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QUÍMICA TEMA 4. ESTADOS DE LA MATERIA. DISOLUCIONES
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QUIacuteMICA
TEMA 4
ESTADOS DE LA MATERIA DISOLUCIONES
Iacutend
ice
1 Estados de agregacioacuten de la materia
Soacutelidos Liacutequidos y Gases
2 Cambios de estado Transformaciones de fase
3 Presioacuten de vapor
4 Diagrama de fases Regla de las fases
5 Disoluciones 51 Disoluciones liacutequido-liacutequido leyes de Raoult y Dalton
511 Diagramas presioacuten-composicioacuten
512 Diagramas temperatura-composicioacuten
513 Disoluciones reales
52 Disoluciones de gases en liacutequidos ley de Henry
53 Disoluciones de soacutelidos en liacutequidos propiedades coligativas
531 Incremento ebulloscoacutepico
532 Descenso crioscoacutepico
533 Descenso de la presioacuten de vapor
534 Presioacuten osmoacutetica
535 Propiedades coligativas en disoluciones de electrolitos
3
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
A la materia la podemos encontrar comuacutenmente en tres estados
de agregacioacuten soacutelido liacutequido y gas
El estado ldquoplasmardquo tambieacuten es posible aunque en la Tierra es muy minoritario no
asiacute en el resto del Universo
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
MATERIA integrada por un conjunto de
partiacuteculas (aacutetomos moleacuteculas iones)
dispuestas de forma diversa seguacuten la P y
T a que se sometan
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
ESTADO SOacuteLIDO
Presentan forma
definida
Son incompresibles no
cambian su volumen al
aplicar presioacuten
Aumentan su volumen
con la temperatura
Riacutegidos y duros
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
SOacuteLIDOS Y UNIONES INTERMOLECULARES
1 Los soacutelidos cristalinos o amorfos metales o metaloides tienen uniones intermoleculares fuertes (100 a 700 kJmol)
2 Las uniones muy fuertes definen una disposicioacuten fija y ordenada de las moleacuteculas o iones
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
ESTADO LIacuteQUIDO
No tienen forma definida adoptan la del recipiente
No alteran su volumen al comprimirlos
Aumentan su volumen con la temperatura
Pueden fluir
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
LIacuteQUIDOS Y UNIONES INTERMOLECULARES 1 Las uniones intermoleculares en los
liacutequidos son interacciones deacutebiles (15-70 kJmol) y hacen que los liacutequidos tomen la forma de los recipientes y que se puedan (a) intercalar objetos soacutelidos (efecto macroscoacutepico) y (b) dispersar otro tipo de moleacuteculas y formar disoluciones (efecto microscoacutepico)
2 En estado liacutequido las moleacuteculas son moacuteviles y los espacios intermoleculares son del orden del diaacutemetro molecular
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
ESTADO GASEOSO
No tienen forma definida se difunden ocupando todo el espacio disponible
Se pueden comprimir cambiando su volumen sin afectar su masa
Aumentan su volumen con la temperatura
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
1 Las moleacuteculas de los gases se mueven continuamente en forma rectiliacutenea y al azar e interaccionan al chocar
2 Las moleacuteculas ocupan una fraccioacuten muy pequentildea del volumen del gas (001-008 ) con una distancia intermolecular media es de 150-250 veces el diaacutemetro molecular
3 A baja temperatura o a alta presioacuten los dipolos moleculares llevan a la licuefaccioacuten de los gases La energiacutea cineacutetica de los gases es 2 kJmol a 100 K y 7 kJmol a 300 K y la energiacutea de la unioacuten intermolecular 2-4 kJmol
GASES Y ENERGIacuteAS
INTERMOLECULARES
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
LAS UNIONES INTERMOLECULARES DEFINEN EL
ESTADO FIacuteSICO DE LA MATERIA
GASES Uniones intermoleculares muy deacutebiles Para los gases ideales las fuerzas intermoleculares son nulas En los gases reales tienen valores de 2 ndash 4 kJmol (oxiacutegeno nitroacutegeno argoacuten)
LIacuteQUIDOS Uniones intermoleculares intermedias (15 ndash 70 kJmol) no tienen forma propia (mercurio bromo agua pentano) Admiten y dispersan a soacutelidos liacutequidos y gases Las dispersiones moleculares o ioacutenicas en los liacutequidos se denominan disoluciones
SOacuteLIDOS Uniones intermoleculares fuertes (100 ndash 700 kJmol) tienen forma propia y no son penetrables (metales sales hielo)
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los materiales pasan de un estado a otro por procesos fiacutesicos (temperatura y presioacuten) sin modificar su identidad quiacutemica
SOacuteLIDO LIacuteQUIDO GAS
PRESIOacuteN
TEMPERATURA
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los cambios en los estados de la materia se producen a presiones y temperaturas fijas y son propiedades de cada sustancia Por ejemplo 0 ordmC y 100 ordmC a 1013 kPa son las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten del agua
CALOR
TEMP
soacutelido
soacutelido-liacutequido liacutequido
liacutequido-gas gas
Variacioacuten a presioacuten constante de la temperatura con los aportes sucesivos de
calor para un sistema constituido inicialmente por una sustancia pura en
estado soacutelido
Tf
Te
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
1 A presioacuten definida las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten son constantes para cada sustancia
2 A presioacuten constante y mientras dura el cambio de estado la temperatura no variacutea
3 La cantidad de energiacutea a suministrar por cantidad de sustancia para que a presioacuten y temperatura determinadas se produzca un cambio de estado progresivo estaacute definida y se denomina ENTALPIacuteA DE FUSIOacuteN Y ENTALPIacuteA DE VAPORIZACIOacuteN
LAS SUSTANCIAS PURAS PRESENTAN IMPORTANTES
REGULARIDADES EN LOS PASOS EBULLICIOacuteN-
LICUEFACCIOacuteN Y FUSIOacuteN-SOLIDIFICACIOacuteN
PRESIOacuteN DE VAPOR
La presioacuten que ejercen en un
recinto cerrado las partiacuteculas de
vapor en equilibrio con su liacutequido
se denomina presioacuten de vapor del
liacutequido El valor depende de las
fuerzas intermoleculares en el
liacutequido y de la temperatura
La presioacuten de vapor aumenta con
la T porque al elevarse eacutesta la
cantidad de moleacuteculas que tienen
la energiacutea suficiente para escapar
del liacutequido aumenta La presioacuten de
vapor de equilibrio es la maacutexima
presioacuten que ejerce un liacutequido a una
determinada temperatura
De manera anaacuteloga se define la
presioacuten de vapor de un soacutelido
PRESIOacuteN DE VAPOR
PRESIOacuteN DE VAPOR
H2OhellipH2O Fuerzas polares intensas
CH3-CH2OHhelliphelliphelliphellipCH3CH2OH Fuerzas polares deacutebiles
CH3-O-CH3helliphelliphelliphelliphellipCH3-O-CH3 Fuerzas de Van der Waals
aumenta PV
mayor intensidad de las fuerzas
intermoleculares
- INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA PV
2
1 2 1
1 1ln vHP
P R T T
1T
log PV
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
FASE (F) Cada una de las partes homogeacuteneas de un sistema
diferenciadas fiacutesicamente y mecaacutenicamente separables
Las mezclas de gases siempre constituyen 1 uacutenica fase
En estado liacutequido existiraacuten tantas fases como sistemas inmiscibles
puedan formarse
En estado soacutelido existiraacuten tantas fases como sustancias puras
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (3 fases)
NO2 (g) CO2 (g) CH4 (g) (1 fase)
NaCl (aq) NaCl (s) (2 fases)
Hg Cl4C H2O (l) (3 fases)
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
COMPONENTE (C) elementos o compuestos quiacutemicos que entran a
formar un sistema
El nuacutemero de componentes se determina a partir de la relacioacuten
Componentes = especies quiacutemicas ndash nuacutemero de reacciones quiacutemicas que las ligan
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (1 componente)
Cl5P (g) Cl3P (g) Cl2 (g) (2 componentes)
CaCO3 (s) CO2 (g) OCa (s) (2componentes)
GRADOS DE
LIBERTAD (L)
nuacutemero de variables (temperatura presioacuten y composicioacuten) que se pueden variar independientemente sin que tenga lugar cambio de fase
Gibbs establecioacute una ecuacioacuten para relacionar el nuacutemero de fases componentes y grados de libertad de un sistema que se conoce como REGLA DE LAS FASES
REGLA DE LAS FASES
F + L = C + 2
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
Aplicable a todo sistema macroscoacutepico que se
encuentre en equilibrio y que el mismo dependa de
la P T y concentracioacuten
DIAGRAMAS DE FASES
Un diagrama de fases es una representacioacuten que describe las fases presentes en un sistema en funcioacuten de variables termodinaacutemicas (normalmente P y T)
DIAGRAMAS DE FASES
a) Para valores dados de P y T una sustancia pura se puede encontrar en 1 2 oacute 3 fases en equilibrio
b) En el punto criacutetico (Pc Tc) liacutequido y gas no pueden distingirse como fases separadas
c) Temperatura criacutetica La mayor temperatura a la que se puede condensar un gas
d) Presioacuten criacutetica La mayor presioacuten a la que ebulle un liacutequido cuando es calentado
e) Los fluidos supercriacuteticos son fases que combinan las propiedades de liacutequidos y gases
T
P
soacutelido
gas
liacutequido
fluido supercriacutetico
punto criacutetico
punto triple
TC
PC
DIAGRAMAS DE FASES
DIAGRAMA DE FASES DEL H2O
a) En el punto triple (H) soacutelido liacutequido y gas se encuentran en equilibrio Aquiacute el nuacutemero de grados de libertad del sistema es cero porque cualquier modificacioacuten (P oacute T) hariacutea imposible mantener ese equilibrio
b) En las curvas de fusioacuten (BH) vaporizacioacuten (CH) o sublimacioacuten (AH) son 2 las fases en equilibrio y el nuacutemero de grados de libertad es 1
c) Cuando el sistema lo constituye 1 fase los grados de libertad son 2
H
A
B
C
DIAGRAMAS DE FASES
(738 bar 311 ordmC)
DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
bull El CO2 supercriacutetico reuacutene las propiedades de un liacutequido (actuacutea como disolvente) y las de un gas (gran capacidad de difusioacuten)
bull Se emplea para extraer la cafeiacutena de los granos de cafeacute
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES
bull Es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias quiacutemicas siempre que el tamantildeo molecular de las partiacuteculas sea inferior a 10-9 m
bull Se llama mezcla coloidal cuando el tamantildeo de partiacutecula va de 10-9 m a 2 middot10-7 m
bull Se llama suspensioacuten cuando el tamantildeo de las partiacuteculas es del orden de 2 middot10-7 m
bull Los componentes de una disolucioacuten son
Soluto (se encuentra en menor proporcioacuten)
Disolvente (se encuentra en mayor proporcioacuten y es el medio de dispersioacuten)
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
Iacutend
ice
1 Estados de agregacioacuten de la materia
Soacutelidos Liacutequidos y Gases
2 Cambios de estado Transformaciones de fase
3 Presioacuten de vapor
4 Diagrama de fases Regla de las fases
5 Disoluciones 51 Disoluciones liacutequido-liacutequido leyes de Raoult y Dalton
511 Diagramas presioacuten-composicioacuten
512 Diagramas temperatura-composicioacuten
513 Disoluciones reales
52 Disoluciones de gases en liacutequidos ley de Henry
53 Disoluciones de soacutelidos en liacutequidos propiedades coligativas
531 Incremento ebulloscoacutepico
532 Descenso crioscoacutepico
533 Descenso de la presioacuten de vapor
534 Presioacuten osmoacutetica
535 Propiedades coligativas en disoluciones de electrolitos
3
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
A la materia la podemos encontrar comuacutenmente en tres estados
de agregacioacuten soacutelido liacutequido y gas
El estado ldquoplasmardquo tambieacuten es posible aunque en la Tierra es muy minoritario no
asiacute en el resto del Universo
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
MATERIA integrada por un conjunto de
partiacuteculas (aacutetomos moleacuteculas iones)
dispuestas de forma diversa seguacuten la P y
T a que se sometan
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
ESTADO SOacuteLIDO
Presentan forma
definida
Son incompresibles no
cambian su volumen al
aplicar presioacuten
Aumentan su volumen
con la temperatura
Riacutegidos y duros
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
SOacuteLIDOS Y UNIONES INTERMOLECULARES
1 Los soacutelidos cristalinos o amorfos metales o metaloides tienen uniones intermoleculares fuertes (100 a 700 kJmol)
2 Las uniones muy fuertes definen una disposicioacuten fija y ordenada de las moleacuteculas o iones
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
ESTADO LIacuteQUIDO
No tienen forma definida adoptan la del recipiente
No alteran su volumen al comprimirlos
Aumentan su volumen con la temperatura
Pueden fluir
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
LIacuteQUIDOS Y UNIONES INTERMOLECULARES 1 Las uniones intermoleculares en los
liacutequidos son interacciones deacutebiles (15-70 kJmol) y hacen que los liacutequidos tomen la forma de los recipientes y que se puedan (a) intercalar objetos soacutelidos (efecto macroscoacutepico) y (b) dispersar otro tipo de moleacuteculas y formar disoluciones (efecto microscoacutepico)
2 En estado liacutequido las moleacuteculas son moacuteviles y los espacios intermoleculares son del orden del diaacutemetro molecular
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
ESTADO GASEOSO
No tienen forma definida se difunden ocupando todo el espacio disponible
Se pueden comprimir cambiando su volumen sin afectar su masa
Aumentan su volumen con la temperatura
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
1 Las moleacuteculas de los gases se mueven continuamente en forma rectiliacutenea y al azar e interaccionan al chocar
2 Las moleacuteculas ocupan una fraccioacuten muy pequentildea del volumen del gas (001-008 ) con una distancia intermolecular media es de 150-250 veces el diaacutemetro molecular
3 A baja temperatura o a alta presioacuten los dipolos moleculares llevan a la licuefaccioacuten de los gases La energiacutea cineacutetica de los gases es 2 kJmol a 100 K y 7 kJmol a 300 K y la energiacutea de la unioacuten intermolecular 2-4 kJmol
GASES Y ENERGIacuteAS
INTERMOLECULARES
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
LAS UNIONES INTERMOLECULARES DEFINEN EL
ESTADO FIacuteSICO DE LA MATERIA
GASES Uniones intermoleculares muy deacutebiles Para los gases ideales las fuerzas intermoleculares son nulas En los gases reales tienen valores de 2 ndash 4 kJmol (oxiacutegeno nitroacutegeno argoacuten)
LIacuteQUIDOS Uniones intermoleculares intermedias (15 ndash 70 kJmol) no tienen forma propia (mercurio bromo agua pentano) Admiten y dispersan a soacutelidos liacutequidos y gases Las dispersiones moleculares o ioacutenicas en los liacutequidos se denominan disoluciones
SOacuteLIDOS Uniones intermoleculares fuertes (100 ndash 700 kJmol) tienen forma propia y no son penetrables (metales sales hielo)
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los materiales pasan de un estado a otro por procesos fiacutesicos (temperatura y presioacuten) sin modificar su identidad quiacutemica
SOacuteLIDO LIacuteQUIDO GAS
PRESIOacuteN
TEMPERATURA
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los cambios en los estados de la materia se producen a presiones y temperaturas fijas y son propiedades de cada sustancia Por ejemplo 0 ordmC y 100 ordmC a 1013 kPa son las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten del agua
CALOR
TEMP
soacutelido
soacutelido-liacutequido liacutequido
liacutequido-gas gas
Variacioacuten a presioacuten constante de la temperatura con los aportes sucesivos de
calor para un sistema constituido inicialmente por una sustancia pura en
estado soacutelido
Tf
Te
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
1 A presioacuten definida las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten son constantes para cada sustancia
2 A presioacuten constante y mientras dura el cambio de estado la temperatura no variacutea
3 La cantidad de energiacutea a suministrar por cantidad de sustancia para que a presioacuten y temperatura determinadas se produzca un cambio de estado progresivo estaacute definida y se denomina ENTALPIacuteA DE FUSIOacuteN Y ENTALPIacuteA DE VAPORIZACIOacuteN
LAS SUSTANCIAS PURAS PRESENTAN IMPORTANTES
REGULARIDADES EN LOS PASOS EBULLICIOacuteN-
LICUEFACCIOacuteN Y FUSIOacuteN-SOLIDIFICACIOacuteN
PRESIOacuteN DE VAPOR
La presioacuten que ejercen en un
recinto cerrado las partiacuteculas de
vapor en equilibrio con su liacutequido
se denomina presioacuten de vapor del
liacutequido El valor depende de las
fuerzas intermoleculares en el
liacutequido y de la temperatura
La presioacuten de vapor aumenta con
la T porque al elevarse eacutesta la
cantidad de moleacuteculas que tienen
la energiacutea suficiente para escapar
del liacutequido aumenta La presioacuten de
vapor de equilibrio es la maacutexima
presioacuten que ejerce un liacutequido a una
determinada temperatura
De manera anaacuteloga se define la
presioacuten de vapor de un soacutelido
PRESIOacuteN DE VAPOR
PRESIOacuteN DE VAPOR
H2OhellipH2O Fuerzas polares intensas
CH3-CH2OHhelliphelliphelliphellipCH3CH2OH Fuerzas polares deacutebiles
CH3-O-CH3helliphelliphelliphelliphellipCH3-O-CH3 Fuerzas de Van der Waals
aumenta PV
mayor intensidad de las fuerzas
intermoleculares
- INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA PV
2
1 2 1
1 1ln vHP
P R T T
1T
log PV
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
FASE (F) Cada una de las partes homogeacuteneas de un sistema
diferenciadas fiacutesicamente y mecaacutenicamente separables
Las mezclas de gases siempre constituyen 1 uacutenica fase
En estado liacutequido existiraacuten tantas fases como sistemas inmiscibles
puedan formarse
En estado soacutelido existiraacuten tantas fases como sustancias puras
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (3 fases)
NO2 (g) CO2 (g) CH4 (g) (1 fase)
NaCl (aq) NaCl (s) (2 fases)
Hg Cl4C H2O (l) (3 fases)
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
COMPONENTE (C) elementos o compuestos quiacutemicos que entran a
formar un sistema
El nuacutemero de componentes se determina a partir de la relacioacuten
Componentes = especies quiacutemicas ndash nuacutemero de reacciones quiacutemicas que las ligan
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (1 componente)
Cl5P (g) Cl3P (g) Cl2 (g) (2 componentes)
CaCO3 (s) CO2 (g) OCa (s) (2componentes)
GRADOS DE
LIBERTAD (L)
nuacutemero de variables (temperatura presioacuten y composicioacuten) que se pueden variar independientemente sin que tenga lugar cambio de fase
