Disoluciones. Equilibrios de fase

7/25/2019 Disoluciones. Equilibrios de fase

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ENSAYOS FISICOQUMICOSCFGS "Laboratorio de Anlisis y de Control de Calidad" Susana odr!ue# Mart!ne#

U.T.8 DISOLUCIONES. EQUILIBRIOS DE FASE (2 3 COMPONENTES)

Disoluciones: Definicin. Tipos de disoluciones. Solubilidad de slidos en lquidos. Variacin de la

solubilidad con la temperatura. Disoluciones de lquidos en lquidos: ley del reparto. Disoluciones

de gases en lquidos: ley de Henry. Presin de vapor en las disoluciones: ley de aoult.

Disoluciones ideales de dos componentes vol!tiles. Disoluciones no ideales. Diagramas de

equilibrio.

Disolucio!s" D!#iici

Una disolu$i%n es una &e#$la 'o&o(nea) Esto es* una disolu$i%n es un siste&a &ono+si$o

$on &s de un $o&,onente) La +ase ,uede ser s%lida* l!-uida o aseosa)

.e la &ayor!a de las disolu$iones se ,uede de$ir -ue tienen un $o&,onente &ayoritario

lla&ado disol/ente y uno o &s $o&,onentes &inoritarios lla&ados solutos) Nor&al&ente eldisol/ente es un l!-uido* &ientras -ue los solutos ,ueden ser s%lidos* l!-uidos o ases)

E0e&,los de solu$iones1

Soluto .isol/ente No&bre o ti,o Calor de disolu$i%n ,or &ol de soluto 2345

O625 N625 Gaseosa 7

8olueno 9en$eno Ideal 7*:

A$etona Cloro+or&o No ideal ;*?

=6SO@2l5 =6O2l5 I%ni$a ;?

Ti$os %! %isolucio!s

Sen lo -ue a$aba&os de /er ,ode&os distinuir tres ti,os de disolu$iones1 aseosas*

l!-uidas 2ideales* no ideales e i%ni$as5 y s%lidas* en +un$i%n del estado de area$i%n de la +ase)

En la +or&a$i%n de alunas disolu$iones* se $ede $alor a los alrededoresB en &u$'os otros

$asos el $alor se absorbe) ara eD,li$ar esto* ,ense&os -ue el ,ro$eso de disolu$i%n ,ode&os

di/idirlo en tres eta,as1

; ,ri&ero* las &ol($ulas de disol/ente deben se,arase entre s! ,ara 'a$er sitio a las &ol($ulas de

soluto) Esto $onsu&ir aluna ener!a ,ara /en$er las +uer#as de atra$$i%n entre las &ol($ulas de

disol/ente) Co&o $on$lusi%n* esta eta,a debe ser endot(r&i$a

; seundo* las &ol($ulas de soluto deben se,ararse ta&bi(n entre s!) Esta eta,a* ta&bi(n $onsu&e

ener!a* es endot(r&i$a

; +inal&ente* ,uede i&ainarse -ue se de0e a las &ol($ulas se,aradas de soluto y disol/ente -ue se

atraian entre s!) Estas atra$$iones lle/arn a un &ayor a$er$a&iento entre las &ol($ulas y debe

liberarse ener!a) Esta es una eta,a eDot(r&i$a)

::


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La ental,!a de disolu$i%n es la su&a de las /aria$iones de ental,!a de $ada una de las tres eta,as* y

de,endiendo de sus /alores relati/os* =disolser ,ositi/o 2endot(r&i$o5 o neati/o 2eDot(r&i$o5)

ea&os la eD,li$a$i%n de los $alores de disolu$i%n de los e0e&,los de disolu$iones anteriores1

a5 O625 en N6251 Este es un e0e&,lo de un as disuelto en otro) 8odos los ases se disuel/en entre

s! en todas las ,ro,or$iones) La ra#%n de esto es -ue el soluto y el disol/ente no intera$tan)

Co&o se obser/a en la +iura >))* el ,ro$eso de dos ases disol/i(ndose &utua&ente es

e-ui/alente a la eD,ansi%n de $ada as al /olu&en &ayor sin -ue 'aya intera$$i%n entre ellos)

Este ,ro$eso de &e#$la es es,ontneo) En un as* la ele/ada ener!a t(r&i$a -ue tienen las

&ol($ulas las &antiene sie&,re en &o/i&iento) Este &o/i&iento ,er&ite -ue las &ol($ulas se

distribuyan entre los dos re$i,ientes en una dis,osi$i%n -ue tienen la &Di&a ,robabilidad deo$urrir 2un &ayor desorden5) En este ,ro$eso la ener!a del siste&a no 'a /ariado* s%lo lo 'a

'e$'o la +or&a de distribuirse las &ol($ulas* es de$ir -ue la entro,!a au&enta y es lo -ue

deter&ina -ue el ,ro$eso sea es,ontneo)

ure sa&,les o+to di++erent ases are in se,arate bulbs) 2botto&5 H'en t'e $onne$tin sto,$o$3 is o,ened* di++usion

::


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$auses t'e to ases to &iD toet'er and +or& a solution) E/en t'ou' JHsoln is #ero +or t'e ,ro$ess* t'e

in$reased entro,y o+ t'e solution 2t'e in$reased disorder5 /ersus t'at o+ t'e se,arate ases +a/ors solution

