π = N/m2 (pascales). En unidades fundamentales: kg m-1 s-2

C = masa se soluto en cada m3 de solución. En unidades fundamentales: kg m-3

R= constante universal de los gases (N m/mol K), que significa la variación de la energía (N m), de cada mol de soluto (mol), al variar la temperatura (K). En unidades fundamentales: kg m2 s-2 mol-1 K-1

T= Temperatura. En unidades fundamentales K

M= peso molecular del soluto. En unidades fundamentales: kg mol-1

Por lo tanto

π =C R T M-1

kg m-1 s-2 = kg m-3 kg m2 s-2 mol-1 K-1 K (kg mol-1)-1

kg m-1 s-2 = kg m-3 kg m2 s-2 mol-1 K-1 K kg-1 mol

Agrupando unidades:

kg m-1 s-2 = kg m-3 m2 s-2 mol-1 mol K-1 K kg-1 kg

Simplificando:

kg m-1 s-2 = kg m-1 s-2

Ejercicio:

¿Qué presión osmótica generaría una solución de glucosa a 65° Brix y 298K, sobre una membrana semipermeable que la separa de agua pura?

π =CRT/M

C= concentración de la sol en Kg/m3

T= La temperatura de la solución es de 298 K

R = 8.314 (N m) / (K mol): kg m2 s-2 mol-1 K-1

M= peso molecular de la glucosa es de 0.180 Kg/mol

La densidad de una solución de glucosa es de 65 Brix es de 1320 Kg/m3.

Solución:

1 Si un metro cubico de solución de 65 Brix pesa 1320 kg, y el 65% de este peso son sólidos en solución (glucosa), entonces se tienen 858 kg de glucosa por m3 de solución.

2 Sustituyendo valores en la ecuación

π =CRTM-1

π = 858 (Kg m-3) 8.314(Kg m2 s-2 mol-1 K-1) 298(K) 0.180 (Kg-1 mol)

π = 11809759.9

π = kg m-3 kg m2 s-2 mol-1 K-1 K kg-1 mol

Agrupando unidades:

π= kg m-3 m2 s-2 mol-1 mol K-1 K kg-1 kg

Agrupando unidades:

π = kg m-1 s-2

Como la presión se mide en pascales y es la fuerza/superficie entonces ña presión es = N/m2 = kg m s-2 m-2 = kg s-2 m-1

Por lo tanto la Presión Osmótica es de = 11, 809, 759.9 pascales o 11.8 Mega pascales (Mpa).

Tarea propón un problema y llévalo a la próxima clase para que un compañero resuelto, para que un compañero lo resuelva.

Elemplos:

1 ¿cuál sería la temperatura de un sistema osmótico con las siguientes condiciones?: ………………….

2 ¿cuál sería el peso molecular de un soluto en sistema osmótico con las siguientes condiciones?: ………………….

3 ¿cuál sería la concentración de soluto en sistema osmótico con las siguientes condiciones?: ………………….

4 ¿cuál sería la presión osmótica de un sistema osmótico con las siguientes condiciones?: ………………….