Gibbs establecioacute una ecuacioacuten para relacionar el nuacutemero de fases componentes y grados de libertad de un sistema que se conoce como REGLA DE LAS FASES
REGLA DE LAS FASES
F + L = C + 2
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
Aplicable a todo sistema macroscoacutepico que se
encuentre en equilibrio y que el mismo dependa de
la P T y concentracioacuten
DIAGRAMAS DE FASES
Un diagrama de fases es una representacioacuten que describe las fases presentes en un sistema en funcioacuten de variables termodinaacutemicas (normalmente P y T)
DIAGRAMAS DE FASES
a) Para valores dados de P y T una sustancia pura se puede encontrar en 1 2 oacute 3 fases en equilibrio
b) En el punto criacutetico (Pc Tc) liacutequido y gas no pueden distingirse como fases separadas
c) Temperatura criacutetica La mayor temperatura a la que se puede condensar un gas
d) Presioacuten criacutetica La mayor presioacuten a la que ebulle un liacutequido cuando es calentado
e) Los fluidos supercriacuteticos son fases que combinan las propiedades de liacutequidos y gases
T
P
soacutelido
gas
liacutequido
fluido supercriacutetico
punto criacutetico
punto triple
TC
PC
DIAGRAMAS DE FASES
DIAGRAMA DE FASES DEL H2O
a) En el punto triple (H) soacutelido liacutequido y gas se encuentran en equilibrio Aquiacute el nuacutemero de grados de libertad del sistema es cero porque cualquier modificacioacuten (P oacute T) hariacutea imposible mantener ese equilibrio
b) En las curvas de fusioacuten (BH) vaporizacioacuten (CH) o sublimacioacuten (AH) son 2 las fases en equilibrio y el nuacutemero de grados de libertad es 1
c) Cuando el sistema lo constituye 1 fase los grados de libertad son 2
H
A
B
C
DIAGRAMAS DE FASES
(738 bar 311 ordmC)
DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
bull El CO2 supercriacutetico reuacutene las propiedades de un liacutequido (actuacutea como disolvente) y las de un gas (gran capacidad de difusioacuten)
bull Se emplea para extraer la cafeiacutena de los granos de cafeacute
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES
bull Es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias quiacutemicas siempre que el tamantildeo molecular de las partiacuteculas sea inferior a 10-9 m
bull Se llama mezcla coloidal cuando el tamantildeo de partiacutecula va de 10-9 m a 2 middot10-7 m
bull Se llama suspensioacuten cuando el tamantildeo de las partiacuteculas es del orden de 2 middot10-7 m
bull Los componentes de una disolucioacuten son
Soluto (se encuentra en menor proporcioacuten)
Disolvente (se encuentra en mayor proporcioacuten y es el medio de dispersioacuten)
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
3
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
A la materia la podemos encontrar comuacutenmente en tres estados
de agregacioacuten soacutelido liacutequido y gas
El estado ldquoplasmardquo tambieacuten es posible aunque en la Tierra es muy minoritario no
asiacute en el resto del Universo
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
MATERIA integrada por un conjunto de
partiacuteculas (aacutetomos moleacuteculas iones)
dispuestas de forma diversa seguacuten la P y
T a que se sometan
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
ESTADO SOacuteLIDO
Presentan forma
definida
Son incompresibles no
cambian su volumen al
aplicar presioacuten
Aumentan su volumen
con la temperatura
Riacutegidos y duros
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
SOacuteLIDOS Y UNIONES INTERMOLECULARES
1 Los soacutelidos cristalinos o amorfos metales o metaloides tienen uniones intermoleculares fuertes (100 a 700 kJmol)
2 Las uniones muy fuertes definen una disposicioacuten fija y ordenada de las moleacuteculas o iones
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
ESTADO LIacuteQUIDO
No tienen forma definida adoptan la del recipiente
No alteran su volumen al comprimirlos
Aumentan su volumen con la temperatura
Pueden fluir
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
LIacuteQUIDOS Y UNIONES INTERMOLECULARES 1 Las uniones intermoleculares en los
liacutequidos son interacciones deacutebiles (15-70 kJmol) y hacen que los liacutequidos tomen la forma de los recipientes y que se puedan (a) intercalar objetos soacutelidos (efecto macroscoacutepico) y (b) dispersar otro tipo de moleacuteculas y formar disoluciones (efecto microscoacutepico)
2 En estado liacutequido las moleacuteculas son moacuteviles y los espacios intermoleculares son del orden del diaacutemetro molecular
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
ESTADO GASEOSO
No tienen forma definida se difunden ocupando todo el espacio disponible
Se pueden comprimir cambiando su volumen sin afectar su masa
Aumentan su volumen con la temperatura
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
1 Las moleacuteculas de los gases se mueven continuamente en forma rectiliacutenea y al azar e interaccionan al chocar
2 Las moleacuteculas ocupan una fraccioacuten muy pequentildea del volumen del gas (001-008 ) con una distancia intermolecular media es de 150-250 veces el diaacutemetro molecular
3 A baja temperatura o a alta presioacuten los dipolos moleculares llevan a la licuefaccioacuten de los gases La energiacutea cineacutetica de los gases es 2 kJmol a 100 K y 7 kJmol a 300 K y la energiacutea de la unioacuten intermolecular 2-4 kJmol
GASES Y ENERGIacuteAS
INTERMOLECULARES
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
LAS UNIONES INTERMOLECULARES DEFINEN EL
ESTADO FIacuteSICO DE LA MATERIA
GASES Uniones intermoleculares muy deacutebiles Para los gases ideales las fuerzas intermoleculares son nulas En los gases reales tienen valores de 2 ndash 4 kJmol (oxiacutegeno nitroacutegeno argoacuten)
LIacuteQUIDOS Uniones intermoleculares intermedias (15 ndash 70 kJmol) no tienen forma propia (mercurio bromo agua pentano) Admiten y dispersan a soacutelidos liacutequidos y gases Las dispersiones moleculares o ioacutenicas en los liacutequidos se denominan disoluciones
SOacuteLIDOS Uniones intermoleculares fuertes (100 ndash 700 kJmol) tienen forma propia y no son penetrables (metales sales hielo)
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los materiales pasan de un estado a otro por procesos fiacutesicos (temperatura y presioacuten) sin modificar su identidad quiacutemica
SOacuteLIDO LIacuteQUIDO GAS
PRESIOacuteN
TEMPERATURA
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los cambios en los estados de la materia se producen a presiones y temperaturas fijas y son propiedades de cada sustancia Por ejemplo 0 ordmC y 100 ordmC a 1013 kPa son las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten del agua
CALOR
TEMP
soacutelido
soacutelido-liacutequido liacutequido
liacutequido-gas gas
Variacioacuten a presioacuten constante de la temperatura con los aportes sucesivos de
calor para un sistema constituido inicialmente por una sustancia pura en
estado soacutelido
Tf
Te
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
1 A presioacuten definida las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten son constantes para cada sustancia
2 A presioacuten constante y mientras dura el cambio de estado la temperatura no variacutea
3 La cantidad de energiacutea a suministrar por cantidad de sustancia para que a presioacuten y temperatura determinadas se produzca un cambio de estado progresivo estaacute definida y se denomina ENTALPIacuteA DE FUSIOacuteN Y ENTALPIacuteA DE VAPORIZACIOacuteN
LAS SUSTANCIAS PURAS PRESENTAN IMPORTANTES
REGULARIDADES EN LOS PASOS EBULLICIOacuteN-
LICUEFACCIOacuteN Y FUSIOacuteN-SOLIDIFICACIOacuteN
PRESIOacuteN DE VAPOR
La presioacuten que ejercen en un
recinto cerrado las partiacuteculas de
vapor en equilibrio con su liacutequido
se denomina presioacuten de vapor del
liacutequido El valor depende de las
fuerzas intermoleculares en el
liacutequido y de la temperatura
La presioacuten de vapor aumenta con
la T porque al elevarse eacutesta la
cantidad de moleacuteculas que tienen
la energiacutea suficiente para escapar
del liacutequido aumenta La presioacuten de
vapor de equilibrio es la maacutexima
presioacuten que ejerce un liacutequido a una
determinada temperatura
De manera anaacuteloga se define la
presioacuten de vapor de un soacutelido
PRESIOacuteN DE VAPOR
PRESIOacuteN DE VAPOR
H2OhellipH2O Fuerzas polares intensas
CH3-CH2OHhelliphelliphelliphellipCH3CH2OH Fuerzas polares deacutebiles
CH3-O-CH3helliphelliphelliphelliphellipCH3-O-CH3 Fuerzas de Van der Waals
aumenta PV
mayor intensidad de las fuerzas
intermoleculares
- INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA PV
2
1 2 1
1 1ln vHP
P R T T
1T
log PV
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
FASE (F) Cada una de las partes homogeacuteneas de un sistema
diferenciadas fiacutesicamente y mecaacutenicamente separables
Las mezclas de gases siempre constituyen 1 uacutenica fase
En estado liacutequido existiraacuten tantas fases como sistemas inmiscibles
puedan formarse
En estado soacutelido existiraacuten tantas fases como sustancias puras
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (3 fases)
NO2 (g) CO2 (g) CH4 (g) (1 fase)
NaCl (aq) NaCl (s) (2 fases)
Hg Cl4C H2O (l) (3 fases)
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
COMPONENTE (C) elementos o compuestos quiacutemicos que entran a
formar un sistema
El nuacutemero de componentes se determina a partir de la relacioacuten
Componentes = especies quiacutemicas ndash nuacutemero de reacciones quiacutemicas que las ligan
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (1 componente)
Cl5P (g) Cl3P (g) Cl2 (g) (2 componentes)
CaCO3 (s) CO2 (g) OCa (s) (2componentes)
GRADOS DE
LIBERTAD (L)
nuacutemero de variables (temperatura presioacuten y composicioacuten) que se pueden variar independientemente sin que tenga lugar cambio de fase
Gibbs establecioacute una ecuacioacuten para relacionar el nuacutemero de fases componentes y grados de libertad de un sistema que se conoce como REGLA DE LAS FASES
REGLA DE LAS FASES
F + L = C + 2
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
Aplicable a todo sistema macroscoacutepico que se
encuentre en equilibrio y que el mismo dependa de
la P T y concentracioacuten
DIAGRAMAS DE FASES
Un diagrama de fases es una representacioacuten que describe las fases presentes en un sistema en funcioacuten de variables termodinaacutemicas (normalmente P y T)
DIAGRAMAS DE FASES
a) Para valores dados de P y T una sustancia pura se puede encontrar en 1 2 oacute 3 fases en equilibrio
b) En el punto criacutetico (Pc Tc) liacutequido y gas no pueden distingirse como fases separadas
c) Temperatura criacutetica La mayor temperatura a la que se puede condensar un gas
d) Presioacuten criacutetica La mayor presioacuten a la que ebulle un liacutequido cuando es calentado
e) Los fluidos supercriacuteticos son fases que combinan las propiedades de liacutequidos y gases
T
P
soacutelido
gas
liacutequido
fluido supercriacutetico
punto criacutetico
punto triple
TC
PC
DIAGRAMAS DE FASES
DIAGRAMA DE FASES DEL H2O
a) En el punto triple (H) soacutelido liacutequido y gas se encuentran en equilibrio Aquiacute el nuacutemero de grados de libertad del sistema es cero porque cualquier modificacioacuten (P oacute T) hariacutea imposible mantener ese equilibrio
b) En las curvas de fusioacuten (BH) vaporizacioacuten (CH) o sublimacioacuten (AH) son 2 las fases en equilibrio y el nuacutemero de grados de libertad es 1
c) Cuando el sistema lo constituye 1 fase los grados de libertad son 2
H
A
B
C
DIAGRAMAS DE FASES
(738 bar 311 ordmC)
DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
bull El CO2 supercriacutetico reuacutene las propiedades de un liacutequido (actuacutea como disolvente) y las de un gas (gran capacidad de difusioacuten)
bull Se emplea para extraer la cafeiacutena de los granos de cafeacute
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES
bull Es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias quiacutemicas siempre que el tamantildeo molecular de las partiacuteculas sea inferior a 10-9 m
bull Se llama mezcla coloidal cuando el tamantildeo de partiacutecula va de 10-9 m a 2 middot10-7 m
bull Se llama suspensioacuten cuando el tamantildeo de las partiacuteculas es del orden de 2 middot10-7 m
bull Los componentes de una disolucioacuten son
Soluto (se encuentra en menor proporcioacuten)
Disolvente (se encuentra en mayor proporcioacuten y es el medio de dispersioacuten)
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
MATERIA integrada por un conjunto de
partiacuteculas (aacutetomos moleacuteculas iones)
dispuestas de forma diversa seguacuten la P y
T a que se sometan
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
ESTADO SOacuteLIDO
Presentan forma
definida
Son incompresibles no
cambian su volumen al
aplicar presioacuten
Aumentan su volumen
con la temperatura
Riacutegidos y duros
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
SOacuteLIDOS Y UNIONES INTERMOLECULARES
1 Los soacutelidos cristalinos o amorfos metales o metaloides tienen uniones intermoleculares fuertes (100 a 700 kJmol)
2 Las uniones muy fuertes definen una disposicioacuten fija y ordenada de las moleacuteculas o iones
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
ESTADO LIacuteQUIDO
No tienen forma definida adoptan la del recipiente
No alteran su volumen al comprimirlos
Aumentan su volumen con la temperatura
Pueden fluir
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
LIacuteQUIDOS Y UNIONES INTERMOLECULARES 1 Las uniones intermoleculares en los
liacutequidos son interacciones deacutebiles (15-70 kJmol) y hacen que los liacutequidos tomen la forma de los recipientes y que se puedan (a) intercalar objetos soacutelidos (efecto macroscoacutepico) y (b) dispersar otro tipo de moleacuteculas y formar disoluciones (efecto microscoacutepico)
2 En estado liacutequido las moleacuteculas son moacuteviles y los espacios intermoleculares son del orden del diaacutemetro molecular
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
ESTADO GASEOSO
No tienen forma definida se difunden ocupando todo el espacio disponible
Se pueden comprimir cambiando su volumen sin afectar su masa
Aumentan su volumen con la temperatura
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
1 Las moleacuteculas de los gases se mueven continuamente en forma rectiliacutenea y al azar e interaccionan al chocar
2 Las moleacuteculas ocupan una fraccioacuten muy pequentildea del volumen del gas (001-008 ) con una distancia intermolecular media es de 150-250 veces el diaacutemetro molecular
3 A baja temperatura o a alta presioacuten los dipolos moleculares llevan a la licuefaccioacuten de los gases La energiacutea cineacutetica de los gases es 2 kJmol a 100 K y 7 kJmol a 300 K y la energiacutea de la unioacuten intermolecular 2-4 kJmol
GASES Y ENERGIacuteAS
INTERMOLECULARES
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
LAS UNIONES INTERMOLECULARES DEFINEN EL
ESTADO FIacuteSICO DE LA MATERIA
GASES Uniones intermoleculares muy deacutebiles Para los gases ideales las fuerzas intermoleculares son nulas En los gases reales tienen valores de 2 ndash 4 kJmol (oxiacutegeno nitroacutegeno argoacuten)
LIacuteQUIDOS Uniones intermoleculares intermedias (15 ndash 70 kJmol) no tienen forma propia (mercurio bromo agua pentano) Admiten y dispersan a soacutelidos liacutequidos y gases Las dispersiones moleculares o ioacutenicas en los liacutequidos se denominan disoluciones
SOacuteLIDOS Uniones intermoleculares fuertes (100 ndash 700 kJmol) tienen forma propia y no son penetrables (metales sales hielo)
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los materiales pasan de un estado a otro por procesos fiacutesicos (temperatura y presioacuten) sin modificar su identidad quiacutemica
SOacuteLIDO LIacuteQUIDO GAS
PRESIOacuteN
TEMPERATURA
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los cambios en los estados de la materia se producen a presiones y temperaturas fijas y son propiedades de cada sustancia Por ejemplo 0 ordmC y 100 ordmC a 1013 kPa son las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten del agua
CALOR
TEMP
soacutelido
soacutelido-liacutequido liacutequido
liacutequido-gas gas
Variacioacuten a presioacuten constante de la temperatura con los aportes sucesivos de
calor para un sistema constituido inicialmente por una sustancia pura en
estado soacutelido
Tf
Te
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
1 A presioacuten definida las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten son constantes para cada sustancia
2 A presioacuten constante y mientras dura el cambio de estado la temperatura no variacutea
3 La cantidad de energiacutea a suministrar por cantidad de sustancia para que a presioacuten y temperatura determinadas se produzca un cambio de estado progresivo estaacute definida y se denomina ENTALPIacuteA DE FUSIOacuteN Y ENTALPIacuteA DE VAPORIZACIOacuteN
LAS SUSTANCIAS PURAS PRESENTAN IMPORTANTES
REGULARIDADES EN LOS PASOS EBULLICIOacuteN-
LICUEFACCIOacuteN Y FUSIOacuteN-SOLIDIFICACIOacuteN
PRESIOacuteN DE VAPOR
La presioacuten que ejercen en un
recinto cerrado las partiacuteculas de
vapor en equilibrio con su liacutequido
se denomina presioacuten de vapor del
liacutequido El valor depende de las
fuerzas intermoleculares en el
liacutequido y de la temperatura
La presioacuten de vapor aumenta con
la T porque al elevarse eacutesta la
cantidad de moleacuteculas que tienen
la energiacutea suficiente para escapar
del liacutequido aumenta La presioacuten de
vapor de equilibrio es la maacutexima
presioacuten que ejerce un liacutequido a una
determinada temperatura
De manera anaacuteloga se define la
presioacuten de vapor de un soacutelido
PRESIOacuteN DE VAPOR
PRESIOacuteN DE VAPOR
H2OhellipH2O Fuerzas polares intensas
CH3-CH2OHhelliphelliphelliphellipCH3CH2OH Fuerzas polares deacutebiles
CH3-O-CH3helliphelliphelliphelliphellipCH3-O-CH3 Fuerzas de Van der Waals
aumenta PV
mayor intensidad de las fuerzas
intermoleculares
- INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA PV
2
1 2 1
1 1ln vHP
P R T T
1T
log PV
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
FASE (F) Cada una de las partes homogeacuteneas de un sistema
diferenciadas fiacutesicamente y mecaacutenicamente separables
Las mezclas de gases siempre constituyen 1 uacutenica fase
En estado liacutequido existiraacuten tantas fases como sistemas inmiscibles
puedan formarse
En estado soacutelido existiraacuten tantas fases como sustancias puras
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (3 fases)
NO2 (g) CO2 (g) CH4 (g) (1 fase)