+or&ation)

b5 8olueno en ben$eno1 Estos dos l!-uidos si&ilares se disuel/en +$il&ente entre s!) ero este $aso

no es si&ilar al de la &e#$la de ases ideales* ,or-ue en el $aso de estos l!-uidos la intera$$i%n desus &ol($ulas es &uy +uerte) La $la/e ,ara entender esta disolu$i%n es -ue las &ol($ulas de los dos

l!-uidos tienen estru$turas ele$tr%ni$as y ta&aKos si&ilares* ,or lo -ue las intera$$iones ben$eno;

ben$eno* ben$eno;tolueno y tolueno;tolueno son &uy si&ilares) Co&o a,roDi&a$i%n* ,uede de$irse

-ue una &ol($ula de tolueno no sabe si las &ol($ulas -ue la rodean son de tolueno o de ben$eno)

or ello 'ay un $alor de disolu$i%n $asi des,re$iable* y estos dos l!-uidos se disuel/en

$o&,leta&ente entre s! y se di$e -ue son &is$ibles) A este ti,o de siste&a se le lla&a disolu$i%n

ideal) No eDiste ninn $a&bio de ener!a en el siste&a* y el ,ro$eso de &e#$la es es,ontneo

ra$ias al au&ento de entro,!a -ue se ,rodu$e)

$5 A$etona en $loro+or&o1 Estos dos l!-uidos no son &uy si&ilaresB la atra$$i%n &utua entre las

&ol($ulas de a$etona y $loro+or&o es bastante di+erente de la atra$$i%n entre &ol($ulas iuales) Al

&e#$lar a$etona y $loro+or&o se libera $alor* de &anera -ue no +or&an una disolu$i%n ideal) En este

$aso* las intera$$iones entre &ol($ulas de soluto y de disol/ente liberan &s $alor -ue el $alor

absorbido ,ara se,arar las &ol($ulas de disol/ente y de soluto) Lo -ue o$urre es -ue se estable$en

enla$es de 'idr%eno entre los dos ti,os de &ol($ulas* ,ero las $ondi$iones ,ara el enla$e de

'idr%eno no se dan en $ada uno de los l!-uidos ,uros ,or se,arado )

::


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En alunos $asos* $uando las &ol($ulas de dos l!-uidos tienen intera$$iones &uy di+erentes* ,uede

o$urrir -ue no sean $o&,leta&ente &is$ibles) or e0e&,lo* el aua y la a$etona son $o&,leta&ente

&is$ibles* ,ero el aua y el $loro+or&o no lo son) La ,ro,iedad de los l!-uidos -ue $ara$teri#a la

intera$$i%n disol/ente;soluto se lla&a ,olaridad) La ,olaridad &ide la ,e-ueKa se,ara$i%n de $aras,ositi/as y neati/as de las &ol($ulas) El aua es &uy ,olar* la a$etona tiene un /alor inter&edio de

,olaridad y el $loro+or&o es &u$'o &enos ,olar -ue la a$etona) .e esta +or&a* se&e0ante disuel/e

a se&e0ante lo $ual -uiere de$ir -ue l!-uidos de &uy distinta ,olaridad son in&is$ibles)

d5 NaCl2s5 en =6O2l51 El $loruro de sodio es un $o&,uesto i%ni$o +or&ado ,or iones Na y Cl;)

Cuando se disuel/e NaCl en aua* estos iones intera$tan $on las &ol($ulas de aua y se se,aran) La

intera$$i%n $on aua es &uy rande en el $aso de iones $on $ara ,ositi/a* resultando los iones Na

rodeados ,or seis &ol($ulas de aua +uerte&ente enla#adas) .e los iones rodeados ,or &ol($ulas de

aua +uerte&ente enla#adas se di$e -ue estn 'idratados) La ener!a dis&inuye $uando los iones se

en$uentran 'idratados) Cuanto &ayor es la ener!a de 'idrata$i%n $o&,arada $on la ener!a

ne$esaria ,ara se,arar los iones a ,artir del $ristal i%ni$o* ser &s ,robable -ue el s%lido i%ni$o se

disuel/a en aua)En el $aso del $loruro de sodio* el ,ro$eso de disolu$i%n es endot(r&i$o* sin e&baro es

es,ontneo) Esto se debe al &ayor desorden en$ontrado en la disolu$i%n de $loruro de sodio

$o&,arado $on el $loruro de sodio 2s5 y el aua 2l5) or lo tanto* si el ,ro$eso es eDot(r&i$o se

es,era -ue tena luar la disolu$i%nB ,ero ta&bi(n se es,era -ue se +or&e una disolu$i%n ,ara un

,ro$eso de disolu$i%n endot(r&i$o* sie&,re -ue el $alor de disolu$i%n no sea de&asiado rande)

::?


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e5 =6SO@2l5 en =6O2l51 Cuando el $ido sul+ri$o se disuel/e en aua se libera una ran $antidad de

$alor) Aun-ue el $ido sul+ri$o ,uro no $ontiene iones* $o&o lo indi$a el 'e$'o de -ue sea l!-uido a

te&,eratura a&biente* en disolu$iones a$uosas diluidas se ioni#a total&ente a =

y SO@6;

) Su ran$alor de disolu$i%n se debe en ran &edida al $alor de 'idrata$i%n de =) Otros solutos -ue liberan

:67


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,rotones $o&o el =Cl25 y =ClO@2l5* ta&bi(n tienen $alores de disolu$i%n randes y ,ositi/os* ,or

lo -ue se disuel/en +$il&ente en aua)