NaCl (aq) NaCl (s) (2 fases)
Hg Cl4C H2O (l) (3 fases)
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
COMPONENTE (C) elementos o compuestos quiacutemicos que entran a
formar un sistema
El nuacutemero de componentes se determina a partir de la relacioacuten
Componentes = especies quiacutemicas ndash nuacutemero de reacciones quiacutemicas que las ligan
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (1 componente)
Cl5P (g) Cl3P (g) Cl2 (g) (2 componentes)
CaCO3 (s) CO2 (g) OCa (s) (2componentes)
GRADOS DE
LIBERTAD (L)
nuacutemero de variables (temperatura presioacuten y composicioacuten) que se pueden variar independientemente sin que tenga lugar cambio de fase
Gibbs establecioacute una ecuacioacuten para relacionar el nuacutemero de fases componentes y grados de libertad de un sistema que se conoce como REGLA DE LAS FASES
REGLA DE LAS FASES
F + L = C + 2
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
Aplicable a todo sistema macroscoacutepico que se
encuentre en equilibrio y que el mismo dependa de
la P T y concentracioacuten
DIAGRAMAS DE FASES
Un diagrama de fases es una representacioacuten que describe las fases presentes en un sistema en funcioacuten de variables termodinaacutemicas (normalmente P y T)
DIAGRAMAS DE FASES
a) Para valores dados de P y T una sustancia pura se puede encontrar en 1 2 oacute 3 fases en equilibrio
b) En el punto criacutetico (Pc Tc) liacutequido y gas no pueden distingirse como fases separadas
c) Temperatura criacutetica La mayor temperatura a la que se puede condensar un gas
d) Presioacuten criacutetica La mayor presioacuten a la que ebulle un liacutequido cuando es calentado
e) Los fluidos supercriacuteticos son fases que combinan las propiedades de liacutequidos y gases
T
P
soacutelido
gas
liacutequido
fluido supercriacutetico
punto criacutetico
punto triple
TC
PC
DIAGRAMAS DE FASES
DIAGRAMA DE FASES DEL H2O
a) En el punto triple (H) soacutelido liacutequido y gas se encuentran en equilibrio Aquiacute el nuacutemero de grados de libertad del sistema es cero porque cualquier modificacioacuten (P oacute T) hariacutea imposible mantener ese equilibrio
b) En las curvas de fusioacuten (BH) vaporizacioacuten (CH) o sublimacioacuten (AH) son 2 las fases en equilibrio y el nuacutemero de grados de libertad es 1
c) Cuando el sistema lo constituye 1 fase los grados de libertad son 2
H
A
B
C
DIAGRAMAS DE FASES
(738 bar 311 ordmC)
DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
bull El CO2 supercriacutetico reuacutene las propiedades de un liacutequido (actuacutea como disolvente) y las de un gas (gran capacidad de difusioacuten)
bull Se emplea para extraer la cafeiacutena de los granos de cafeacute
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES
bull Es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias quiacutemicas siempre que el tamantildeo molecular de las partiacuteculas sea inferior a 10-9 m
bull Se llama mezcla coloidal cuando el tamantildeo de partiacutecula va de 10-9 m a 2 middot10-7 m
bull Se llama suspensioacuten cuando el tamantildeo de las partiacuteculas es del orden de 2 middot10-7 m
bull Los componentes de una disolucioacuten son
Soluto (se encuentra en menor proporcioacuten)
Disolvente (se encuentra en mayor proporcioacuten y es el medio de dispersioacuten)
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
ESTADO SOacuteLIDO
Presentan forma
definida
Son incompresibles no
cambian su volumen al
aplicar presioacuten
Aumentan su volumen
con la temperatura
Riacutegidos y duros
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
SOacuteLIDOS Y UNIONES INTERMOLECULARES
1 Los soacutelidos cristalinos o amorfos metales o metaloides tienen uniones intermoleculares fuertes (100 a 700 kJmol)
2 Las uniones muy fuertes definen una disposicioacuten fija y ordenada de las moleacuteculas o iones
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
ESTADO LIacuteQUIDO
No tienen forma definida adoptan la del recipiente
No alteran su volumen al comprimirlos
Aumentan su volumen con la temperatura
Pueden fluir
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
LIacuteQUIDOS Y UNIONES INTERMOLECULARES 1 Las uniones intermoleculares en los
liacutequidos son interacciones deacutebiles (15-70 kJmol) y hacen que los liacutequidos tomen la forma de los recipientes y que se puedan (a) intercalar objetos soacutelidos (efecto macroscoacutepico) y (b) dispersar otro tipo de moleacuteculas y formar disoluciones (efecto microscoacutepico)
2 En estado liacutequido las moleacuteculas son moacuteviles y los espacios intermoleculares son del orden del diaacutemetro molecular
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
ESTADO GASEOSO
No tienen forma definida se difunden ocupando todo el espacio disponible
Se pueden comprimir cambiando su volumen sin afectar su masa
Aumentan su volumen con la temperatura
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
1 Las moleacuteculas de los gases se mueven continuamente en forma rectiliacutenea y al azar e interaccionan al chocar
2 Las moleacuteculas ocupan una fraccioacuten muy pequentildea del volumen del gas (001-008 ) con una distancia intermolecular media es de 150-250 veces el diaacutemetro molecular
3 A baja temperatura o a alta presioacuten los dipolos moleculares llevan a la licuefaccioacuten de los gases La energiacutea cineacutetica de los gases es 2 kJmol a 100 K y 7 kJmol a 300 K y la energiacutea de la unioacuten intermolecular 2-4 kJmol
GASES Y ENERGIacuteAS
INTERMOLECULARES
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
LAS UNIONES INTERMOLECULARES DEFINEN EL
ESTADO FIacuteSICO DE LA MATERIA
GASES Uniones intermoleculares muy deacutebiles Para los gases ideales las fuerzas intermoleculares son nulas En los gases reales tienen valores de 2 ndash 4 kJmol (oxiacutegeno nitroacutegeno argoacuten)
LIacuteQUIDOS Uniones intermoleculares intermedias (15 ndash 70 kJmol) no tienen forma propia (mercurio bromo agua pentano) Admiten y dispersan a soacutelidos liacutequidos y gases Las dispersiones moleculares o ioacutenicas en los liacutequidos se denominan disoluciones
SOacuteLIDOS Uniones intermoleculares fuertes (100 ndash 700 kJmol) tienen forma propia y no son penetrables (metales sales hielo)
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los materiales pasan de un estado a otro por procesos fiacutesicos (temperatura y presioacuten) sin modificar su identidad quiacutemica
SOacuteLIDO LIacuteQUIDO GAS
PRESIOacuteN
TEMPERATURA
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los cambios en los estados de la materia se producen a presiones y temperaturas fijas y son propiedades de cada sustancia Por ejemplo 0 ordmC y 100 ordmC a 1013 kPa son las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten del agua
CALOR
TEMP
soacutelido
soacutelido-liacutequido liacutequido
liacutequido-gas gas
Variacioacuten a presioacuten constante de la temperatura con los aportes sucesivos de
calor para un sistema constituido inicialmente por una sustancia pura en
estado soacutelido
Tf
Te
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
1 A presioacuten definida las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten son constantes para cada sustancia
2 A presioacuten constante y mientras dura el cambio de estado la temperatura no variacutea
3 La cantidad de energiacutea a suministrar por cantidad de sustancia para que a presioacuten y temperatura determinadas se produzca un cambio de estado progresivo estaacute definida y se denomina ENTALPIacuteA DE FUSIOacuteN Y ENTALPIacuteA DE VAPORIZACIOacuteN
LAS SUSTANCIAS PURAS PRESENTAN IMPORTANTES
REGULARIDADES EN LOS PASOS EBULLICIOacuteN-
LICUEFACCIOacuteN Y FUSIOacuteN-SOLIDIFICACIOacuteN
PRESIOacuteN DE VAPOR
La presioacuten que ejercen en un
recinto cerrado las partiacuteculas de
vapor en equilibrio con su liacutequido
se denomina presioacuten de vapor del
liacutequido El valor depende de las
fuerzas intermoleculares en el
liacutequido y de la temperatura
La presioacuten de vapor aumenta con
la T porque al elevarse eacutesta la
cantidad de moleacuteculas que tienen
la energiacutea suficiente para escapar
del liacutequido aumenta La presioacuten de
vapor de equilibrio es la maacutexima
presioacuten que ejerce un liacutequido a una
determinada temperatura
De manera anaacuteloga se define la
presioacuten de vapor de un soacutelido
PRESIOacuteN DE VAPOR
PRESIOacuteN DE VAPOR
H2OhellipH2O Fuerzas polares intensas
CH3-CH2OHhelliphelliphelliphellipCH3CH2OH Fuerzas polares deacutebiles
CH3-O-CH3helliphelliphelliphelliphellipCH3-O-CH3 Fuerzas de Van der Waals
aumenta PV
mayor intensidad de las fuerzas
intermoleculares
- INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA PV
2
1 2 1
1 1ln vHP
P R T T
1T
log PV
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
FASE (F) Cada una de las partes homogeacuteneas de un sistema
diferenciadas fiacutesicamente y mecaacutenicamente separables
Las mezclas de gases siempre constituyen 1 uacutenica fase
En estado liacutequido existiraacuten tantas fases como sistemas inmiscibles
puedan formarse
En estado soacutelido existiraacuten tantas fases como sustancias puras
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (3 fases)
NO2 (g) CO2 (g) CH4 (g) (1 fase)
NaCl (aq) NaCl (s) (2 fases)
Hg Cl4C H2O (l) (3 fases)
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
COMPONENTE (C) elementos o compuestos quiacutemicos que entran a
formar un sistema
El nuacutemero de componentes se determina a partir de la relacioacuten
Componentes = especies quiacutemicas ndash nuacutemero de reacciones quiacutemicas que las ligan
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (1 componente)
Cl5P (g) Cl3P (g) Cl2 (g) (2 componentes)
CaCO3 (s) CO2 (g) OCa (s) (2componentes)
GRADOS DE
LIBERTAD (L)
nuacutemero de variables (temperatura presioacuten y composicioacuten) que se pueden variar independientemente sin que tenga lugar cambio de fase
Gibbs establecioacute una ecuacioacuten para relacionar el nuacutemero de fases componentes y grados de libertad de un sistema que se conoce como REGLA DE LAS FASES
REGLA DE LAS FASES
F + L = C + 2
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
Aplicable a todo sistema macroscoacutepico que se
encuentre en equilibrio y que el mismo dependa de
la P T y concentracioacuten
DIAGRAMAS DE FASES
Un diagrama de fases es una representacioacuten que describe las fases presentes en un sistema en funcioacuten de variables termodinaacutemicas (normalmente P y T)
DIAGRAMAS DE FASES
a) Para valores dados de P y T una sustancia pura se puede encontrar en 1 2 oacute 3 fases en equilibrio
b) En el punto criacutetico (Pc Tc) liacutequido y gas no pueden distingirse como fases separadas
c) Temperatura criacutetica La mayor temperatura a la que se puede condensar un gas
d) Presioacuten criacutetica La mayor presioacuten a la que ebulle un liacutequido cuando es calentado
e) Los fluidos supercriacuteticos son fases que combinan las propiedades de liacutequidos y gases
T
P
soacutelido
gas
liacutequido
fluido supercriacutetico
punto criacutetico
punto triple
TC
PC
DIAGRAMAS DE FASES
DIAGRAMA DE FASES DEL H2O
a) En el punto triple (H) soacutelido liacutequido y gas se encuentran en equilibrio Aquiacute el nuacutemero de grados de libertad del sistema es cero porque cualquier modificacioacuten (P oacute T) hariacutea imposible mantener ese equilibrio
b) En las curvas de fusioacuten (BH) vaporizacioacuten (CH) o sublimacioacuten (AH) son 2 las fases en equilibrio y el nuacutemero de grados de libertad es 1
c) Cuando el sistema lo constituye 1 fase los grados de libertad son 2
H
A
B
C
DIAGRAMAS DE FASES
(738 bar 311 ordmC)
DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
bull El CO2 supercriacutetico reuacutene las propiedades de un liacutequido (actuacutea como disolvente) y las de un gas (gran capacidad de difusioacuten)
bull Se emplea para extraer la cafeiacutena de los granos de cafeacute
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES
bull Es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias quiacutemicas siempre que el tamantildeo molecular de las partiacuteculas sea inferior a 10-9 m
bull Se llama mezcla coloidal cuando el tamantildeo de partiacutecula va de 10-9 m a 2 middot10-7 m
bull Se llama suspensioacuten cuando el tamantildeo de las partiacuteculas es del orden de 2 middot10-7 m
bull Los componentes de una disolucioacuten son
Soluto (se encuentra en menor proporcioacuten)
Disolvente (se encuentra en mayor proporcioacuten y es el medio de dispersioacuten)
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
SOacuteLIDOS Y UNIONES INTERMOLECULARES
1 Los soacutelidos cristalinos o amorfos metales o metaloides tienen uniones intermoleculares fuertes (100 a 700 kJmol)
2 Las uniones muy fuertes definen una disposicioacuten fija y ordenada de las moleacuteculas o iones
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
ESTADO LIacuteQUIDO
No tienen forma definida adoptan la del recipiente
No alteran su volumen al comprimirlos
Aumentan su volumen con la temperatura
Pueden fluir
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
LIacuteQUIDOS Y UNIONES INTERMOLECULARES 1 Las uniones intermoleculares en los
liacutequidos son interacciones deacutebiles (15-70 kJmol) y hacen que los liacutequidos tomen la forma de los recipientes y que se puedan (a) intercalar objetos soacutelidos (efecto macroscoacutepico) y (b) dispersar otro tipo de moleacuteculas y formar disoluciones (efecto microscoacutepico)
2 En estado liacutequido las moleacuteculas son moacuteviles y los espacios intermoleculares son del orden del diaacutemetro molecular
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
ESTADO GASEOSO
No tienen forma definida se difunden ocupando todo el espacio disponible
Se pueden comprimir cambiando su volumen sin afectar su masa
Aumentan su volumen con la temperatura
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
1 Las moleacuteculas de los gases se mueven continuamente en forma rectiliacutenea y al azar e interaccionan al chocar
2 Las moleacuteculas ocupan una fraccioacuten muy pequentildea del volumen del gas (001-008 ) con una distancia intermolecular media es de 150-250 veces el diaacutemetro molecular
3 A baja temperatura o a alta presioacuten los dipolos moleculares llevan a la licuefaccioacuten de los gases La energiacutea cineacutetica de los gases es 2 kJmol a 100 K y 7 kJmol a 300 K y la energiacutea de la unioacuten intermolecular 2-4 kJmol
GASES Y ENERGIacuteAS
INTERMOLECULARES
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
LAS UNIONES INTERMOLECULARES DEFINEN EL
ESTADO FIacuteSICO DE LA MATERIA
GASES Uniones intermoleculares muy deacutebiles Para los gases ideales las fuerzas intermoleculares son nulas En los gases reales tienen valores de 2 ndash 4 kJmol (oxiacutegeno nitroacutegeno argoacuten)
LIacuteQUIDOS Uniones intermoleculares intermedias (15 ndash 70 kJmol) no tienen forma propia (mercurio bromo agua pentano) Admiten y dispersan a soacutelidos liacutequidos y gases Las dispersiones moleculares o ioacutenicas en los liacutequidos se denominan disoluciones
SOacuteLIDOS Uniones intermoleculares fuertes (100 ndash 700 kJmol) tienen forma propia y no son penetrables (metales sales hielo)
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los materiales pasan de un estado a otro por procesos fiacutesicos (temperatura y presioacuten) sin modificar su identidad quiacutemica
SOacuteLIDO LIacuteQUIDO GAS
PRESIOacuteN
TEMPERATURA
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los cambios en los estados de la materia se producen a presiones y temperaturas fijas y son propiedades de cada sustancia Por ejemplo 0 ordmC y 100 ordmC a 1013 kPa son las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten del agua
CALOR
TEMP
soacutelido
soacutelido-liacutequido liacutequido
liacutequido-gas gas
Variacioacuten a presioacuten constante de la temperatura con los aportes sucesivos de
calor para un sistema constituido inicialmente por una sustancia pura en
estado soacutelido
Tf
Te
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
1 A presioacuten definida las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten son constantes para cada sustancia
2 A presioacuten constante y mientras dura el cambio de estado la temperatura no variacutea
3 La cantidad de energiacutea a suministrar por cantidad de sustancia para que a presioacuten y temperatura determinadas se produzca un cambio de estado progresivo estaacute definida y se denomina ENTALPIacuteA DE FUSIOacuteN Y ENTALPIacuteA DE VAPORIZACIOacuteN
LAS SUSTANCIAS PURAS PRESENTAN IMPORTANTES
REGULARIDADES EN LOS PASOS EBULLICIOacuteN-
LICUEFACCIOacuteN Y FUSIOacuteN-SOLIDIFICACIOacuteN
PRESIOacuteN DE VAPOR
La presioacuten que ejercen en un
recinto cerrado las partiacuteculas de
vapor en equilibrio con su liacutequido
se denomina presioacuten de vapor del
liacutequido El valor depende de las
fuerzas intermoleculares en el
liacutequido y de la temperatura
La presioacuten de vapor aumenta con
la T porque al elevarse eacutesta la
cantidad de moleacuteculas que tienen
la energiacutea suficiente para escapar
del liacutequido aumenta La presioacuten de
vapor de equilibrio es la maacutexima
presioacuten que ejerce un liacutequido a una
determinada temperatura
De manera anaacuteloga se define la
presioacuten de vapor de un soacutelido
PRESIOacuteN DE VAPOR
PRESIOacuteN DE VAPOR
H2OhellipH2O Fuerzas polares intensas
CH3-CH2OHhelliphelliphelliphellipCH3CH2OH Fuerzas polares deacutebiles
CH3-O-CH3helliphelliphelliphelliphellipCH3-O-CH3 Fuerzas de Van der Waals
aumenta PV
mayor intensidad de las fuerzas
intermoleculares
- INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA PV
2
1 2 1
1 1ln vHP
P R T T
1T
log PV
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
FASE (F) Cada una de las partes homogeacuteneas de un sistema
diferenciadas fiacutesicamente y mecaacutenicamente separables
Las mezclas de gases siempre constituyen 1 uacutenica fase
En estado liacutequido existiraacuten tantas fases como sistemas inmiscibles
puedan formarse
En estado soacutelido existiraacuten tantas fases como sustancias puras
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (3 fases)
NO2 (g) CO2 (g) CH4 (g) (1 fase)
NaCl (aq) NaCl (s) (2 fases)
Hg Cl4C H2O (l) (3 fases)
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
COMPONENTE (C) elementos o compuestos quiacutemicos que entran a
formar un sistema
El nuacutemero de componentes se determina a partir de la relacioacuten