Los solutos -ue ,rodu$en iones al disol/erse en aua se lla&an ele$tr%litos) La ,alabra

ele$tr%lito ,ro/iene de la $ondu$ti/idad el($tri$a -ue los iones se,arados $on+ieren a lasdisolu$iones) .istinui&os dos ti,os de ele$tr%litos1

; las disolu$iones de ele$tr%litos +uertes tienen todo el soluto en +or&a de iones

se,arados) E0)1 =Cl* =NO>* NaO=* PO=* NaCl* N=@Cl* )))

; las disolu$iones de ele$tr%litos d(biles estn +or&adas ,rin$i,al&ente ,or &ol($ulas

disueltas y relati/a&ente ,o$os iones se,arados) E0)1 $ido a$(ti$o* $ido +os+%ri$o*

a&on!a$o* $loruro de ,lo&o 2II5*)))

Solu&ili%'% %! sli%os ! lui%osCuando se &e#$lan un soluto s%lido y un disol/ente l!-uido* al ,rin$i,io s%lo tiene luar la

disolu$i%n) ero ,ronto llea a ser $ada /e# &s i&,ortante el ,ro$eso in/erso 2$ristali#a$i%n5* y

alunos to&os* iones o &ol($ulas disueltos /uel/en al estado sin disol/er) Cuando la disolu$i%n y la

$ristali#a$i%n tienen luar a la &is&a /elo$idad* la disolu$i%n se en$uentra en un estado de e-uilibrio

din&i$o) La $antidad de soluto disuelto ,er&ane$e $onstante $on el tie&,o* y la disolu$i%n se di$e

-ue est saturada) La $on$entra$i%n de la disolu$i%n saturada se deno&ina solubilidad del soluto en

el disol/ente dado)

Si al ,re,arar una disolu$i%n se ,arte de &enos soluto del -ue estar!a ,resente en unadisolu$i%n saturada* el soluto se disuel/e $o&,leta&ente* y la disolu$i%n es no saturada)

.os sustan$ias -ue +or&an una disolu$i%n ideal sie&,re son &is$ibles en $ual-uier

,ro,or$i%n* ,or lo -ue son in+inita&ente solubles entre s!)

*'+i'ci %! l' solu&ili%'% co l' ,!-$!+',u+'

La solubilidad /ar!a $on la te&,eratura* y se deno&ina $ur/a de solubilidad a una r+i$a

solubilidad;te&,eratura 2+i)>):5)

:6:


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; E+e$to de la te&,eratura en la solubilidad de las sustan$ias i%ni$as

Co&o obser/a$i%n eneral* las solubilidades de las sustan$ias i%ni$as* alrededor del ?6;* SO@6;* AsO@>;y O@>;)

El e+e$to de la te&,eratura en estas sustan$ias se ,uede ,rede$ir utili#ando el ,rin$i,io deLe C'telier) Si el $alor de disolu$i%n es ,ositi/o 2,ro$eso endot(r&i$o5* el au&ento de la

te&,eratura +a/ore$e la disolu$i%n y au&enta ela solubilidad del soluto) or el $ontrario* si el $alor

de disolu$i%n es neati/o 2eDot(r&i$o5* la solubilidad dis&inuye al au&entar la te&,eratura)

; E+e$to de la te&,eratura en la solubilidad de los ases

No es ,osible 'a$er una enerali#a$i%n -ue in$luya todos los as,e$tos a$er$a del e+e$to de la

te&,eratura sobre las solubilidades de los ases en di+erentes disol/entes) No obstante* es $ierto -ue

las solubilidades de la &ayor!a de los ases en aua dis&inuyen al au&entar la te&,eratura)E0)1 Mu$'as es,e$ies de ,e$es s%lo ,ueden sobre/i/ir en aua +r!a) En aua te&,lada no 'ay

su+i$iente aire 2oD!eno5 disuelto ,ara &antenerlos /i/os)

Disolucio!s %! lui%os ! lui%os" l! %!l +!$'+,o

El 'e$'o de -ue dos l!-uidos sean no &is$ibles tiene una a,li$a$i%n industrial1 la eDtra$$i%n

de un s%lido de una disolu$i%n)

La ley de distribu$i%n o de re,arto de Nernst di$e1 Al tener dos l!-uidos in&is$ibles y

aitar un s%lido en esa &e#$la* (ste se distribuye entre a&bos disol/entes) Esta distribu$i%n es$onstante e inde,endiente de la $antidad de s%lido -ue intente&os re,artir)

:66


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Se ,uede estable$er un +a$tor entre las $antidades -ue se /an a distribuir en un l!-uido y

otro) Este +a$tor es $onstante y s%lo de,ende de las solubilidades del s%lido en a&bos disol/entes)

6

:

6

:

s

s

c

c" ==

donde1 "T $onstante de re,artoc# T $on$entra$i%n del s%lido en el disol/ente :B c$ T $on$entra$i%n del s%lido en el

disol/ente 6

s# T solubilidad del s%lido en el disol/ente :B s$ T solubilidad del s%lido en el disol/ente 6

Disolucio!s %! /'s!s ! lui%os" l! %! 0!+

La ,resi%n a+e$ta a la solubilidad de un as en un l!-uido &u$'o &s -ue la te&,eratura) El

-u!&i$o inl(s Hillia& =enry 2:5 en$ontr% -ue la solubilidad de un as au&enta a &edida

-ue la ,resi%n del as se au&enta)

Esta ,ro,or$ionalidad se usa ,ara de+inir la $onstante de la ley de =enry* P=1

:6>


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i

i

H

%

P" = iHi %"P =

donde1 ies la ,resi%n ,ar$ial del as

Dies la +ra$$i%n &olar del as* y re,resenta la solubilidad de (ste

P=de,ende de la te&,eratura) A &ayor te&,eratura* &ayor /alor de la $onstante* y ,or tanto* &enores la solubilidad del as en el l!-uido)

P+!si %! 1'$o+ ! l's %isolucio!s" l! %! R'oul,

ara si&,li+i$ar el trata&iento $onsiderare&os una disolu$i%n de dos $o&,onentes1 un

disol/ente A y un soluto 9) En la d($ada de :7 el -u!&i$o +ran$(s F)M)aoult en$ontr% -ue un

soluto disuelto dis&inuye la ,resi%n de /a,or del disol/ente)

:6@


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La ley de aoult estable$e -ue la ,resi%n ,ar$ial e0er$ida ,or el /a,or el disol/ente sobre una

disolu$i%n ideal* P&* es el ,rodu$to de la +ra$$i%n &olar del disol/ente en la disolu$i%n* %&* y la

,resi%n de /a,or del disol/ente ,uro a la te&,eratura dada*P&'1

U&&& P%P =

,uesto -ue%&( %)T :* enton$es%&V:* lo $ual 'a$e -ueP&*P&'.

La ,resi%n de /a,or total* sen la ley de .alton de las ,resiones ,ar$iales* ser la su&a de

las ,resiones de /a,or de los $o&,onentes1

P+P&(P)+%&,P&' ( %),P)'

Se de+ine una disolu$i%n ideal $o&o a-uella en -ue todos sus $o&,onentes obede$en la ley

de aoult en toda la a&a de $on$entra$iones) ara las disolu$iones ideales la re,resenta$i%n de la

,resi%n ,ar$ial de $ada uno de los $o&,onentes +rente a su +ra$$i%n &olar es una l!nea re$ta)

Una disolu$i%n ideal a,are$e en el l!&ite donde las &ol($ulas de las di+erentes es,e$ies son

&uy ,are$idas entre s! 2e0)1 ben$eno;tolueno5) Un ti,o de l!&ite distinto es a-u(l en el -ue la +ra$$i%n

&olar del disol/ente se a,roDi&a a la unidad* ,or lo -ue todos los solutos se en$uentran ,resentes en

$on$entra$iones &uy ba0as) Esta disolu$i%n se lla&a disolu$i%n diluida ideal) En una disolu$i%n

diluida ideal* las &ol($ulas de soluto ,r$ti$a&ente s%lo intera$$ionan $on &ol($ulas de disol/ente*

dada la ele/ad!si&a dilu$i%n de los solutos)

En las disolu$iones ideales eDisten una serie de ,ro,iedades -ue de,enden de la $antidad de,art!$ulas de soluto ,resentes* es de$ir* de la $on$entra$i%n &s -ue de la naturale#a de las

,art!$ulas) Cual-uier ,ro,iedad -ue &ida dire$ta&ente el n&ero de &oles de soluto ,resentes en

una disolu$i%n se lla&a ,ro,iedad $oliati/a) Wstas son1

; .es$enso de la ,resi%n de /a,or de un disol/ente a una te&,eratura dada* $uando tiene otro

$o&,onente disuelto* res,e$to a su ,resi%n de /a,or en estado ,uro a la &is&a te&,eratura) Esto

$onstituye uno de los ,osibles enun$iados de la ley de aoult)

Lla&e&os Aa la ,resi%n de /a,or del disol/enteDA a la +ra$$i%n &olar del disol/ente

:6


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9a la ,resi%n de /a,or del soluto

D9a la +ra$$i%n &olar del soluto

la ley de aoult es enton$es1 ATDAXA

la ,resi%n de /a,or del disol/ente se redu$e debido a la ,resen$ia del soluto en una &anitud 1

TA;ATA;DAXATAX2:;DA5

DAD9T: D9T:;DAde donde1

TAXD9TAX

)

)

&

&

)

)

&

)&

)

-

m

-

m

-

m

Pnn

n

+

=

+

U

lo $ual $onstituye un &(todo ,ara deter&inar ,esos &ole$ulares de sustan$ias disueltas1 si se ,re,ara

una disolu$i%n areando $ierta &asa $ono$ida &9 de una sustan$ia $uya &asa &ole$ular es

des$ono$ida a una &asa $ono$ida &Ade un disol/ente $uya &asa &ole$ular y ,resi%n de /a,or deldisol/ente ,uro son $ono$idos* la &edi$i%n de 2des$enso de la ,resi%n de /a,or5 ,er&ite $al$ular

la &asa &ole$ular M9des$ono$ida)

; Au&ento de la te&,eratura de ebulli$i%n y des$enso de la te&,eratura de solidi+i$a$i%n $o&o

$onse$uen$ia de la dis&inu$i%n de la ,resi%n de /a,or de la disolu$i%n res,e$to al disol/ente ,uro

2+i)>))* >)?) y >):7)5)

:6


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:6


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En el diara&a de la +iura >)) se ,ueden obser/ar1 las $ur/as 6 * -ue re,resentan las

$ur/as de la ,resi%n de /a,or* de la +usi%n y de la subli&a$i%n ,ara un disol/ente ,uro) Las $ur/as :

re,resentan las $ur/as de la ,resi%n de /a,or y de la +usi%n del disol/ente en una disolu$i%n) La