Componentes = especies quiacutemicas ndash nuacutemero de reacciones quiacutemicas que las ligan
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (1 componente)
Cl5P (g) Cl3P (g) Cl2 (g) (2 componentes)
CaCO3 (s) CO2 (g) OCa (s) (2componentes)
GRADOS DE
LIBERTAD (L)
nuacutemero de variables (temperatura presioacuten y composicioacuten) que se pueden variar independientemente sin que tenga lugar cambio de fase
Gibbs establecioacute una ecuacioacuten para relacionar el nuacutemero de fases componentes y grados de libertad de un sistema que se conoce como REGLA DE LAS FASES
REGLA DE LAS FASES
F + L = C + 2
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
Aplicable a todo sistema macroscoacutepico que se
encuentre en equilibrio y que el mismo dependa de
la P T y concentracioacuten
DIAGRAMAS DE FASES
Un diagrama de fases es una representacioacuten que describe las fases presentes en un sistema en funcioacuten de variables termodinaacutemicas (normalmente P y T)
DIAGRAMAS DE FASES
a) Para valores dados de P y T una sustancia pura se puede encontrar en 1 2 oacute 3 fases en equilibrio
b) En el punto criacutetico (Pc Tc) liacutequido y gas no pueden distingirse como fases separadas
c) Temperatura criacutetica La mayor temperatura a la que se puede condensar un gas
d) Presioacuten criacutetica La mayor presioacuten a la que ebulle un liacutequido cuando es calentado
e) Los fluidos supercriacuteticos son fases que combinan las propiedades de liacutequidos y gases
T
P
soacutelido
gas
liacutequido
fluido supercriacutetico
punto criacutetico
punto triple
TC
PC
DIAGRAMAS DE FASES
DIAGRAMA DE FASES DEL H2O
a) En el punto triple (H) soacutelido liacutequido y gas se encuentran en equilibrio Aquiacute el nuacutemero de grados de libertad del sistema es cero porque cualquier modificacioacuten (P oacute T) hariacutea imposible mantener ese equilibrio
b) En las curvas de fusioacuten (BH) vaporizacioacuten (CH) o sublimacioacuten (AH) son 2 las fases en equilibrio y el nuacutemero de grados de libertad es 1
c) Cuando el sistema lo constituye 1 fase los grados de libertad son 2
H
A
B
C
DIAGRAMAS DE FASES
(738 bar 311 ordmC)
DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
bull El CO2 supercriacutetico reuacutene las propiedades de un liacutequido (actuacutea como disolvente) y las de un gas (gran capacidad de difusioacuten)
bull Se emplea para extraer la cafeiacutena de los granos de cafeacute
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES
bull Es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias quiacutemicas siempre que el tamantildeo molecular de las partiacuteculas sea inferior a 10-9 m
bull Se llama mezcla coloidal cuando el tamantildeo de partiacutecula va de 10-9 m a 2 middot10-7 m
bull Se llama suspensioacuten cuando el tamantildeo de las partiacuteculas es del orden de 2 middot10-7 m
bull Los componentes de una disolucioacuten son
Soluto (se encuentra en menor proporcioacuten)
Disolvente (se encuentra en mayor proporcioacuten y es el medio de dispersioacuten)
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
ESTADO LIacuteQUIDO
No tienen forma definida adoptan la del recipiente
No alteran su volumen al comprimirlos
Aumentan su volumen con la temperatura
Pueden fluir
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
LIacuteQUIDOS Y UNIONES INTERMOLECULARES 1 Las uniones intermoleculares en los
liacutequidos son interacciones deacutebiles (15-70 kJmol) y hacen que los liacutequidos tomen la forma de los recipientes y que se puedan (a) intercalar objetos soacutelidos (efecto macroscoacutepico) y (b) dispersar otro tipo de moleacuteculas y formar disoluciones (efecto microscoacutepico)
2 En estado liacutequido las moleacuteculas son moacuteviles y los espacios intermoleculares son del orden del diaacutemetro molecular
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
ESTADO GASEOSO
No tienen forma definida se difunden ocupando todo el espacio disponible
Se pueden comprimir cambiando su volumen sin afectar su masa
Aumentan su volumen con la temperatura
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
1 Las moleacuteculas de los gases se mueven continuamente en forma rectiliacutenea y al azar e interaccionan al chocar
2 Las moleacuteculas ocupan una fraccioacuten muy pequentildea del volumen del gas (001-008 ) con una distancia intermolecular media es de 150-250 veces el diaacutemetro molecular
3 A baja temperatura o a alta presioacuten los dipolos moleculares llevan a la licuefaccioacuten de los gases La energiacutea cineacutetica de los gases es 2 kJmol a 100 K y 7 kJmol a 300 K y la energiacutea de la unioacuten intermolecular 2-4 kJmol
GASES Y ENERGIacuteAS
INTERMOLECULARES
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
LAS UNIONES INTERMOLECULARES DEFINEN EL
ESTADO FIacuteSICO DE LA MATERIA
GASES Uniones intermoleculares muy deacutebiles Para los gases ideales las fuerzas intermoleculares son nulas En los gases reales tienen valores de 2 ndash 4 kJmol (oxiacutegeno nitroacutegeno argoacuten)
LIacuteQUIDOS Uniones intermoleculares intermedias (15 ndash 70 kJmol) no tienen forma propia (mercurio bromo agua pentano) Admiten y dispersan a soacutelidos liacutequidos y gases Las dispersiones moleculares o ioacutenicas en los liacutequidos se denominan disoluciones
SOacuteLIDOS Uniones intermoleculares fuertes (100 ndash 700 kJmol) tienen forma propia y no son penetrables (metales sales hielo)
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los materiales pasan de un estado a otro por procesos fiacutesicos (temperatura y presioacuten) sin modificar su identidad quiacutemica
SOacuteLIDO LIacuteQUIDO GAS
PRESIOacuteN
TEMPERATURA
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los cambios en los estados de la materia se producen a presiones y temperaturas fijas y son propiedades de cada sustancia Por ejemplo 0 ordmC y 100 ordmC a 1013 kPa son las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten del agua
CALOR
TEMP
soacutelido
soacutelido-liacutequido liacutequido
liacutequido-gas gas
Variacioacuten a presioacuten constante de la temperatura con los aportes sucesivos de
calor para un sistema constituido inicialmente por una sustancia pura en
estado soacutelido
Tf
Te
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
1 A presioacuten definida las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten son constantes para cada sustancia
2 A presioacuten constante y mientras dura el cambio de estado la temperatura no variacutea
3 La cantidad de energiacutea a suministrar por cantidad de sustancia para que a presioacuten y temperatura determinadas se produzca un cambio de estado progresivo estaacute definida y se denomina ENTALPIacuteA DE FUSIOacuteN Y ENTALPIacuteA DE VAPORIZACIOacuteN
LAS SUSTANCIAS PURAS PRESENTAN IMPORTANTES
REGULARIDADES EN LOS PASOS EBULLICIOacuteN-
LICUEFACCIOacuteN Y FUSIOacuteN-SOLIDIFICACIOacuteN
PRESIOacuteN DE VAPOR
La presioacuten que ejercen en un
recinto cerrado las partiacuteculas de
vapor en equilibrio con su liacutequido
se denomina presioacuten de vapor del
liacutequido El valor depende de las
fuerzas intermoleculares en el
liacutequido y de la temperatura
La presioacuten de vapor aumenta con
la T porque al elevarse eacutesta la
cantidad de moleacuteculas que tienen
la energiacutea suficiente para escapar
del liacutequido aumenta La presioacuten de
vapor de equilibrio es la maacutexima
presioacuten que ejerce un liacutequido a una
determinada temperatura
De manera anaacuteloga se define la
presioacuten de vapor de un soacutelido
PRESIOacuteN DE VAPOR
PRESIOacuteN DE VAPOR
H2OhellipH2O Fuerzas polares intensas
CH3-CH2OHhelliphelliphelliphellipCH3CH2OH Fuerzas polares deacutebiles
CH3-O-CH3helliphelliphelliphelliphellipCH3-O-CH3 Fuerzas de Van der Waals
aumenta PV
mayor intensidad de las fuerzas
intermoleculares
- INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA PV
2
1 2 1
1 1ln vHP
P R T T
1T
log PV
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
FASE (F) Cada una de las partes homogeacuteneas de un sistema
diferenciadas fiacutesicamente y mecaacutenicamente separables
Las mezclas de gases siempre constituyen 1 uacutenica fase
En estado liacutequido existiraacuten tantas fases como sistemas inmiscibles
puedan formarse
En estado soacutelido existiraacuten tantas fases como sustancias puras
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (3 fases)
NO2 (g) CO2 (g) CH4 (g) (1 fase)
NaCl (aq) NaCl (s) (2 fases)
Hg Cl4C H2O (l) (3 fases)
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
COMPONENTE (C) elementos o compuestos quiacutemicos que entran a
formar un sistema
El nuacutemero de componentes se determina a partir de la relacioacuten
Componentes = especies quiacutemicas ndash nuacutemero de reacciones quiacutemicas que las ligan
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (1 componente)
Cl5P (g) Cl3P (g) Cl2 (g) (2 componentes)
CaCO3 (s) CO2 (g) OCa (s) (2componentes)
GRADOS DE
LIBERTAD (L)
nuacutemero de variables (temperatura presioacuten y composicioacuten) que se pueden variar independientemente sin que tenga lugar cambio de fase
Gibbs establecioacute una ecuacioacuten para relacionar el nuacutemero de fases componentes y grados de libertad de un sistema que se conoce como REGLA DE LAS FASES
REGLA DE LAS FASES
F + L = C + 2
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
Aplicable a todo sistema macroscoacutepico que se
encuentre en equilibrio y que el mismo dependa de
la P T y concentracioacuten
DIAGRAMAS DE FASES
Un diagrama de fases es una representacioacuten que describe las fases presentes en un sistema en funcioacuten de variables termodinaacutemicas (normalmente P y T)
DIAGRAMAS DE FASES
a) Para valores dados de P y T una sustancia pura se puede encontrar en 1 2 oacute 3 fases en equilibrio
b) En el punto criacutetico (Pc Tc) liacutequido y gas no pueden distingirse como fases separadas
c) Temperatura criacutetica La mayor temperatura a la que se puede condensar un gas
d) Presioacuten criacutetica La mayor presioacuten a la que ebulle un liacutequido cuando es calentado
e) Los fluidos supercriacuteticos son fases que combinan las propiedades de liacutequidos y gases
T
P
soacutelido
gas
liacutequido
fluido supercriacutetico
punto criacutetico
punto triple
TC
PC
DIAGRAMAS DE FASES
DIAGRAMA DE FASES DEL H2O
a) En el punto triple (H) soacutelido liacutequido y gas se encuentran en equilibrio Aquiacute el nuacutemero de grados de libertad del sistema es cero porque cualquier modificacioacuten (P oacute T) hariacutea imposible mantener ese equilibrio
b) En las curvas de fusioacuten (BH) vaporizacioacuten (CH) o sublimacioacuten (AH) son 2 las fases en equilibrio y el nuacutemero de grados de libertad es 1
c) Cuando el sistema lo constituye 1 fase los grados de libertad son 2
H
A
B
C
DIAGRAMAS DE FASES
(738 bar 311 ordmC)
DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
bull El CO2 supercriacutetico reuacutene las propiedades de un liacutequido (actuacutea como disolvente) y las de un gas (gran capacidad de difusioacuten)
bull Se emplea para extraer la cafeiacutena de los granos de cafeacute
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES
bull Es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias quiacutemicas siempre que el tamantildeo molecular de las partiacuteculas sea inferior a 10-9 m
bull Se llama mezcla coloidal cuando el tamantildeo de partiacutecula va de 10-9 m a 2 middot10-7 m
bull Se llama suspensioacuten cuando el tamantildeo de las partiacuteculas es del orden de 2 middot10-7 m
bull Los componentes de una disolucioacuten son
Soluto (se encuentra en menor proporcioacuten)
Disolvente (se encuentra en mayor proporcioacuten y es el medio de dispersioacuten)
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
LIacuteQUIDOS Y UNIONES INTERMOLECULARES 1 Las uniones intermoleculares en los
liacutequidos son interacciones deacutebiles (15-70 kJmol) y hacen que los liacutequidos tomen la forma de los recipientes y que se puedan (a) intercalar objetos soacutelidos (efecto macroscoacutepico) y (b) dispersar otro tipo de moleacuteculas y formar disoluciones (efecto microscoacutepico)
2 En estado liacutequido las moleacuteculas son moacuteviles y los espacios intermoleculares son del orden del diaacutemetro molecular
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
ESTADO GASEOSO
No tienen forma definida se difunden ocupando todo el espacio disponible
Se pueden comprimir cambiando su volumen sin afectar su masa
Aumentan su volumen con la temperatura
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
1 Las moleacuteculas de los gases se mueven continuamente en forma rectiliacutenea y al azar e interaccionan al chocar
2 Las moleacuteculas ocupan una fraccioacuten muy pequentildea del volumen del gas (001-008 ) con una distancia intermolecular media es de 150-250 veces el diaacutemetro molecular
3 A baja temperatura o a alta presioacuten los dipolos moleculares llevan a la licuefaccioacuten de los gases La energiacutea cineacutetica de los gases es 2 kJmol a 100 K y 7 kJmol a 300 K y la energiacutea de la unioacuten intermolecular 2-4 kJmol
GASES Y ENERGIacuteAS
INTERMOLECULARES
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
LAS UNIONES INTERMOLECULARES DEFINEN EL
ESTADO FIacuteSICO DE LA MATERIA
GASES Uniones intermoleculares muy deacutebiles Para los gases ideales las fuerzas intermoleculares son nulas En los gases reales tienen valores de 2 ndash 4 kJmol (oxiacutegeno nitroacutegeno argoacuten)
LIacuteQUIDOS Uniones intermoleculares intermedias (15 ndash 70 kJmol) no tienen forma propia (mercurio bromo agua pentano) Admiten y dispersan a soacutelidos liacutequidos y gases Las dispersiones moleculares o ioacutenicas en los liacutequidos se denominan disoluciones
SOacuteLIDOS Uniones intermoleculares fuertes (100 ndash 700 kJmol) tienen forma propia y no son penetrables (metales sales hielo)
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los materiales pasan de un estado a otro por procesos fiacutesicos (temperatura y presioacuten) sin modificar su identidad quiacutemica
SOacuteLIDO LIacuteQUIDO GAS
PRESIOacuteN
TEMPERATURA
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los cambios en los estados de la materia se producen a presiones y temperaturas fijas y son propiedades de cada sustancia Por ejemplo 0 ordmC y 100 ordmC a 1013 kPa son las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten del agua
CALOR
TEMP
soacutelido
soacutelido-liacutequido liacutequido
liacutequido-gas gas
Variacioacuten a presioacuten constante de la temperatura con los aportes sucesivos de
calor para un sistema constituido inicialmente por una sustancia pura en
estado soacutelido
Tf
Te
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
1 A presioacuten definida las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten son constantes para cada sustancia
2 A presioacuten constante y mientras dura el cambio de estado la temperatura no variacutea
3 La cantidad de energiacutea a suministrar por cantidad de sustancia para que a presioacuten y temperatura determinadas se produzca un cambio de estado progresivo estaacute definida y se denomina ENTALPIacuteA DE FUSIOacuteN Y ENTALPIacuteA DE VAPORIZACIOacuteN
LAS SUSTANCIAS PURAS PRESENTAN IMPORTANTES
REGULARIDADES EN LOS PASOS EBULLICIOacuteN-
LICUEFACCIOacuteN Y FUSIOacuteN-SOLIDIFICACIOacuteN
PRESIOacuteN DE VAPOR
La presioacuten que ejercen en un
recinto cerrado las partiacuteculas de
vapor en equilibrio con su liacutequido
se denomina presioacuten de vapor del
liacutequido El valor depende de las
fuerzas intermoleculares en el
liacutequido y de la temperatura
La presioacuten de vapor aumenta con
la T porque al elevarse eacutesta la
cantidad de moleacuteculas que tienen
la energiacutea suficiente para escapar
del liacutequido aumenta La presioacuten de
vapor de equilibrio es la maacutexima
presioacuten que ejerce un liacutequido a una
determinada temperatura
De manera anaacuteloga se define la
presioacuten de vapor de un soacutelido
PRESIOacuteN DE VAPOR
PRESIOacuteN DE VAPOR
H2OhellipH2O Fuerzas polares intensas
CH3-CH2OHhelliphelliphelliphellipCH3CH2OH Fuerzas polares deacutebiles
CH3-O-CH3helliphelliphelliphelliphellipCH3-O-CH3 Fuerzas de Van der Waals
aumenta PV
mayor intensidad de las fuerzas
intermoleculares
- INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA PV
2
1 2 1
1 1ln vHP
P R T T
1T
log PV
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
FASE (F) Cada una de las partes homogeacuteneas de un sistema
diferenciadas fiacutesicamente y mecaacutenicamente separables
Las mezclas de gases siempre constituyen 1 uacutenica fase
En estado liacutequido existiraacuten tantas fases como sistemas inmiscibles
puedan formarse
En estado soacutelido existiraacuten tantas fases como sustancias puras
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (3 fases)
NO2 (g) CO2 (g) CH4 (g) (1 fase)
NaCl (aq) NaCl (s) (2 fases)
Hg Cl4C H2O (l) (3 fases)
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
COMPONENTE (C) elementos o compuestos quiacutemicos que entran a
formar un sistema
El nuacutemero de componentes se determina a partir de la relacioacuten
Componentes = especies quiacutemicas ndash nuacutemero de reacciones quiacutemicas que las ligan
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (1 componente)
Cl5P (g) Cl3P (g) Cl2 (g) (2 componentes)
CaCO3 (s) CO2 (g) OCa (s) (2componentes)
GRADOS DE
LIBERTAD (L)
nuacutemero de variables (temperatura presioacuten y composicioacuten) que se pueden variar independientemente sin que tenga lugar cambio de fase
Gibbs establecioacute una ecuacioacuten para relacionar el nuacutemero de fases componentes y grados de libertad de un sistema que se conoce como REGLA DE LAS FASES
REGLA DE LAS FASES
F + L = C + 2
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
Aplicable a todo sistema macroscoacutepico que se
encuentre en equilibrio y que el mismo dependa de
la P T y concentracioacuten
DIAGRAMAS DE FASES
Un diagrama de fases es una representacioacuten que describe las fases presentes en un sistema en funcioacuten de variables termodinaacutemicas (normalmente P y T)
DIAGRAMAS DE FASES
a) Para valores dados de P y T una sustancia pura se puede encontrar en 1 2 oacute 3 fases en equilibrio
b) En el punto criacutetico (Pc Tc) liacutequido y gas no pueden distingirse como fases separadas
c) Temperatura criacutetica La mayor temperatura a la que se puede condensar un gas
d) Presioacuten criacutetica La mayor presioacuten a la que ebulle un liacutequido cuando es calentado