$ur/a > re,resenta la subli&a$i%n ,ara el disol/ente s%lido -ue se $onela a ,artir de la disolu$i%n)

.ebido a -ue se su,one -ue el soluto no es soluble en el disol/ente s%lido* la $ur/a de subli&a$i%ndel disol/ente no se /e a+e$tada ,or la ,resen$ia de soluto en la +ase l!-uida de la disolu$i%n 2,or eso

esta $ur/a es la &is&a ,ara los dos diara&as de +ase5)

Los ,untos de +usi%n y los ,untos de ebulli$i%n nor&ales en un diara&a de +ases se

obtienen tra#ando una l!nea a T: at&) Esta l!nea $orta a las $ur/as de +usi%n y de ,resi%n de /a,or

en unos ,untos -ue son los ,untos de +usi%n y de ebulli$i%n* res,e$ti/a&ente) El ,unto de

$onela$i%n del disol/ente en la disolu$i%n dis&inuye* y el ,unto de ebulli$i%n se ele/a)

aoult 'i#o el des$ubri&iento de -ue el des$enso &olal del ,unto de $onela$i%n ,rodu$ido

,or di+erentes solutos es el &is&o ,ara un disol/ente deter&inado)8$T3$X& siendo & la $on$entra$i%n &olal del soluto

3$ una $onstante $rios$%,i$a

del &is&o &odo* el au&ento del ,unto de ebulli$i%n es dire$ta&ente ,ro,or$ional a la &olalidad del

soluto1

8eT3eX& siendo 3euna $onstante ebullos$%,i$o

En este anlisis nos 'e&os re+erido a un siste&a -ue tiene una sola es,e$ie de soluto) Si

'ubiera dos o &s es,e$ies de soluto 2e0)1 una disolu$i%n de NaCl o 9aCl 6en aua5* enton$es la&olalidad -ue se debe usar en las e$ua$iones es la &olalidad total de todas las es,e$ies en

disolu$i%n) or e0e&,lo* una disolu$i%n : & de $loruro de sodio $ontiene : &ol de iones sodio y :

&ol de iones $loruro en :777 de disol/ente) La $on$entra$i%n total de ,art!$ulas de soluto es 6 &*

y esta disolu$i%n ,resenta un des$enso $rios$%,i$o de 6 3$)

; resi%n os&%ti$a es un +en%&eno -ue tiene luar $uando se se,ara una disolu$i%n de su disol/ente

,uro ,or &edio de una &e&brana se&i,er&eable 2,el!$ula $on ,oros su+i$iente&ente randes ,ara

,er&itir el ,aso de &ol($ulas ,e-ueKas de disol/ente* ,ero su+i$iente&ente ,e-ueKos $o&o ,arai&,edir el ,aso de &ol($ulas randes de soluto de ,eso &ole$ular alto5)

:6


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Lo -ue se obser/a es -ue ,arte del disol/ente ,uro ,asa a tra/(s de la &e&brana a la disolu$i%n) El

+lu0o $esa y el siste&a al$an#a el e-uilibrio $uando el &enis$o se 'a ele/ado 'asta una altura

deter&inada ,or la $on$entra$i%n de la disolu$i%n) En estas $ondi$iones de e-uilibrio* la disolu$i%n

se en$uentra ba0o una ,resi%n 'idrostti$a &ayor -ue el disol/ente ,uro) La altura del &enis$o*

&ulti,li$ada ,or la densidad de la disolu$i%n y la a$elera$i%n de la ra/edad* da la ,resi%n adi$ional

sobre la disolu$i%n y (sta es la ,resi%n os&%ti$a* 2,T))'5)

or la &edi$i%n eD,eri&ental reali#ada en disolu$iones diluidas de $on$entra$i%n $ono$ida*

se sabe -ue la rela$i%n entre la ,resi%n os&%ti$a y la $on$entra$i%n est dada si&,le&ente ,or1

XTnXX8 TV

n XX8 Tc =

Esta ,ro,iedad $oliati/a ta&bi(n es de ran utilidad ,ara deter&inar los ,esos &ole$ulares de

&ol($ulas de soluto)

Disolucio!s i%!'l!s %! %os co-$o!,!s 1ol,il!s

Si se &e#$lan dos l!-uidos /oltiles ,ara +or&ar una disolu$i%n ideal* no 'ay libera$i%n ni

absor$i%n de $alor y a&bos $o&,onentes siuen la ley de aoult en todo el inter/alo de

$on$entra$iones)La $o&,osi$i%n del /a,or no es la &is&a -ue la $o&,osi$i%n de la disolu$i%n l!-uida $on la

-ue est en e-uilibrio) La $o&,osi$i%n de la +ase /a,or se obtiene $on la ley de .alton)

Utili$e&os $o&o e0e&,lo la disolu$i%n ben$eno;tolueno de la +i) >):6) El /a,or es &s ri$o

en ben$eno -ue en el l!-uido) ode&os enerali#ar y de$ir -ue $uando una disolu$i%n ideal est en

e-uilibrio $on su /a,or* (ste es sie&,re &s ri$o -ue el l!-uido en el $o&,onente &s /oltil de la

disolu$i%n) Este 'e$'o ,er&ite se,arar los $o&,onentes de una disolu$i%n 2destila$i%n +ra$$ionada5)

A ,resi%n $onstante* se ,ueden obtener eD,eri&ental&ente $ur/as -ue re,resentan todas las

trans+or&a$iones l!-uido;/a,or -ue se ,rodu$en en el $alenta&iento de dos l!-uidos de los $uales se

:6?


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to&an distintas $on$entra$iones) .e a'! se obtiene el diara&a 8;D 2de la lente0a5) El diara&a 8;D

nos ,er&ite seuir el ,ro$eso de destila$i%n)

8o&ando un ,unto $o&o re+eren$ia* sea @6 R de ben$eno* se obser/a -ue la &e#$la

e&,ie#a a 'er/ir a ?> C y ter&ina a :76 C a,roDi&ada&ente) Esto se ,uede a,li$ar a

$ual-uier otra $o&,osi$i%n de la &e#$la)

ea&os $ul ser!a la $o&,osi$i%n del /a,or y del residuo l!-uido de esa destila$i%n1

; e&,ie#a a 'er/ir a ?> C1

,to) a1 $o&,osi$i%n del l!-uido1 @6 R ben$eno;


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)

Los ,untos 8ZC y 8Z9 son los ,untos de ebulli$i%n nor&al de los l!-uidos C y 9 ,uros*

su,oniendo -ue la ,resi%n es $onstante e iual a : at&) La $ur/a del /a,or se en$uentra ,or

en$i&a de la $ur/a del l!-uido* ya -ue la +ase de /a,or est +a/ore$ida ,or una 8 ele/ada y una

ba0a ,resi%n)

Si tra#a&os una l!nea 'ori#ontal a la te&,eratura 8:* los ,untos de $orte $on las $ur/as

de l!-uido y de /a,or nos dan res,e$ti/a&ente la $o&,osi$i%n de la +ase l!-uido 2D95 y de la +ase

de /a,or 2D9*:5 -ue se en$uentran en e-uilibrio a esa te&,eratura) Si se eDtrae ese /a,or del

siste&a y se $ondensa* obtene&os un l!-uido de $o&,osi$i%n D 9*:) La /a,ori#a$i%n de este

l!-uido da luar a /a,or de $o&,osi$i%n D9*6) Si eDtrae&os este /a,or del siste&a y lo

$ondensa&os* obtene&os un l!-uido de $o&,osi$i%n D9*6) Si /a,ori#a&os este l!-uido*

obtendre&os el $o&,onente 9 ,uro* D9T:)

or lo tanto* $ondensando y re/a,ori#ando la &e#$la de +or&a su$esi/a* el /a,or se /a

enri-ue$iendo en el $o&,onente &s /oltil 2el -ue tiene &enor te&,eratura de ebulli$i%n5) .e

esta +or&a ,ode&os llear a se,arar C de 9) A este ,ro$edi&iento es a lo -ue se lla&a

destila$i%n +ra$$ionada)

Disolucio!s o i%!'l!s

La &ayor!a de las disolu$iones no son ideales y s%lo obede$en la teor!a de las disolu$iones

ideales en un inter/alo redu$ido de $on$entra$i%n de soluto)

Se +or&a una disolu$i%n no ideal $uando el ,ro$eso de &e#$la de sus $o&,onentes /a

a$o&,aKado de libera$i%n o absor$i%n de $alor) Las disolu$iones no ideales no obede$en la ley de

aoult y la de,enden$ia de sus ,resiones de /a,or res,e$to a la $on$entra$i%n ,uede ser bastante

$o&,li$ada) esulta $on/eniente di/idir las disolu$iones no ideales en dos ru,os1 a-u(llas $uya

+or&a$i%n /a a$o&,aKada de libera$i%n de $alor* y a-u(llas -ue se +or&an $on absor$i%n de $alor)

; .isolu$iones no ideales +or&adas $on libera$i%n de $alor) La libera$i%n de $alor indi$a -ue los

$o&,onentes 'an en$ontrado en la disolu$i%n una situa$i%n de ener!a &enor -ue en sus estados

,uros) Este $o&,orta&iento se ,resenta $uando la estru$tura &ole$ular de los $o&,onentes es tal

-ue las +uer#as de atra$$i%n entre &ol($ulas di+erentes son &s intensas -ue las -ue 'ay entre

&ol($ulas del &is&o ti,o) E0)1 $loro+or&o y a$etona 2+or&a$i%n de ,uentes de 'idr%eno5)

En este $aso* la ,resi%n de /a,or de $ada $o&,onentes es &enor -ue la ,redi$'a ,or la ley

de aoult 2'abr un &enor n de &ol($ulas en la +ase /a,or* ,or-ue son &s atra!das ,or la

disolu$i%n5) El diara&a ;D se re,resenta en la +i) >)::


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sie&,re -ue es el disol/ente* se ,uede a+ir&ar* -ue en una disolu$i%n diluida el disol/ente obede$e la

ley de aoult)

; .isolu$iones no ideales +or&adas $on absor$i%n de $alor) La absor$i%n de $alor indi$a -ue las&ol($ulas de los $o&,onentes tienen en la disolu$i%n &s ener!a -ue en sus estados ,uros) Es

de$ir* -ue las +uer#as atra$ti/as entre &ol($ulas di+erentes son &s d(biles -ue las eDistentes entre

&ol($ulas del &is&o ti,o) Co&o en una disolu$i%n de este ti,o las &ol($ulas se en$uentran en una