e) Los fluidos supercriacuteticos son fases que combinan las propiedades de liacutequidos y gases
T
P
soacutelido
gas
liacutequido
fluido supercriacutetico
punto criacutetico
punto triple
TC
PC
DIAGRAMAS DE FASES
DIAGRAMA DE FASES DEL H2O
a) En el punto triple (H) soacutelido liacutequido y gas se encuentran en equilibrio Aquiacute el nuacutemero de grados de libertad del sistema es cero porque cualquier modificacioacuten (P oacute T) hariacutea imposible mantener ese equilibrio
b) En las curvas de fusioacuten (BH) vaporizacioacuten (CH) o sublimacioacuten (AH) son 2 las fases en equilibrio y el nuacutemero de grados de libertad es 1
c) Cuando el sistema lo constituye 1 fase los grados de libertad son 2
H
A
B
C
DIAGRAMAS DE FASES
(738 bar 311 ordmC)
DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
bull El CO2 supercriacutetico reuacutene las propiedades de un liacutequido (actuacutea como disolvente) y las de un gas (gran capacidad de difusioacuten)
bull Se emplea para extraer la cafeiacutena de los granos de cafeacute
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES
bull Es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias quiacutemicas siempre que el tamantildeo molecular de las partiacuteculas sea inferior a 10-9 m
bull Se llama mezcla coloidal cuando el tamantildeo de partiacutecula va de 10-9 m a 2 middot10-7 m
bull Se llama suspensioacuten cuando el tamantildeo de las partiacuteculas es del orden de 2 middot10-7 m
bull Los componentes de una disolucioacuten son
Soluto (se encuentra en menor proporcioacuten)
Disolvente (se encuentra en mayor proporcioacuten y es el medio de dispersioacuten)
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
ESTADO GASEOSO
No tienen forma definida se difunden ocupando todo el espacio disponible
Se pueden comprimir cambiando su volumen sin afectar su masa
Aumentan su volumen con la temperatura
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
1 Las moleacuteculas de los gases se mueven continuamente en forma rectiliacutenea y al azar e interaccionan al chocar
2 Las moleacuteculas ocupan una fraccioacuten muy pequentildea del volumen del gas (001-008 ) con una distancia intermolecular media es de 150-250 veces el diaacutemetro molecular
3 A baja temperatura o a alta presioacuten los dipolos moleculares llevan a la licuefaccioacuten de los gases La energiacutea cineacutetica de los gases es 2 kJmol a 100 K y 7 kJmol a 300 K y la energiacutea de la unioacuten intermolecular 2-4 kJmol
GASES Y ENERGIacuteAS
INTERMOLECULARES
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
LAS UNIONES INTERMOLECULARES DEFINEN EL
ESTADO FIacuteSICO DE LA MATERIA
GASES Uniones intermoleculares muy deacutebiles Para los gases ideales las fuerzas intermoleculares son nulas En los gases reales tienen valores de 2 ndash 4 kJmol (oxiacutegeno nitroacutegeno argoacuten)
LIacuteQUIDOS Uniones intermoleculares intermedias (15 ndash 70 kJmol) no tienen forma propia (mercurio bromo agua pentano) Admiten y dispersan a soacutelidos liacutequidos y gases Las dispersiones moleculares o ioacutenicas en los liacutequidos se denominan disoluciones
SOacuteLIDOS Uniones intermoleculares fuertes (100 ndash 700 kJmol) tienen forma propia y no son penetrables (metales sales hielo)
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los materiales pasan de un estado a otro por procesos fiacutesicos (temperatura y presioacuten) sin modificar su identidad quiacutemica
SOacuteLIDO LIacuteQUIDO GAS
PRESIOacuteN
TEMPERATURA
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los cambios en los estados de la materia se producen a presiones y temperaturas fijas y son propiedades de cada sustancia Por ejemplo 0 ordmC y 100 ordmC a 1013 kPa son las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten del agua
CALOR
TEMP
soacutelido
soacutelido-liacutequido liacutequido
liacutequido-gas gas
Variacioacuten a presioacuten constante de la temperatura con los aportes sucesivos de
calor para un sistema constituido inicialmente por una sustancia pura en
estado soacutelido
Tf
Te
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
1 A presioacuten definida las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten son constantes para cada sustancia
2 A presioacuten constante y mientras dura el cambio de estado la temperatura no variacutea
3 La cantidad de energiacutea a suministrar por cantidad de sustancia para que a presioacuten y temperatura determinadas se produzca un cambio de estado progresivo estaacute definida y se denomina ENTALPIacuteA DE FUSIOacuteN Y ENTALPIacuteA DE VAPORIZACIOacuteN
LAS SUSTANCIAS PURAS PRESENTAN IMPORTANTES
REGULARIDADES EN LOS PASOS EBULLICIOacuteN-
LICUEFACCIOacuteN Y FUSIOacuteN-SOLIDIFICACIOacuteN
PRESIOacuteN DE VAPOR
La presioacuten que ejercen en un
recinto cerrado las partiacuteculas de
vapor en equilibrio con su liacutequido
se denomina presioacuten de vapor del
liacutequido El valor depende de las
fuerzas intermoleculares en el
liacutequido y de la temperatura
La presioacuten de vapor aumenta con
la T porque al elevarse eacutesta la
cantidad de moleacuteculas que tienen
la energiacutea suficiente para escapar
del liacutequido aumenta La presioacuten de
vapor de equilibrio es la maacutexima
presioacuten que ejerce un liacutequido a una
determinada temperatura
De manera anaacuteloga se define la
presioacuten de vapor de un soacutelido
PRESIOacuteN DE VAPOR
PRESIOacuteN DE VAPOR
H2OhellipH2O Fuerzas polares intensas
CH3-CH2OHhelliphelliphelliphellipCH3CH2OH Fuerzas polares deacutebiles
CH3-O-CH3helliphelliphelliphelliphellipCH3-O-CH3 Fuerzas de Van der Waals
aumenta PV
mayor intensidad de las fuerzas
intermoleculares
- INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA PV
2
1 2 1
1 1ln vHP
P R T T
1T
log PV
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
FASE (F) Cada una de las partes homogeacuteneas de un sistema
diferenciadas fiacutesicamente y mecaacutenicamente separables
Las mezclas de gases siempre constituyen 1 uacutenica fase
En estado liacutequido existiraacuten tantas fases como sistemas inmiscibles
puedan formarse
En estado soacutelido existiraacuten tantas fases como sustancias puras
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (3 fases)
NO2 (g) CO2 (g) CH4 (g) (1 fase)
NaCl (aq) NaCl (s) (2 fases)
Hg Cl4C H2O (l) (3 fases)
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
COMPONENTE (C) elementos o compuestos quiacutemicos que entran a
formar un sistema
El nuacutemero de componentes se determina a partir de la relacioacuten
Componentes = especies quiacutemicas ndash nuacutemero de reacciones quiacutemicas que las ligan
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (1 componente)
Cl5P (g) Cl3P (g) Cl2 (g) (2 componentes)
CaCO3 (s) CO2 (g) OCa (s) (2componentes)
GRADOS DE
LIBERTAD (L)
nuacutemero de variables (temperatura presioacuten y composicioacuten) que se pueden variar independientemente sin que tenga lugar cambio de fase
Gibbs establecioacute una ecuacioacuten para relacionar el nuacutemero de fases componentes y grados de libertad de un sistema que se conoce como REGLA DE LAS FASES
REGLA DE LAS FASES
F + L = C + 2
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
Aplicable a todo sistema macroscoacutepico que se
encuentre en equilibrio y que el mismo dependa de
la P T y concentracioacuten
DIAGRAMAS DE FASES
Un diagrama de fases es una representacioacuten que describe las fases presentes en un sistema en funcioacuten de variables termodinaacutemicas (normalmente P y T)
DIAGRAMAS DE FASES
a) Para valores dados de P y T una sustancia pura se puede encontrar en 1 2 oacute 3 fases en equilibrio
b) En el punto criacutetico (Pc Tc) liacutequido y gas no pueden distingirse como fases separadas
c) Temperatura criacutetica La mayor temperatura a la que se puede condensar un gas
d) Presioacuten criacutetica La mayor presioacuten a la que ebulle un liacutequido cuando es calentado
e) Los fluidos supercriacuteticos son fases que combinan las propiedades de liacutequidos y gases
T
P
soacutelido
gas
liacutequido
fluido supercriacutetico
punto criacutetico
punto triple
TC
PC
DIAGRAMAS DE FASES
DIAGRAMA DE FASES DEL H2O
a) En el punto triple (H) soacutelido liacutequido y gas se encuentran en equilibrio Aquiacute el nuacutemero de grados de libertad del sistema es cero porque cualquier modificacioacuten (P oacute T) hariacutea imposible mantener ese equilibrio
b) En las curvas de fusioacuten (BH) vaporizacioacuten (CH) o sublimacioacuten (AH) son 2 las fases en equilibrio y el nuacutemero de grados de libertad es 1
c) Cuando el sistema lo constituye 1 fase los grados de libertad son 2
H
A
B
C
DIAGRAMAS DE FASES
(738 bar 311 ordmC)
DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
bull El CO2 supercriacutetico reuacutene las propiedades de un liacutequido (actuacutea como disolvente) y las de un gas (gran capacidad de difusioacuten)
bull Se emplea para extraer la cafeiacutena de los granos de cafeacute
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES
bull Es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias quiacutemicas siempre que el tamantildeo molecular de las partiacuteculas sea inferior a 10-9 m
bull Se llama mezcla coloidal cuando el tamantildeo de partiacutecula va de 10-9 m a 2 middot10-7 m
bull Se llama suspensioacuten cuando el tamantildeo de las partiacuteculas es del orden de 2 middot10-7 m
bull Los componentes de una disolucioacuten son
Soluto (se encuentra en menor proporcioacuten)
Disolvente (se encuentra en mayor proporcioacuten y es el medio de dispersioacuten)
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA
1 Las moleacuteculas de los gases se mueven continuamente en forma rectiliacutenea y al azar e interaccionan al chocar
2 Las moleacuteculas ocupan una fraccioacuten muy pequentildea del volumen del gas (001-008 ) con una distancia intermolecular media es de 150-250 veces el diaacutemetro molecular
3 A baja temperatura o a alta presioacuten los dipolos moleculares llevan a la licuefaccioacuten de los gases La energiacutea cineacutetica de los gases es 2 kJmol a 100 K y 7 kJmol a 300 K y la energiacutea de la unioacuten intermolecular 2-4 kJmol
GASES Y ENERGIacuteAS
INTERMOLECULARES
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
LAS UNIONES INTERMOLECULARES DEFINEN EL
ESTADO FIacuteSICO DE LA MATERIA
GASES Uniones intermoleculares muy deacutebiles Para los gases ideales las fuerzas intermoleculares son nulas En los gases reales tienen valores de 2 ndash 4 kJmol (oxiacutegeno nitroacutegeno argoacuten)
LIacuteQUIDOS Uniones intermoleculares intermedias (15 ndash 70 kJmol) no tienen forma propia (mercurio bromo agua pentano) Admiten y dispersan a soacutelidos liacutequidos y gases Las dispersiones moleculares o ioacutenicas en los liacutequidos se denominan disoluciones
SOacuteLIDOS Uniones intermoleculares fuertes (100 ndash 700 kJmol) tienen forma propia y no son penetrables (metales sales hielo)
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los materiales pasan de un estado a otro por procesos fiacutesicos (temperatura y presioacuten) sin modificar su identidad quiacutemica
SOacuteLIDO LIacuteQUIDO GAS
PRESIOacuteN
TEMPERATURA
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los cambios en los estados de la materia se producen a presiones y temperaturas fijas y son propiedades de cada sustancia Por ejemplo 0 ordmC y 100 ordmC a 1013 kPa son las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten del agua
CALOR
TEMP
soacutelido
soacutelido-liacutequido liacutequido
liacutequido-gas gas
Variacioacuten a presioacuten constante de la temperatura con los aportes sucesivos de
calor para un sistema constituido inicialmente por una sustancia pura en
estado soacutelido
Tf
Te
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
1 A presioacuten definida las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten son constantes para cada sustancia
2 A presioacuten constante y mientras dura el cambio de estado la temperatura no variacutea
3 La cantidad de energiacutea a suministrar por cantidad de sustancia para que a presioacuten y temperatura determinadas se produzca un cambio de estado progresivo estaacute definida y se denomina ENTALPIacuteA DE FUSIOacuteN Y ENTALPIacuteA DE VAPORIZACIOacuteN
LAS SUSTANCIAS PURAS PRESENTAN IMPORTANTES
REGULARIDADES EN LOS PASOS EBULLICIOacuteN-
LICUEFACCIOacuteN Y FUSIOacuteN-SOLIDIFICACIOacuteN
PRESIOacuteN DE VAPOR
La presioacuten que ejercen en un
recinto cerrado las partiacuteculas de
vapor en equilibrio con su liacutequido
se denomina presioacuten de vapor del
liacutequido El valor depende de las
fuerzas intermoleculares en el
liacutequido y de la temperatura
La presioacuten de vapor aumenta con
la T porque al elevarse eacutesta la
cantidad de moleacuteculas que tienen
la energiacutea suficiente para escapar
del liacutequido aumenta La presioacuten de
vapor de equilibrio es la maacutexima
presioacuten que ejerce un liacutequido a una
determinada temperatura
De manera anaacuteloga se define la
presioacuten de vapor de un soacutelido
PRESIOacuteN DE VAPOR
PRESIOacuteN DE VAPOR
H2OhellipH2O Fuerzas polares intensas
CH3-CH2OHhelliphelliphelliphellipCH3CH2OH Fuerzas polares deacutebiles
CH3-O-CH3helliphelliphelliphelliphellipCH3-O-CH3 Fuerzas de Van der Waals
aumenta PV
mayor intensidad de las fuerzas
intermoleculares
- INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA PV
2
1 2 1
1 1ln vHP
P R T T
1T
log PV
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
FASE (F) Cada una de las partes homogeacuteneas de un sistema
diferenciadas fiacutesicamente y mecaacutenicamente separables
Las mezclas de gases siempre constituyen 1 uacutenica fase
En estado liacutequido existiraacuten tantas fases como sistemas inmiscibles
puedan formarse
En estado soacutelido existiraacuten tantas fases como sustancias puras
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (3 fases)
NO2 (g) CO2 (g) CH4 (g) (1 fase)
NaCl (aq) NaCl (s) (2 fases)
Hg Cl4C H2O (l) (3 fases)
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
COMPONENTE (C) elementos o compuestos quiacutemicos que entran a
formar un sistema
El nuacutemero de componentes se determina a partir de la relacioacuten
Componentes = especies quiacutemicas ndash nuacutemero de reacciones quiacutemicas que las ligan
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (1 componente)
Cl5P (g) Cl3P (g) Cl2 (g) (2 componentes)
CaCO3 (s) CO2 (g) OCa (s) (2componentes)
GRADOS DE
LIBERTAD (L)
nuacutemero de variables (temperatura presioacuten y composicioacuten) que se pueden variar independientemente sin que tenga lugar cambio de fase
Gibbs establecioacute una ecuacioacuten para relacionar el nuacutemero de fases componentes y grados de libertad de un sistema que se conoce como REGLA DE LAS FASES
REGLA DE LAS FASES
F + L = C + 2
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
Aplicable a todo sistema macroscoacutepico que se
encuentre en equilibrio y que el mismo dependa de
la P T y concentracioacuten
DIAGRAMAS DE FASES
Un diagrama de fases es una representacioacuten que describe las fases presentes en un sistema en funcioacuten de variables termodinaacutemicas (normalmente P y T)
DIAGRAMAS DE FASES
a) Para valores dados de P y T una sustancia pura se puede encontrar en 1 2 oacute 3 fases en equilibrio
b) En el punto criacutetico (Pc Tc) liacutequido y gas no pueden distingirse como fases separadas
c) Temperatura criacutetica La mayor temperatura a la que se puede condensar un gas
d) Presioacuten criacutetica La mayor presioacuten a la que ebulle un liacutequido cuando es calentado
e) Los fluidos supercriacuteticos son fases que combinan las propiedades de liacutequidos y gases
T
P
soacutelido
gas
liacutequido
fluido supercriacutetico
punto criacutetico
punto triple
TC
PC
DIAGRAMAS DE FASES
DIAGRAMA DE FASES DEL H2O
a) En el punto triple (H) soacutelido liacutequido y gas se encuentran en equilibrio Aquiacute el nuacutemero de grados de libertad del sistema es cero porque cualquier modificacioacuten (P oacute T) hariacutea imposible mantener ese equilibrio
b) En las curvas de fusioacuten (BH) vaporizacioacuten (CH) o sublimacioacuten (AH) son 2 las fases en equilibrio y el nuacutemero de grados de libertad es 1
c) Cuando el sistema lo constituye 1 fase los grados de libertad son 2
H
A
B
C
DIAGRAMAS DE FASES
(738 bar 311 ordmC)
DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
bull El CO2 supercriacutetico reuacutene las propiedades de un liacutequido (actuacutea como disolvente) y las de un gas (gran capacidad de difusioacuten)
bull Se emplea para extraer la cafeiacutena de los granos de cafeacute
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES
bull Es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias quiacutemicas siempre que el tamantildeo molecular de las partiacuteculas sea inferior a 10-9 m
bull Se llama mezcla coloidal cuando el tamantildeo de partiacutecula va de 10-9 m a 2 middot10-7 m
bull Se llama suspensioacuten cuando el tamantildeo de las partiacuteculas es del orden de 2 middot10-7 m
bull Los componentes de una disolucioacuten son
Soluto (se encuentra en menor proporcioacuten)
Disolvente (se encuentra en mayor proporcioacuten y es el medio de dispersioacuten)
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
LAS UNIONES INTERMOLECULARES DEFINEN EL
ESTADO FIacuteSICO DE LA MATERIA
GASES Uniones intermoleculares muy deacutebiles Para los gases ideales las fuerzas intermoleculares son nulas En los gases reales tienen valores de 2 ndash 4 kJmol (oxiacutegeno nitroacutegeno argoacuten)
LIacuteQUIDOS Uniones intermoleculares intermedias (15 ndash 70 kJmol) no tienen forma propia (mercurio bromo agua pentano) Admiten y dispersan a soacutelidos liacutequidos y gases Las dispersiones moleculares o ioacutenicas en los liacutequidos se denominan disoluciones
SOacuteLIDOS Uniones intermoleculares fuertes (100 ndash 700 kJmol) tienen forma propia y no son penetrables (metales sales hielo)
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los materiales pasan de un estado a otro por procesos fiacutesicos (temperatura y presioacuten) sin modificar su identidad quiacutemica
SOacuteLIDO LIacuteQUIDO GAS
PRESIOacuteN
TEMPERATURA
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los cambios en los estados de la materia se producen a presiones y temperaturas fijas y son propiedades de cada sustancia Por ejemplo 0 ordmC y 100 ordmC a 1013 kPa son las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten del agua
CALOR
TEMP
soacutelido
soacutelido-liacutequido liacutequido
liacutequido-gas gas