$ondi$i%n de ener!a &ayor* no es sor,rendente -ue tenan &ayor tenden$ia a es$a,ar de la

disolu$i%n y -ue la ,resi%n de /a,or de $ada $o&,onente sea &ayor -ue la ,redi$'a ,or la ley de

aoult 2+i) >):)5) Las disolu$iones -ue &uestran estas des/ia$iones ,ositi/as de la ley de aoult

son $on +re$uen$ia el resultado de &e#$lar un l!-uido +or&ado ,or &ol($ulas ,olares $on otro

+or&ado ,or &ol($ulas no ,olares* e0)1 a$etona y disul+uro de $arbono)

:>6

Fi): resi%n de /a,or en +un$i%n dela $o&,osi$i%n ,ara disolu$ionesa$etona;disul+uro de $arbono) Las l!neasdis$ontinuas indi$an el $o&,orta&ientoes,erado si las disolu$iones +ueranideales) La te&,eratura es >< C)


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En las disolu$iones ideales* el /a,or en e-uilibrio es sie&,re &s ri$o en el $o&,onente

&s /oltil) Sin e&baro* esta rela sen$illa no es a,li$able a las disolu$iones no ideales1

En disolu$iones no ideales* si las des/ia$iones del $o&,orta&iento de disolu$i%n ideal son

su+i$iente&ente randes* alunas disolu$iones ,ueden e/a,orarse ,ara ,rodu$ir un /a,or -ue tiene la

&is&a $o&,osi$i%n -ue el l!-uido) Estas disolu$iones* deno&inadas a#e%tro,os* 'ier/en a unate&,eratura $onstante* y debido a -ue el l!-uido y el /a,or tienen la &is&a $o&,osi$i%n* los

$o&,onentes no ,ueden se,ararse ,or destila$i%n +ra$$ionada) or tanto* re,resenta un

in$on/eniente ,ara obtener sustan$ias ,uras a ,artir de una &e#$la* ,uesto -ue al llear al a#e%tro,o

destila toda la &e#$la 'asta ter&inarse)

ara una des/ia$i%n ,ositi/a de la ley de aoult* el diara&a $o&,leto ,;D tendr la +or&a1

-ue se $orres,onde $on el diara&a 8;D1

=e&os di$'o -ue el $o&,orta&iento de una disolu$i%n a#eotr%,i$a en la ebulli$i%n es se&e0ante al

de un $o&,uesto ,uro* 'ier/e a te&,eratura $onstante a una deter&inada ,resi%n) Sin e&baro*

$o&o la $o&,osi$i%n de un a#e%tro,o de,ende de la ,resi%n* una &e#$la -ue eD'ibe

$o&,orta&iento a#eotr%,i$o a una ,resi%n 'er/ir a lo laro de un inter/alo de te&,eraturas a una

,resi%n di+erente) or lo tanto* se ,uede distinuir un a#e%tro,o de un $o&,uesto ,uro)

El a#e%tro,o &s $ono$ido es el -ue +or&an el aua y el etanol) A : at&* la $o&,osi$i%n

a#eotr%,i$a es del ? R en ,eso de etanolB el ,unto de ebulli$i%n es *6 C* -ue est ,or deba0o de

los ,untos de ebulli$i%n nor&ales del aua y del etanol) No se ,uede ,re,arar etanol absoluto 2:77

R5 ,or destila$i%n de una disolu$i%n a$uosa de etanol a : at&)

:>>


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ara ,oder se,arar los $o&,onentes de un a#e%tro,o1 se ,uede /ariar la ,resi%n o bien se

,uede aKadir un ter$er ele&ento* alterndose as! el estado de e-uilibrio) E0)1 al a#e%tro,o etanol;

aua* se le ,uede aKadir ben$eno* eli&inndose de esta &anera el aua* y obteni(ndose al$o'ol

absoluto del ??*< R de ,ure#a)

Cuando no se +or&a un a#e%tro,o 2disolu$i%n ideal5* el /a,or -ue se en$uentra en e-uilibrio$on un l!-uido es sie&,re &s ri$o en el $o&,onente de &enor ,unto de ebulli$i%n 2el &s /oltil5

-ue el l!-uido) or el $ontrario* $uando se +or&a un a#e%tro,o $on un &!ni&o en el ,unto de

ebulli$i%n* ,ara alunas $o&,osi$iones del l!-uido* el /a,or es &s ri$o en el $o&,onente de &ayor

,unto de ebulli$i%n)

ara una des/ia$i%n neati/a de la ley de aoult* de &anitud su+i$iente $o&o ,ara dar

luar a un &!ni&o en la $ur/a ,;D* obtene&os un &Di&o en el diara&a de +ases 8;D y un

a#e%tro,o $on un &Di&o en el ,unto de ebulli$i%n)

Alunas &e#$las a#eotr%,i$as de inter(s se &uestran en la tabla1

Co-$u!s,os E&ullici '!o,+$ic' Riu!'A$etona 2


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ACTI*IDADES DE DISOLUCIONES

6) ]or -u( los tra0es de baKo se$an &e0or si se en0uaan $on aua dul$e^

2) A && =*

res,e$ti/a&ente) Cal$ular la ,resi%n de /a,or de una &e#$la ideal +or&ada ,or $antidades

e-ui&ole$ulares de ben$eno y a$etona)

3) Cal$ular las +ra$$iones &olares y la $o&,osi$i%n* en tanto ,or $iento* del /a,or en

e-uilibrio a 7 C $on una disolu$i%n de etanol en aua al de CCl@* y se de0a -ue el CCl@se se,are) Considerando -ue la

solubilidad de yodo ,or unidad de /olu&en es < /e$es &s rande en CCl @-ue en aua a la

te&,eratura del eD,eri&ento y -ue las dos solu$iones saturadas ,ueden $onsiderarse diluidas*