Variacioacuten a presioacuten constante de la temperatura con los aportes sucesivos de
calor para un sistema constituido inicialmente por una sustancia pura en
estado soacutelido
Tf
Te
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
1 A presioacuten definida las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten son constantes para cada sustancia
2 A presioacuten constante y mientras dura el cambio de estado la temperatura no variacutea
3 La cantidad de energiacutea a suministrar por cantidad de sustancia para que a presioacuten y temperatura determinadas se produzca un cambio de estado progresivo estaacute definida y se denomina ENTALPIacuteA DE FUSIOacuteN Y ENTALPIacuteA DE VAPORIZACIOacuteN
LAS SUSTANCIAS PURAS PRESENTAN IMPORTANTES
REGULARIDADES EN LOS PASOS EBULLICIOacuteN-
LICUEFACCIOacuteN Y FUSIOacuteN-SOLIDIFICACIOacuteN
PRESIOacuteN DE VAPOR
La presioacuten que ejercen en un
recinto cerrado las partiacuteculas de
vapor en equilibrio con su liacutequido
se denomina presioacuten de vapor del
liacutequido El valor depende de las
fuerzas intermoleculares en el
liacutequido y de la temperatura
La presioacuten de vapor aumenta con
la T porque al elevarse eacutesta la
cantidad de moleacuteculas que tienen
la energiacutea suficiente para escapar
del liacutequido aumenta La presioacuten de
vapor de equilibrio es la maacutexima
presioacuten que ejerce un liacutequido a una
determinada temperatura
De manera anaacuteloga se define la
presioacuten de vapor de un soacutelido
PRESIOacuteN DE VAPOR
PRESIOacuteN DE VAPOR
H2OhellipH2O Fuerzas polares intensas
CH3-CH2OHhelliphelliphelliphellipCH3CH2OH Fuerzas polares deacutebiles
CH3-O-CH3helliphelliphelliphelliphellipCH3-O-CH3 Fuerzas de Van der Waals
aumenta PV
mayor intensidad de las fuerzas
intermoleculares
- INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA PV
2
1 2 1
1 1ln vHP
P R T T
1T
log PV
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
FASE (F) Cada una de las partes homogeacuteneas de un sistema
diferenciadas fiacutesicamente y mecaacutenicamente separables
Las mezclas de gases siempre constituyen 1 uacutenica fase
En estado liacutequido existiraacuten tantas fases como sistemas inmiscibles
puedan formarse
En estado soacutelido existiraacuten tantas fases como sustancias puras
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (3 fases)
NO2 (g) CO2 (g) CH4 (g) (1 fase)
NaCl (aq) NaCl (s) (2 fases)
Hg Cl4C H2O (l) (3 fases)
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
COMPONENTE (C) elementos o compuestos quiacutemicos que entran a
formar un sistema
El nuacutemero de componentes se determina a partir de la relacioacuten
Componentes = especies quiacutemicas ndash nuacutemero de reacciones quiacutemicas que las ligan
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (1 componente)
Cl5P (g) Cl3P (g) Cl2 (g) (2 componentes)
CaCO3 (s) CO2 (g) OCa (s) (2componentes)
GRADOS DE
LIBERTAD (L)
nuacutemero de variables (temperatura presioacuten y composicioacuten) que se pueden variar independientemente sin que tenga lugar cambio de fase
Gibbs establecioacute una ecuacioacuten para relacionar el nuacutemero de fases componentes y grados de libertad de un sistema que se conoce como REGLA DE LAS FASES
REGLA DE LAS FASES
F + L = C + 2
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
Aplicable a todo sistema macroscoacutepico que se
encuentre en equilibrio y que el mismo dependa de
la P T y concentracioacuten
DIAGRAMAS DE FASES
Un diagrama de fases es una representacioacuten que describe las fases presentes en un sistema en funcioacuten de variables termodinaacutemicas (normalmente P y T)
DIAGRAMAS DE FASES
a) Para valores dados de P y T una sustancia pura se puede encontrar en 1 2 oacute 3 fases en equilibrio
b) En el punto criacutetico (Pc Tc) liacutequido y gas no pueden distingirse como fases separadas
c) Temperatura criacutetica La mayor temperatura a la que se puede condensar un gas
d) Presioacuten criacutetica La mayor presioacuten a la que ebulle un liacutequido cuando es calentado
e) Los fluidos supercriacuteticos son fases que combinan las propiedades de liacutequidos y gases
T
P
soacutelido
gas
liacutequido
fluido supercriacutetico
punto criacutetico
punto triple
TC
PC
DIAGRAMAS DE FASES
DIAGRAMA DE FASES DEL H2O
a) En el punto triple (H) soacutelido liacutequido y gas se encuentran en equilibrio Aquiacute el nuacutemero de grados de libertad del sistema es cero porque cualquier modificacioacuten (P oacute T) hariacutea imposible mantener ese equilibrio
b) En las curvas de fusioacuten (BH) vaporizacioacuten (CH) o sublimacioacuten (AH) son 2 las fases en equilibrio y el nuacutemero de grados de libertad es 1
c) Cuando el sistema lo constituye 1 fase los grados de libertad son 2
H
A
B
C
DIAGRAMAS DE FASES
(738 bar 311 ordmC)
DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
bull El CO2 supercriacutetico reuacutene las propiedades de un liacutequido (actuacutea como disolvente) y las de un gas (gran capacidad de difusioacuten)
bull Se emplea para extraer la cafeiacutena de los granos de cafeacute
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES
bull Es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias quiacutemicas siempre que el tamantildeo molecular de las partiacuteculas sea inferior a 10-9 m
bull Se llama mezcla coloidal cuando el tamantildeo de partiacutecula va de 10-9 m a 2 middot10-7 m
bull Se llama suspensioacuten cuando el tamantildeo de las partiacuteculas es del orden de 2 middot10-7 m
bull Los componentes de una disolucioacuten son
Soluto (se encuentra en menor proporcioacuten)
Disolvente (se encuentra en mayor proporcioacuten y es el medio de dispersioacuten)
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los materiales pasan de un estado a otro por procesos fiacutesicos (temperatura y presioacuten) sin modificar su identidad quiacutemica
SOacuteLIDO LIacuteQUIDO GAS
PRESIOacuteN
TEMPERATURA
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los cambios en los estados de la materia se producen a presiones y temperaturas fijas y son propiedades de cada sustancia Por ejemplo 0 ordmC y 100 ordmC a 1013 kPa son las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten del agua
CALOR
TEMP
soacutelido
soacutelido-liacutequido liacutequido
liacutequido-gas gas
Variacioacuten a presioacuten constante de la temperatura con los aportes sucesivos de
calor para un sistema constituido inicialmente por una sustancia pura en
estado soacutelido
Tf
Te
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
1 A presioacuten definida las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten son constantes para cada sustancia
2 A presioacuten constante y mientras dura el cambio de estado la temperatura no variacutea
3 La cantidad de energiacutea a suministrar por cantidad de sustancia para que a presioacuten y temperatura determinadas se produzca un cambio de estado progresivo estaacute definida y se denomina ENTALPIacuteA DE FUSIOacuteN Y ENTALPIacuteA DE VAPORIZACIOacuteN
LAS SUSTANCIAS PURAS PRESENTAN IMPORTANTES
REGULARIDADES EN LOS PASOS EBULLICIOacuteN-
LICUEFACCIOacuteN Y FUSIOacuteN-SOLIDIFICACIOacuteN
PRESIOacuteN DE VAPOR
La presioacuten que ejercen en un
recinto cerrado las partiacuteculas de
vapor en equilibrio con su liacutequido
se denomina presioacuten de vapor del
liacutequido El valor depende de las
fuerzas intermoleculares en el
liacutequido y de la temperatura
La presioacuten de vapor aumenta con
la T porque al elevarse eacutesta la
cantidad de moleacuteculas que tienen
la energiacutea suficiente para escapar
del liacutequido aumenta La presioacuten de
vapor de equilibrio es la maacutexima
presioacuten que ejerce un liacutequido a una
determinada temperatura
De manera anaacuteloga se define la
presioacuten de vapor de un soacutelido
PRESIOacuteN DE VAPOR
PRESIOacuteN DE VAPOR
H2OhellipH2O Fuerzas polares intensas
CH3-CH2OHhelliphelliphelliphellipCH3CH2OH Fuerzas polares deacutebiles
CH3-O-CH3helliphelliphelliphelliphellipCH3-O-CH3 Fuerzas de Van der Waals
aumenta PV
mayor intensidad de las fuerzas
intermoleculares
- INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA PV
2
1 2 1
1 1ln vHP
P R T T
1T
log PV
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
FASE (F) Cada una de las partes homogeacuteneas de un sistema
diferenciadas fiacutesicamente y mecaacutenicamente separables
Las mezclas de gases siempre constituyen 1 uacutenica fase
En estado liacutequido existiraacuten tantas fases como sistemas inmiscibles
puedan formarse
En estado soacutelido existiraacuten tantas fases como sustancias puras
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (3 fases)
NO2 (g) CO2 (g) CH4 (g) (1 fase)
NaCl (aq) NaCl (s) (2 fases)
Hg Cl4C H2O (l) (3 fases)
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
COMPONENTE (C) elementos o compuestos quiacutemicos que entran a
formar un sistema
El nuacutemero de componentes se determina a partir de la relacioacuten
Componentes = especies quiacutemicas ndash nuacutemero de reacciones quiacutemicas que las ligan
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (1 componente)
Cl5P (g) Cl3P (g) Cl2 (g) (2 componentes)
CaCO3 (s) CO2 (g) OCa (s) (2componentes)
GRADOS DE
LIBERTAD (L)
nuacutemero de variables (temperatura presioacuten y composicioacuten) que se pueden variar independientemente sin que tenga lugar cambio de fase
Gibbs establecioacute una ecuacioacuten para relacionar el nuacutemero de fases componentes y grados de libertad de un sistema que se conoce como REGLA DE LAS FASES
REGLA DE LAS FASES
F + L = C + 2
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
Aplicable a todo sistema macroscoacutepico que se
encuentre en equilibrio y que el mismo dependa de
la P T y concentracioacuten
DIAGRAMAS DE FASES
Un diagrama de fases es una representacioacuten que describe las fases presentes en un sistema en funcioacuten de variables termodinaacutemicas (normalmente P y T)
DIAGRAMAS DE FASES
a) Para valores dados de P y T una sustancia pura se puede encontrar en 1 2 oacute 3 fases en equilibrio
b) En el punto criacutetico (Pc Tc) liacutequido y gas no pueden distingirse como fases separadas
c) Temperatura criacutetica La mayor temperatura a la que se puede condensar un gas
d) Presioacuten criacutetica La mayor presioacuten a la que ebulle un liacutequido cuando es calentado
e) Los fluidos supercriacuteticos son fases que combinan las propiedades de liacutequidos y gases
T
P
soacutelido
gas
liacutequido
fluido supercriacutetico
punto criacutetico
punto triple
TC
PC
DIAGRAMAS DE FASES
DIAGRAMA DE FASES DEL H2O
a) En el punto triple (H) soacutelido liacutequido y gas se encuentran en equilibrio Aquiacute el nuacutemero de grados de libertad del sistema es cero porque cualquier modificacioacuten (P oacute T) hariacutea imposible mantener ese equilibrio
b) En las curvas de fusioacuten (BH) vaporizacioacuten (CH) o sublimacioacuten (AH) son 2 las fases en equilibrio y el nuacutemero de grados de libertad es 1
c) Cuando el sistema lo constituye 1 fase los grados de libertad son 2
H
A
B
C
DIAGRAMAS DE FASES
(738 bar 311 ordmC)
DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
bull El CO2 supercriacutetico reuacutene las propiedades de un liacutequido (actuacutea como disolvente) y las de un gas (gran capacidad de difusioacuten)
bull Se emplea para extraer la cafeiacutena de los granos de cafeacute
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES
bull Es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias quiacutemicas siempre que el tamantildeo molecular de las partiacuteculas sea inferior a 10-9 m
bull Se llama mezcla coloidal cuando el tamantildeo de partiacutecula va de 10-9 m a 2 middot10-7 m
bull Se llama suspensioacuten cuando el tamantildeo de las partiacuteculas es del orden de 2 middot10-7 m
bull Los componentes de una disolucioacuten son
Soluto (se encuentra en menor proporcioacuten)
Disolvente (se encuentra en mayor proporcioacuten y es el medio de dispersioacuten)
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
Los cambios en los estados de la materia se producen a presiones y temperaturas fijas y son propiedades de cada sustancia Por ejemplo 0 ordmC y 100 ordmC a 1013 kPa son las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten del agua
CALOR
TEMP
soacutelido
soacutelido-liacutequido liacutequido
liacutequido-gas gas
Variacioacuten a presioacuten constante de la temperatura con los aportes sucesivos de
calor para un sistema constituido inicialmente por una sustancia pura en
estado soacutelido
Tf
Te
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
1 A presioacuten definida las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten son constantes para cada sustancia
2 A presioacuten constante y mientras dura el cambio de estado la temperatura no variacutea
3 La cantidad de energiacutea a suministrar por cantidad de sustancia para que a presioacuten y temperatura determinadas se produzca un cambio de estado progresivo estaacute definida y se denomina ENTALPIacuteA DE FUSIOacuteN Y ENTALPIacuteA DE VAPORIZACIOacuteN
LAS SUSTANCIAS PURAS PRESENTAN IMPORTANTES
REGULARIDADES EN LOS PASOS EBULLICIOacuteN-
LICUEFACCIOacuteN Y FUSIOacuteN-SOLIDIFICACIOacuteN
PRESIOacuteN DE VAPOR
La presioacuten que ejercen en un
recinto cerrado las partiacuteculas de
vapor en equilibrio con su liacutequido
se denomina presioacuten de vapor del
liacutequido El valor depende de las
fuerzas intermoleculares en el
liacutequido y de la temperatura
La presioacuten de vapor aumenta con
la T porque al elevarse eacutesta la
cantidad de moleacuteculas que tienen
la energiacutea suficiente para escapar
del liacutequido aumenta La presioacuten de
vapor de equilibrio es la maacutexima
presioacuten que ejerce un liacutequido a una
determinada temperatura
De manera anaacuteloga se define la
presioacuten de vapor de un soacutelido
PRESIOacuteN DE VAPOR
PRESIOacuteN DE VAPOR
H2OhellipH2O Fuerzas polares intensas
CH3-CH2OHhelliphelliphelliphellipCH3CH2OH Fuerzas polares deacutebiles
CH3-O-CH3helliphelliphelliphelliphellipCH3-O-CH3 Fuerzas de Van der Waals
aumenta PV
mayor intensidad de las fuerzas
intermoleculares
- INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA PV
2
1 2 1
1 1ln vHP
P R T T
1T
log PV
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
FASE (F) Cada una de las partes homogeacuteneas de un sistema
diferenciadas fiacutesicamente y mecaacutenicamente separables
Las mezclas de gases siempre constituyen 1 uacutenica fase
En estado liacutequido existiraacuten tantas fases como sistemas inmiscibles
puedan formarse
En estado soacutelido existiraacuten tantas fases como sustancias puras
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (3 fases)
NO2 (g) CO2 (g) CH4 (g) (1 fase)
NaCl (aq) NaCl (s) (2 fases)
Hg Cl4C H2O (l) (3 fases)
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
COMPONENTE (C) elementos o compuestos quiacutemicos que entran a
formar un sistema
El nuacutemero de componentes se determina a partir de la relacioacuten
Componentes = especies quiacutemicas ndash nuacutemero de reacciones quiacutemicas que las ligan
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (1 componente)
Cl5P (g) Cl3P (g) Cl2 (g) (2 componentes)
CaCO3 (s) CO2 (g) OCa (s) (2componentes)
GRADOS DE
LIBERTAD (L)
nuacutemero de variables (temperatura presioacuten y composicioacuten) que se pueden variar independientemente sin que tenga lugar cambio de fase
Gibbs establecioacute una ecuacioacuten para relacionar el nuacutemero de fases componentes y grados de libertad de un sistema que se conoce como REGLA DE LAS FASES
REGLA DE LAS FASES
F + L = C + 2
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
Aplicable a todo sistema macroscoacutepico que se
encuentre en equilibrio y que el mismo dependa de
la P T y concentracioacuten
DIAGRAMAS DE FASES
Un diagrama de fases es una representacioacuten que describe las fases presentes en un sistema en funcioacuten de variables termodinaacutemicas (normalmente P y T)
DIAGRAMAS DE FASES
a) Para valores dados de P y T una sustancia pura se puede encontrar en 1 2 oacute 3 fases en equilibrio
b) En el punto criacutetico (Pc Tc) liacutequido y gas no pueden distingirse como fases separadas
c) Temperatura criacutetica La mayor temperatura a la que se puede condensar un gas
d) Presioacuten criacutetica La mayor presioacuten a la que ebulle un liacutequido cuando es calentado
e) Los fluidos supercriacuteticos son fases que combinan las propiedades de liacutequidos y gases
T
P
soacutelido
gas
liacutequido
fluido supercriacutetico
punto criacutetico
punto triple
TC
PC
DIAGRAMAS DE FASES
DIAGRAMA DE FASES DEL H2O
a) En el punto triple (H) soacutelido liacutequido y gas se encuentran en equilibrio Aquiacute el nuacutemero de grados de libertad del sistema es cero porque cualquier modificacioacuten (P oacute T) hariacutea imposible mantener ese equilibrio
b) En las curvas de fusioacuten (BH) vaporizacioacuten (CH) o sublimacioacuten (AH) son 2 las fases en equilibrio y el nuacutemero de grados de libertad es 1
c) Cuando el sistema lo constituye 1 fase los grados de libertad son 2
H
A
B
C
DIAGRAMAS DE FASES
(738 bar 311 ordmC)
DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
bull El CO2 supercriacutetico reuacutene las propiedades de un liacutequido (actuacutea como disolvente) y las de un gas (gran capacidad de difusioacuten)
bull Se emplea para extraer la cafeiacutena de los granos de cafeacute
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES
bull Es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias quiacutemicas siempre que el tamantildeo molecular de las partiacuteculas sea inferior a 10-9 m
bull Se llama mezcla coloidal cuando el tamantildeo de partiacutecula va de 10-9 m a 2 middot10-7 m
bull Se llama suspensioacuten cuando el tamantildeo de las partiacuteculas es del orden de 2 middot10-7 m
bull Los componentes de una disolucioacuten son
Soluto (se encuentra en menor proporcioacuten)
Disolvente (se encuentra en mayor proporcioacuten y es el medio de dispersioacuten)
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
CAMBIOS DE ESTADO (TRANSFORMACIONES DE FASE)
1 A presioacuten definida las temperaturas de fusioacuten y ebullicioacuten son constantes para cada sustancia
2 A presioacuten constante y mientras dura el cambio de estado la temperatura no variacutea
3 La cantidad de energiacutea a suministrar por cantidad de sustancia para que a presioacuten y temperatura determinadas se produzca un cambio de estado progresivo estaacute definida y se denomina ENTALPIacuteA DE FUSIOacuteN Y ENTALPIacuteA DE VAPORIZACIOacuteN