$al$ule la $antidad de yodo -ue -ueda en la $a,a a$uosa)

b5 Si se e+e$ta una seunda eDtra$$i%n de la $a,a a$uosa utili#ando otros < $& > de

CCl@* $al$ule la $antidad de yodo -ue -ueda des,u(s de la seunda eDtra$$i%n)

:>


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62) A 67 C y una ,resi%n total de 7 torr* un litro de aua disuel/e 7*7@> de oD!eno ,uro %

7*7:? de nitr%eno ,uro) Su,oniendo -ue el aire se$o est +or&ado ,or 67 R de oD!eno y

7 R de nitr%eno 2en /olu&en5* $al$ule las &asas de oD!eno y de nitr%eno disueltas en

un litro de aua a 67 C eD,uesta al aire $on una ,resi%n total de 7 torr)

63) ronosti$a si debe es,erarse -ue se +or&e una disolu$i%n en $ada una de las &e#$las

siuientes) En $aso a+ir&ati/o* eD,li$a si la disolu$i%n es ,robable -ue sea ideal1

a5 al$o'ol et!li$o y aua

b5 'eDano y o$tano

$5 o$tanol y aua

67) ]En -u( disol/ente es ,robable&ente &s soluble el I 6* en aua o en tetra$loruro de

$arbono^ ED,l!$alo)

6) Si se 'a$e burbu0ear N625 en aua a 67 C* ]$untos &l 2en $)n)5 de as N 6se disol/ern en

: l de aua^ Su,%nase -ue la ,resi%n ,ar$ial del N6es iual a @6*< tor)

69) En el $aso de los 'idro$arburos ,resentes en la asolina* ]son disol/entes ,olares o no

,olares^

6:) La ,resi%n de /a,or del aua a 67 C es :*@ C* ]$ul es el ,eso &ole$ular de la lu$osa^

2


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23) Una disolu$i%n ideal de butano en ,entano tiene una ,resi%n de /a,or de 7 tor a 6< C)

La ,resi%n de /a,or del ,entano 2C< &

$5 MCl67*67 & d5 C=:6O7*:< &

29)Un ,e,ino $olo$ado e& una sal&uera 2aua salada5 $on$entrada* se arrua $on/irti(ndose

en en$urtido) ED,li$a este $o&,orta&iento)

2:)La sanre de los ,e$es tiene una ,resi%n os&%ti$a iual a la del aua del &ar) Si (sta

$onela a ;6*> C* ]$ul es la ,resi%n os&%ti$a de la sanre a 6< C^ Indi$a -u( su,osi$i%n debe

'a$erse ,ara resol/er el ,roble&a)

28)Se &idi% la ,resi%n os&%ti$a de una solu$i%n a$uosa de >*


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DISOLUCIONES S=LIDAS" DIA4RAMAS DE FASES

; Solubilidad total en estado s%lido

El ti,o de diara&as de +ases de &ayor sen$ille# es el $orres,ondiente a a-uellos

diara&as binarios en los -ue los dos $o&,onentes son $o&,leta&ente solubles entre s!* tanto

en estado s%lido $o&o en estado l!-uido) Co&o e0e&,lo de estas disolu$iones1 el Cu y el Ni* $on

diara&as $o&o el -ue se /e en la +iura


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La +iura


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sini+i$a +undir bien) En este $aso* el &aterial $uya $o&,osi$i%n es iual a la

$o&,osi$i%n eut($ti$a +unde ,or $o&,leto a la te&,eratura de la eut($ti$a) Cual-uier

$o&,osi$i%n distinta de la $orres,ondiente a la eut($ti$a no +undir $o&,leta&ente a la

te&,eratura eut($ti$a) En luar de ello* un &aterial de tales $ara$ter!sti$as deber

$alentarse an &s* atra/esando $on ello la rei%n de dos +ases 'asta al$an#ar la l!nea de

l!-uidus) Esta situa$i%n es anloa a la $orres,ondiente a la rei%n de dos +ases 2L SS5

de la +iura


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; .iara&a eut($ti$o $on solubilidad ,ar$ial en estado s%lido

En el $aso de &u$'os siste&as binarios* los dos $o&,onentes son ,ar$ial&ente solubles

entre s!) El resultado es un diara&a de +ases inter&edio entre los dos $asos anteriores* $o&o se

/e en la +iura


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; .iara&a eute$toide

La trans+or&a$i%n durante el en+ria&iento de un l!-uido $on la $o&,osi$i%n eut($ti$a

en dos +ases s%lidas $on una &i$roestru$tura $ara$teri#ada ,or un ta&aKo de rano

relati/a&ente +ino ,uede ser $onsiderada $o&o un ti,o es,e$ial de rea$$i%n -u!&i$a) La

rea$$i%n eut($ti$a se ,uede es$ribir $o&o1

L 2eut($ti$o5 ;;;;;;;;;;;;;;;; `

Alunos siste&as binarios ,resentan una rea$$i%n en estado s%lido anloa a la rea$$i%n

eut($ti$a) La +iura ) ,resenta uno de esos $asos) La rea$$i%n eute$toide /iene dada ,or1

c 2eute$toide5 ;;;;;;;;;;;;;;;; `

donde eute$toide sini+i$a $o&o eut($ti$a)

:@6

en+ria&iento

en+ria&iento


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:@>

Disoluciones. Equilibrios de fase

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