LAS SUSTANCIAS PURAS PRESENTAN IMPORTANTES
REGULARIDADES EN LOS PASOS EBULLICIOacuteN-
LICUEFACCIOacuteN Y FUSIOacuteN-SOLIDIFICACIOacuteN
PRESIOacuteN DE VAPOR
La presioacuten que ejercen en un
recinto cerrado las partiacuteculas de
vapor en equilibrio con su liacutequido
se denomina presioacuten de vapor del
liacutequido El valor depende de las
fuerzas intermoleculares en el
liacutequido y de la temperatura
La presioacuten de vapor aumenta con
la T porque al elevarse eacutesta la
cantidad de moleacuteculas que tienen
la energiacutea suficiente para escapar
del liacutequido aumenta La presioacuten de
vapor de equilibrio es la maacutexima
presioacuten que ejerce un liacutequido a una
determinada temperatura
De manera anaacuteloga se define la
presioacuten de vapor de un soacutelido
PRESIOacuteN DE VAPOR
PRESIOacuteN DE VAPOR
H2OhellipH2O Fuerzas polares intensas
CH3-CH2OHhelliphelliphelliphellipCH3CH2OH Fuerzas polares deacutebiles
CH3-O-CH3helliphelliphelliphelliphellipCH3-O-CH3 Fuerzas de Van der Waals
aumenta PV
mayor intensidad de las fuerzas
intermoleculares
- INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA PV
2
1 2 1
1 1ln vHP
P R T T
1T
log PV
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
FASE (F) Cada una de las partes homogeacuteneas de un sistema
diferenciadas fiacutesicamente y mecaacutenicamente separables
Las mezclas de gases siempre constituyen 1 uacutenica fase
En estado liacutequido existiraacuten tantas fases como sistemas inmiscibles
puedan formarse
En estado soacutelido existiraacuten tantas fases como sustancias puras
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (3 fases)
NO2 (g) CO2 (g) CH4 (g) (1 fase)
NaCl (aq) NaCl (s) (2 fases)
Hg Cl4C H2O (l) (3 fases)
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
COMPONENTE (C) elementos o compuestos quiacutemicos que entran a
formar un sistema
El nuacutemero de componentes se determina a partir de la relacioacuten
Componentes = especies quiacutemicas ndash nuacutemero de reacciones quiacutemicas que las ligan
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (1 componente)
Cl5P (g) Cl3P (g) Cl2 (g) (2 componentes)
CaCO3 (s) CO2 (g) OCa (s) (2componentes)
GRADOS DE
LIBERTAD (L)
nuacutemero de variables (temperatura presioacuten y composicioacuten) que se pueden variar independientemente sin que tenga lugar cambio de fase
Gibbs establecioacute una ecuacioacuten para relacionar el nuacutemero de fases componentes y grados de libertad de un sistema que se conoce como REGLA DE LAS FASES
REGLA DE LAS FASES
F + L = C + 2
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
Aplicable a todo sistema macroscoacutepico que se
encuentre en equilibrio y que el mismo dependa de
la P T y concentracioacuten
DIAGRAMAS DE FASES
Un diagrama de fases es una representacioacuten que describe las fases presentes en un sistema en funcioacuten de variables termodinaacutemicas (normalmente P y T)
DIAGRAMAS DE FASES
a) Para valores dados de P y T una sustancia pura se puede encontrar en 1 2 oacute 3 fases en equilibrio
b) En el punto criacutetico (Pc Tc) liacutequido y gas no pueden distingirse como fases separadas
c) Temperatura criacutetica La mayor temperatura a la que se puede condensar un gas
d) Presioacuten criacutetica La mayor presioacuten a la que ebulle un liacutequido cuando es calentado
e) Los fluidos supercriacuteticos son fases que combinan las propiedades de liacutequidos y gases
T
P
soacutelido
gas
liacutequido
fluido supercriacutetico
punto criacutetico
punto triple
TC
PC
DIAGRAMAS DE FASES
DIAGRAMA DE FASES DEL H2O
a) En el punto triple (H) soacutelido liacutequido y gas se encuentran en equilibrio Aquiacute el nuacutemero de grados de libertad del sistema es cero porque cualquier modificacioacuten (P oacute T) hariacutea imposible mantener ese equilibrio
b) En las curvas de fusioacuten (BH) vaporizacioacuten (CH) o sublimacioacuten (AH) son 2 las fases en equilibrio y el nuacutemero de grados de libertad es 1
c) Cuando el sistema lo constituye 1 fase los grados de libertad son 2
H
A
B
C
DIAGRAMAS DE FASES
(738 bar 311 ordmC)
DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
bull El CO2 supercriacutetico reuacutene las propiedades de un liacutequido (actuacutea como disolvente) y las de un gas (gran capacidad de difusioacuten)
bull Se emplea para extraer la cafeiacutena de los granos de cafeacute
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES
bull Es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias quiacutemicas siempre que el tamantildeo molecular de las partiacuteculas sea inferior a 10-9 m
bull Se llama mezcla coloidal cuando el tamantildeo de partiacutecula va de 10-9 m a 2 middot10-7 m
bull Se llama suspensioacuten cuando el tamantildeo de las partiacuteculas es del orden de 2 middot10-7 m
bull Los componentes de una disolucioacuten son
Soluto (se encuentra en menor proporcioacuten)
Disolvente (se encuentra en mayor proporcioacuten y es el medio de dispersioacuten)
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
PRESIOacuteN DE VAPOR
La presioacuten que ejercen en un
recinto cerrado las partiacuteculas de
vapor en equilibrio con su liacutequido
se denomina presioacuten de vapor del
liacutequido El valor depende de las
fuerzas intermoleculares en el
liacutequido y de la temperatura
La presioacuten de vapor aumenta con
la T porque al elevarse eacutesta la
cantidad de moleacuteculas que tienen
la energiacutea suficiente para escapar
del liacutequido aumenta La presioacuten de
vapor de equilibrio es la maacutexima
presioacuten que ejerce un liacutequido a una
determinada temperatura
De manera anaacuteloga se define la
presioacuten de vapor de un soacutelido
PRESIOacuteN DE VAPOR
PRESIOacuteN DE VAPOR
H2OhellipH2O Fuerzas polares intensas
CH3-CH2OHhelliphelliphelliphellipCH3CH2OH Fuerzas polares deacutebiles
CH3-O-CH3helliphelliphelliphelliphellipCH3-O-CH3 Fuerzas de Van der Waals
aumenta PV
mayor intensidad de las fuerzas
intermoleculares
- INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA PV
2
1 2 1
1 1ln vHP
P R T T
1T
log PV
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
FASE (F) Cada una de las partes homogeacuteneas de un sistema
diferenciadas fiacutesicamente y mecaacutenicamente separables
Las mezclas de gases siempre constituyen 1 uacutenica fase
En estado liacutequido existiraacuten tantas fases como sistemas inmiscibles
puedan formarse
En estado soacutelido existiraacuten tantas fases como sustancias puras
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (3 fases)
NO2 (g) CO2 (g) CH4 (g) (1 fase)
NaCl (aq) NaCl (s) (2 fases)
Hg Cl4C H2O (l) (3 fases)
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
COMPONENTE (C) elementos o compuestos quiacutemicos que entran a
formar un sistema
El nuacutemero de componentes se determina a partir de la relacioacuten
Componentes = especies quiacutemicas ndash nuacutemero de reacciones quiacutemicas que las ligan
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (1 componente)
Cl5P (g) Cl3P (g) Cl2 (g) (2 componentes)
CaCO3 (s) CO2 (g) OCa (s) (2componentes)
GRADOS DE
LIBERTAD (L)
nuacutemero de variables (temperatura presioacuten y composicioacuten) que se pueden variar independientemente sin que tenga lugar cambio de fase
Gibbs establecioacute una ecuacioacuten para relacionar el nuacutemero de fases componentes y grados de libertad de un sistema que se conoce como REGLA DE LAS FASES
REGLA DE LAS FASES
F + L = C + 2
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
Aplicable a todo sistema macroscoacutepico que se
encuentre en equilibrio y que el mismo dependa de
la P T y concentracioacuten
DIAGRAMAS DE FASES
Un diagrama de fases es una representacioacuten que describe las fases presentes en un sistema en funcioacuten de variables termodinaacutemicas (normalmente P y T)
DIAGRAMAS DE FASES
a) Para valores dados de P y T una sustancia pura se puede encontrar en 1 2 oacute 3 fases en equilibrio
b) En el punto criacutetico (Pc Tc) liacutequido y gas no pueden distingirse como fases separadas
c) Temperatura criacutetica La mayor temperatura a la que se puede condensar un gas
d) Presioacuten criacutetica La mayor presioacuten a la que ebulle un liacutequido cuando es calentado
e) Los fluidos supercriacuteticos son fases que combinan las propiedades de liacutequidos y gases
T
P
soacutelido
gas
liacutequido
fluido supercriacutetico
punto criacutetico
punto triple
TC
PC
DIAGRAMAS DE FASES
DIAGRAMA DE FASES DEL H2O
a) En el punto triple (H) soacutelido liacutequido y gas se encuentran en equilibrio Aquiacute el nuacutemero de grados de libertad del sistema es cero porque cualquier modificacioacuten (P oacute T) hariacutea imposible mantener ese equilibrio
b) En las curvas de fusioacuten (BH) vaporizacioacuten (CH) o sublimacioacuten (AH) son 2 las fases en equilibrio y el nuacutemero de grados de libertad es 1
c) Cuando el sistema lo constituye 1 fase los grados de libertad son 2
H
A
B
C
DIAGRAMAS DE FASES
(738 bar 311 ordmC)
DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
bull El CO2 supercriacutetico reuacutene las propiedades de un liacutequido (actuacutea como disolvente) y las de un gas (gran capacidad de difusioacuten)
bull Se emplea para extraer la cafeiacutena de los granos de cafeacute
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES
bull Es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias quiacutemicas siempre que el tamantildeo molecular de las partiacuteculas sea inferior a 10-9 m
bull Se llama mezcla coloidal cuando el tamantildeo de partiacutecula va de 10-9 m a 2 middot10-7 m
bull Se llama suspensioacuten cuando el tamantildeo de las partiacuteculas es del orden de 2 middot10-7 m
bull Los componentes de una disolucioacuten son
Soluto (se encuentra en menor proporcioacuten)
Disolvente (se encuentra en mayor proporcioacuten y es el medio de dispersioacuten)
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
PRESIOacuteN DE VAPOR
H2OhellipH2O Fuerzas polares intensas
CH3-CH2OHhelliphelliphelliphellipCH3CH2OH Fuerzas polares deacutebiles
CH3-O-CH3helliphelliphelliphelliphellipCH3-O-CH3 Fuerzas de Van der Waals
aumenta PV
mayor intensidad de las fuerzas
intermoleculares
- INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA PV
2
1 2 1
1 1ln vHP
P R T T
1T
log PV
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
FASE (F) Cada una de las partes homogeacuteneas de un sistema
diferenciadas fiacutesicamente y mecaacutenicamente separables
Las mezclas de gases siempre constituyen 1 uacutenica fase
En estado liacutequido existiraacuten tantas fases como sistemas inmiscibles
puedan formarse
En estado soacutelido existiraacuten tantas fases como sustancias puras
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (3 fases)
NO2 (g) CO2 (g) CH4 (g) (1 fase)
NaCl (aq) NaCl (s) (2 fases)
Hg Cl4C H2O (l) (3 fases)
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
COMPONENTE (C) elementos o compuestos quiacutemicos que entran a
formar un sistema
El nuacutemero de componentes se determina a partir de la relacioacuten
Componentes = especies quiacutemicas ndash nuacutemero de reacciones quiacutemicas que las ligan
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (1 componente)
Cl5P (g) Cl3P (g) Cl2 (g) (2 componentes)
CaCO3 (s) CO2 (g) OCa (s) (2componentes)
GRADOS DE
LIBERTAD (L)
nuacutemero de variables (temperatura presioacuten y composicioacuten) que se pueden variar independientemente sin que tenga lugar cambio de fase
Gibbs establecioacute una ecuacioacuten para relacionar el nuacutemero de fases componentes y grados de libertad de un sistema que se conoce como REGLA DE LAS FASES
REGLA DE LAS FASES
F + L = C + 2
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
Aplicable a todo sistema macroscoacutepico que se
encuentre en equilibrio y que el mismo dependa de
la P T y concentracioacuten
DIAGRAMAS DE FASES
Un diagrama de fases es una representacioacuten que describe las fases presentes en un sistema en funcioacuten de variables termodinaacutemicas (normalmente P y T)
DIAGRAMAS DE FASES
a) Para valores dados de P y T una sustancia pura se puede encontrar en 1 2 oacute 3 fases en equilibrio
b) En el punto criacutetico (Pc Tc) liacutequido y gas no pueden distingirse como fases separadas
c) Temperatura criacutetica La mayor temperatura a la que se puede condensar un gas
d) Presioacuten criacutetica La mayor presioacuten a la que ebulle un liacutequido cuando es calentado
e) Los fluidos supercriacuteticos son fases que combinan las propiedades de liacutequidos y gases
T
P
soacutelido
gas
liacutequido
fluido supercriacutetico
punto criacutetico
punto triple
TC
PC
DIAGRAMAS DE FASES
DIAGRAMA DE FASES DEL H2O
a) En el punto triple (H) soacutelido liacutequido y gas se encuentran en equilibrio Aquiacute el nuacutemero de grados de libertad del sistema es cero porque cualquier modificacioacuten (P oacute T) hariacutea imposible mantener ese equilibrio
b) En las curvas de fusioacuten (BH) vaporizacioacuten (CH) o sublimacioacuten (AH) son 2 las fases en equilibrio y el nuacutemero de grados de libertad es 1
c) Cuando el sistema lo constituye 1 fase los grados de libertad son 2
H
A
B
C
DIAGRAMAS DE FASES
(738 bar 311 ordmC)
DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
bull El CO2 supercriacutetico reuacutene las propiedades de un liacutequido (actuacutea como disolvente) y las de un gas (gran capacidad de difusioacuten)
bull Se emplea para extraer la cafeiacutena de los granos de cafeacute
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES
bull Es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias quiacutemicas siempre que el tamantildeo molecular de las partiacuteculas sea inferior a 10-9 m
bull Se llama mezcla coloidal cuando el tamantildeo de partiacutecula va de 10-9 m a 2 middot10-7 m
bull Se llama suspensioacuten cuando el tamantildeo de las partiacuteculas es del orden de 2 middot10-7 m
bull Los componentes de una disolucioacuten son
Soluto (se encuentra en menor proporcioacuten)
Disolvente (se encuentra en mayor proporcioacuten y es el medio de dispersioacuten)
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
FASE (F) Cada una de las partes homogeacuteneas de un sistema
diferenciadas fiacutesicamente y mecaacutenicamente separables
Las mezclas de gases siempre constituyen 1 uacutenica fase
En estado liacutequido existiraacuten tantas fases como sistemas inmiscibles
puedan formarse
En estado soacutelido existiraacuten tantas fases como sustancias puras
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (3 fases)
NO2 (g) CO2 (g) CH4 (g) (1 fase)
NaCl (aq) NaCl (s) (2 fases)
Hg Cl4C H2O (l) (3 fases)
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
COMPONENTE (C) elementos o compuestos quiacutemicos que entran a
formar un sistema
El nuacutemero de componentes se determina a partir de la relacioacuten
Componentes = especies quiacutemicas ndash nuacutemero de reacciones quiacutemicas que las ligan
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (1 componente)
Cl5P (g) Cl3P (g) Cl2 (g) (2 componentes)
CaCO3 (s) CO2 (g) OCa (s) (2componentes)
GRADOS DE
LIBERTAD (L)
nuacutemero de variables (temperatura presioacuten y composicioacuten) que se pueden variar independientemente sin que tenga lugar cambio de fase
Gibbs establecioacute una ecuacioacuten para relacionar el nuacutemero de fases componentes y grados de libertad de un sistema que se conoce como REGLA DE LAS FASES
REGLA DE LAS FASES
F + L = C + 2
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
Aplicable a todo sistema macroscoacutepico que se
encuentre en equilibrio y que el mismo dependa de
la P T y concentracioacuten
DIAGRAMAS DE FASES
Un diagrama de fases es una representacioacuten que describe las fases presentes en un sistema en funcioacuten de variables termodinaacutemicas (normalmente P y T)
DIAGRAMAS DE FASES
a) Para valores dados de P y T una sustancia pura se puede encontrar en 1 2 oacute 3 fases en equilibrio
b) En el punto criacutetico (Pc Tc) liacutequido y gas no pueden distingirse como fases separadas
c) Temperatura criacutetica La mayor temperatura a la que se puede condensar un gas
d) Presioacuten criacutetica La mayor presioacuten a la que ebulle un liacutequido cuando es calentado
e) Los fluidos supercriacuteticos son fases que combinan las propiedades de liacutequidos y gases
T
P
soacutelido
gas
liacutequido
fluido supercriacutetico
punto criacutetico
punto triple
TC
PC
DIAGRAMAS DE FASES
DIAGRAMA DE FASES DEL H2O
a) En el punto triple (H) soacutelido liacutequido y gas se encuentran en equilibrio Aquiacute el nuacutemero de grados de libertad del sistema es cero porque cualquier modificacioacuten (P oacute T) hariacutea imposible mantener ese equilibrio
b) En las curvas de fusioacuten (BH) vaporizacioacuten (CH) o sublimacioacuten (AH) son 2 las fases en equilibrio y el nuacutemero de grados de libertad es 1
c) Cuando el sistema lo constituye 1 fase los grados de libertad son 2
H
A
B
C
DIAGRAMAS DE FASES
(738 bar 311 ordmC)
DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
bull El CO2 supercriacutetico reuacutene las propiedades de un liacutequido (actuacutea como disolvente) y las de un gas (gran capacidad de difusioacuten)
bull Se emplea para extraer la cafeiacutena de los granos de cafeacute
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES
bull Es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias quiacutemicas siempre que el tamantildeo molecular de las partiacuteculas sea inferior a 10-9 m
bull Se llama mezcla coloidal cuando el tamantildeo de partiacutecula va de 10-9 m a 2 middot10-7 m
bull Se llama suspensioacuten cuando el tamantildeo de las partiacuteculas es del orden de 2 middot10-7 m
bull Los componentes de una disolucioacuten son
Soluto (se encuentra en menor proporcioacuten)
Disolvente (se encuentra en mayor proporcioacuten y es el medio de dispersioacuten)
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DIAGRAMA DE FASESREGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
COMPONENTE (C) elementos o compuestos quiacutemicos que entran a
formar un sistema
El nuacutemero de componentes se determina a partir de la relacioacuten
Componentes = especies quiacutemicas ndash nuacutemero de reacciones quiacutemicas que las ligan
Ejemplos Hielo agua liacutequida vapor de agua (1 componente)
Cl5P (g) Cl3P (g) Cl2 (g) (2 componentes)
CaCO3 (s) CO2 (g) OCa (s) (2componentes)
GRADOS DE
LIBERTAD (L)
nuacutemero de variables (temperatura presioacuten y composicioacuten) que se pueden variar independientemente sin que tenga lugar cambio de fase
Gibbs establecioacute una ecuacioacuten para relacionar el nuacutemero de fases componentes y grados de libertad de un sistema que se conoce como REGLA DE LAS FASES
REGLA DE LAS FASES
F + L = C + 2
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
Aplicable a todo sistema macroscoacutepico que se
encuentre en equilibrio y que el mismo dependa de
la P T y concentracioacuten
DIAGRAMAS DE FASES
Un diagrama de fases es una representacioacuten que describe las fases presentes en un sistema en funcioacuten de variables termodinaacutemicas (normalmente P y T)
DIAGRAMAS DE FASES
a) Para valores dados de P y T una sustancia pura se puede encontrar en 1 2 oacute 3 fases en equilibrio
b) En el punto criacutetico (Pc Tc) liacutequido y gas no pueden distingirse como fases separadas
c) Temperatura criacutetica La mayor temperatura a la que se puede condensar un gas
d) Presioacuten criacutetica La mayor presioacuten a la que ebulle un liacutequido cuando es calentado
e) Los fluidos supercriacuteticos son fases que combinan las propiedades de liacutequidos y gases
T
P
soacutelido
gas
liacutequido
fluido supercriacutetico
punto criacutetico
punto triple
TC
PC
DIAGRAMAS DE FASES
DIAGRAMA DE FASES DEL H2O
a) En el punto triple (H) soacutelido liacutequido y gas se encuentran en equilibrio Aquiacute el nuacutemero de grados de libertad del sistema es cero porque cualquier modificacioacuten (P oacute T) hariacutea imposible mantener ese equilibrio
b) En las curvas de fusioacuten (BH) vaporizacioacuten (CH) o sublimacioacuten (AH) son 2 las fases en equilibrio y el nuacutemero de grados de libertad es 1
c) Cuando el sistema lo constituye 1 fase los grados de libertad son 2
H
A
B
C
DIAGRAMAS DE FASES
(738 bar 311 ordmC)
DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
bull El CO2 supercriacutetico reuacutene las propiedades de un liacutequido (actuacutea como disolvente) y las de un gas (gran capacidad de difusioacuten)
bull Se emplea para extraer la cafeiacutena de los granos de cafeacute
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES
bull Es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias quiacutemicas siempre que el tamantildeo molecular de las partiacuteculas sea inferior a 10-9 m
bull Se llama mezcla coloidal cuando el tamantildeo de partiacutecula va de 10-9 m a 2 middot10-7 m
bull Se llama suspensioacuten cuando el tamantildeo de las partiacuteculas es del orden de 2 middot10-7 m
bull Los componentes de una disolucioacuten son
Soluto (se encuentra en menor proporcioacuten)
Disolvente (se encuentra en mayor proporcioacuten y es el medio de dispersioacuten)
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
GRADOS DE
LIBERTAD (L)
nuacutemero de variables (temperatura presioacuten y composicioacuten) que se pueden variar independientemente sin que tenga lugar cambio de fase
Gibbs establecioacute una ecuacioacuten para relacionar el nuacutemero de fases componentes y grados de libertad de un sistema que se conoce como REGLA DE LAS FASES
REGLA DE LAS FASES
F + L = C + 2
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LA FASES
DIAGRAMA DE FASES REGLA DE LAS FASES
Aplicable a todo sistema macroscoacutepico que se
encuentre en equilibrio y que el mismo dependa de
la P T y concentracioacuten
DIAGRAMAS DE FASES
Un diagrama de fases es una representacioacuten que describe las fases presentes en un sistema en funcioacuten de variables termodinaacutemicas (normalmente P y T)
DIAGRAMAS DE FASES
a) Para valores dados de P y T una sustancia pura se puede encontrar en 1 2 oacute 3 fases en equilibrio
b) En el punto criacutetico (Pc Tc) liacutequido y gas no pueden distingirse como fases separadas
c) Temperatura criacutetica La mayor temperatura a la que se puede condensar un gas
d) Presioacuten criacutetica La mayor presioacuten a la que ebulle un liacutequido cuando es calentado
e) Los fluidos supercriacuteticos son fases que combinan las propiedades de liacutequidos y gases
T
P
soacutelido
gas
liacutequido
fluido supercriacutetico
punto criacutetico
punto triple
TC
PC
DIAGRAMAS DE FASES
DIAGRAMA DE FASES DEL H2O
a) En el punto triple (H) soacutelido liacutequido y gas se encuentran en equilibrio Aquiacute el nuacutemero de grados de libertad del sistema es cero porque cualquier modificacioacuten (P oacute T) hariacutea imposible mantener ese equilibrio
b) En las curvas de fusioacuten (BH) vaporizacioacuten (CH) o sublimacioacuten (AH) son 2 las fases en equilibrio y el nuacutemero de grados de libertad es 1
c) Cuando el sistema lo constituye 1 fase los grados de libertad son 2
H
A
B
C
DIAGRAMAS DE FASES
(738 bar 311 ordmC)
DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
bull El CO2 supercriacutetico reuacutene las propiedades de un liacutequido (actuacutea como disolvente) y las de un gas (gran capacidad de difusioacuten)
bull Se emplea para extraer la cafeiacutena de los granos de cafeacute
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES
bull Es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias quiacutemicas siempre que el tamantildeo molecular de las partiacuteculas sea inferior a 10-9 m
bull Se llama mezcla coloidal cuando el tamantildeo de partiacutecula va de 10-9 m a 2 middot10-7 m
bull Se llama suspensioacuten cuando el tamantildeo de las partiacuteculas es del orden de 2 middot10-7 m
bull Los componentes de una disolucioacuten son
Soluto (se encuentra en menor proporcioacuten)
Disolvente (se encuentra en mayor proporcioacuten y es el medio de dispersioacuten)
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DIAGRAMAS DE FASES
Un diagrama de fases es una representacioacuten que describe las fases presentes en un sistema en funcioacuten de variables termodinaacutemicas (normalmente P y T)
DIAGRAMAS DE FASES
a) Para valores dados de P y T una sustancia pura se puede encontrar en 1 2 oacute 3 fases en equilibrio
b) En el punto criacutetico (Pc Tc) liacutequido y gas no pueden distingirse como fases separadas
c) Temperatura criacutetica La mayor temperatura a la que se puede condensar un gas
d) Presioacuten criacutetica La mayor presioacuten a la que ebulle un liacutequido cuando es calentado
e) Los fluidos supercriacuteticos son fases que combinan las propiedades de liacutequidos y gases
T
P
soacutelido
gas
liacutequido
fluido supercriacutetico
punto criacutetico
punto triple
TC
PC
DIAGRAMAS DE FASES
DIAGRAMA DE FASES DEL H2O
a) En el punto triple (H) soacutelido liacutequido y gas se encuentran en equilibrio Aquiacute el nuacutemero de grados de libertad del sistema es cero porque cualquier modificacioacuten (P oacute T) hariacutea imposible mantener ese equilibrio
b) En las curvas de fusioacuten (BH) vaporizacioacuten (CH) o sublimacioacuten (AH) son 2 las fases en equilibrio y el nuacutemero de grados de libertad es 1
c) Cuando el sistema lo constituye 1 fase los grados de libertad son 2
H
A
B
C
DIAGRAMAS DE FASES
(738 bar 311 ordmC)
DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
bull El CO2 supercriacutetico reuacutene las propiedades de un liacutequido (actuacutea como disolvente) y las de un gas (gran capacidad de difusioacuten)
bull Se emplea para extraer la cafeiacutena de los granos de cafeacute
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES
bull Es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias quiacutemicas siempre que el tamantildeo molecular de las partiacuteculas sea inferior a 10-9 m
bull Se llama mezcla coloidal cuando el tamantildeo de partiacutecula va de 10-9 m a 2 middot10-7 m
bull Se llama suspensioacuten cuando el tamantildeo de las partiacuteculas es del orden de 2 middot10-7 m
bull Los componentes de una disolucioacuten son
Soluto (se encuentra en menor proporcioacuten)
Disolvente (se encuentra en mayor proporcioacuten y es el medio de dispersioacuten)
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DIAGRAMAS DE FASES
DIAGRAMA DE FASES DEL H2O
a) En el punto triple (H) soacutelido liacutequido y gas se encuentran en equilibrio Aquiacute el nuacutemero de grados de libertad del sistema es cero porque cualquier modificacioacuten (P oacute T) hariacutea imposible mantener ese equilibrio
b) En las curvas de fusioacuten (BH) vaporizacioacuten (CH) o sublimacioacuten (AH) son 2 las fases en equilibrio y el nuacutemero de grados de libertad es 1
c) Cuando el sistema lo constituye 1 fase los grados de libertad son 2
H
A
B
C
DIAGRAMAS DE FASES
(738 bar 311 ordmC)
DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
bull El CO2 supercriacutetico reuacutene las propiedades de un liacutequido (actuacutea como disolvente) y las de un gas (gran capacidad de difusioacuten)
bull Se emplea para extraer la cafeiacutena de los granos de cafeacute
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES
bull Es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias quiacutemicas siempre que el tamantildeo molecular de las partiacuteculas sea inferior a 10-9 m
bull Se llama mezcla coloidal cuando el tamantildeo de partiacutecula va de 10-9 m a 2 middot10-7 m
bull Se llama suspensioacuten cuando el tamantildeo de las partiacuteculas es del orden de 2 middot10-7 m
bull Los componentes de una disolucioacuten son
Soluto (se encuentra en menor proporcioacuten)
Disolvente (se encuentra en mayor proporcioacuten y es el medio de dispersioacuten)
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DIAGRAMAS DE FASES
(738 bar 311 ordmC)
DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
bull El CO2 supercriacutetico reuacutene las propiedades de un liacutequido (actuacutea como disolvente) y las de un gas (gran capacidad de difusioacuten)
bull Se emplea para extraer la cafeiacutena de los granos de cafeacute
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES
bull Es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias quiacutemicas siempre que el tamantildeo molecular de las partiacuteculas sea inferior a 10-9 m
bull Se llama mezcla coloidal cuando el tamantildeo de partiacutecula va de 10-9 m a 2 middot10-7 m
bull Se llama suspensioacuten cuando el tamantildeo de las partiacuteculas es del orden de 2 middot10-7 m
bull Los componentes de una disolucioacuten son
Soluto (se encuentra en menor proporcioacuten)
Disolvente (se encuentra en mayor proporcioacuten y es el medio de dispersioacuten)
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES
bull Es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias quiacutemicas siempre que el tamantildeo molecular de las partiacuteculas sea inferior a 10-9 m
bull Se llama mezcla coloidal cuando el tamantildeo de partiacutecula va de 10-9 m a 2 middot10-7 m
bull Se llama suspensioacuten cuando el tamantildeo de las partiacuteculas es del orden de 2 middot10-7 m
bull Los componentes de una disolucioacuten son
Soluto (se encuentra en menor proporcioacuten)
Disolvente (se encuentra en mayor proporcioacuten y es el medio de dispersioacuten)
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DISOLUCIONES
TIPOS DE DISOLUCIONES
SOLUTO DISOLVENTE EJEMPLO
Gas Gas Aire
Liacutequido Gas Niebla
Soacutelido Gas Humo
Gas Liacutequido Agua carboacutenica
Liacutequido Liacutequido Alcohol en agua (alcohol 96)
Soacutelido Liacutequido Agua azucarada
Gas Soacutelido Aire en queso
Liacutequido Soacutelido Hg-cobre
Soacutelido Soacutelido Aleaciones (bronce)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
A una temperatura determinada una disolucioacuten binaria de liacutequidos volaacutetiles ejerce una presioacuten de vapor definida La LEY DE DALTON establece que cada componente ejerce su PV de equilibrio y que la presioacuten de vapor total de la disolucioacuten seraacute la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes
DISOLUCIOacuteN IDEAL se considera disolucioacuten ideal de dos liacutequidos volaacutetiles aquella en la que ambos se disuelven sin absorber ni desprender calor de modo que el volumen resultante sea aditivo
LEY DE DALTON
1
n
V i
i
P P
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES Y DISOLUCIONES REALES
Disoluciones Ideales bull Al mezclar dos sustancias eacutestas se disuelven sin absorber ni
desprender calor y de modo que sus voluacutemenes resultan aditivos bull Siguen las leyes de Dalton Raoult y Henry
Disoluciones Reales bull La disolucioacuten es endoteacutermica o exoteacutermica bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes deacutebiles que las
interacciones soluto-soluto oacute disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es endoteacutermico
bull Cuando las interacciones soluto-disolvente son maacutes fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolucioacuten es exoteacutermico
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
La presioacuten de vapor total (PT) de una disolucioacuten de 2 componentes seraacute
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
Tambieacuten se define disolucioacuten ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La LEY DE RAOULT afirma que a una temperatura determinada las presiones de vapor de los componentes liacutequidos individuales de una disolucioacuten ideal son proporcionales a su fraccioacuten molar en la misma
LEY DE RAOULT
0middoti i iP PPi = presioacuten de vapor del componente i
Pi0 = presioacuten de vapor del componente i puro
i = fraccioacuten molar del componente i
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DISOLUCIONES
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
PT=1 (P10 - P2
0) + P20
2 = 1 - 1
P
1 0 05 1
P20
P10
Presioacuten de vapor de la disolucioacuten (PT)
P1
P2
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La presioacuten parcial de vapor de cada componente en una disolucioacuten ideal es menor que la presioacuten de vapor de cada liacutequido puro
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
La separacioacuten de componentes volaacutetiles de una disolucioacuten se realiza mediante DESTILACIOacuteN
El punto de ebullicioacuten de una disolucioacuten se alcanza cuando su
presioacuten de vapor iguala la presioacuten externa
El agua a nivel del mar hierve a 100 ordmC es decir la presioacuten de vapor del agua a 100 ordmC es de 760 mm de Hg
Temperatura de ebullicioacuten (ordmC)
Pre
sioacute
n (
mm
Hg
)
Influencia de la presioacuten en la temperatura de ebullicioacuten del agua
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DISOLUCIONES
Cuando destila una disolucioacuten binaria ideal la composicioacuten de la fase liacutequida se regiraacute por la ley de Raoult y la composicioacuten de la fase vapor por la ley de Dalton
PT = P1 + P2 = 1 P10 + 2 P2
0
P1 = y1 PT P2 = y2 PT
y1= fraccioacuten molar del componente 1 en la fase vapor
y2= fraccioacuten molar del componente 2 en la fase vapor
P
1 0 05 1
P20
P10
Diagrama P- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido
vapor
liacutequido
C A B
B yC
H
J
J yH
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
J sistema en fase liacutequida cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute J y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- J)
H sistema en fase vapor cuya fraccioacuten molar del componente 1 seraacute yH y la fraccioacuten molar del componente 2 seraacute (1- yH)
A sistema constituido por una mezcla de liacutequido y vapor en equilibrio el liacutequido de composicioacuten determinada por el punto B y el vapor con composicioacuten determinada por el punto C
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DISOLUCIONES
Diagrama Temperatura-Composicioacuten
La temperatura de ebullicioacuten de una disolucioacuten ideal variacutea con su composicioacuten La curva de condensacioacuten coincide con la temperatura de ebullicioacuten referida a la composicioacuten del vapor y la curva inferior referida a la composicioacuten del liacutequido A temperaturas elevadas la disolucioacuten estaraacute en estado vapor a temperaturas bajas se encontraraacute en estado liacutequido y en la zona intermedia de las dos curvas coexistiraacuten las fases vapor y liacutequido en equilibrio
DISOLUCIONES IDEALES LIacuteQUIDO - LIacuteQUIDO
Diagrama T- para una disolucioacuten ideal liacutequido-liacutequido a presioacuten constante
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DISOLUCIONES
La mezcla se calienta en el matraz hasta
la temperatura de ebullicioacuten En la torre
de rectificacioacuten existen ldquoplatosrdquo donde
se condensa parte del vapor que regresa
a la fase liacutequida con mayor composicioacuten
de la sustancia menos volaacutetil Este
proceso al repetirse determinado
nuacutemero de veces hace que la
composicioacuten de la fase vapor al final de
rectificador sea cercana al 100 de la
sustancia maacutes volaacutetil y la fase liacutequida
que permanece en el matraz tenga una
composicioacuten cercana al 100 del
componente menos volaacutetil
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DISOLUCIONES
Partimos de una composicioacuten inicial en
el calderiacuten de XA=02
A medida que el vapor se encuentra con
los platos se va enriqueciendo del
componente maacutes volaacutetil hasta
praacutecticamente obtener en el destilado el
producto maacutes volaacutetil puro (en este caso
el componente A)
DETILACIOacuteN FRACCIONADA RECTIFICACIOacuteN
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DISOLUCIONES
El modelo de disolucioacuten ideal implica
que las interacciones entre los
componentes de la disolucioacuten son
ideacutenticas sin embargo en la mayor
parte de los casos las interacciones
intermoleculares en la disolucioacuten son
maacutes deacutebiles que en los liacutequidos puros lo
que implica que las moleacuteculas pueden
pasar a la fase gaseosa con mayor
facilidad En estos casos Pigt Piideal Se
dice que el sistema presenta una
desviacioacuten positiva de la ley de Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DISOLUCIONES
El caso opuesto en el que las
interacciones intermoleculares son
mayores en la disolucioacuten que en los
liacutequidos puros tambieacuten es posible Un
caso muy frecuente es el de las
disoluciones de sustancias que pueden
formar entre si enlaces por puentes de
hidroacutegeno pero no en los liacutequidos puros
(ej acetona-cloroformo) En cuyo
caso Pilt Piideal El sistema presenta
una desviacioacuten negativa de la Ley de
Raoult
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DISOLUCIONES
Las desviaciones positivas o negativas de la
ley de Raoult llevan impliacutecito que los
diagramas P-x y T-x sean maacutes complejos En
el caso del diagrama de la derecha
correspondiente a la disolucioacuten propanol-
agua la curva de temperatura de ebullicioacuten
muestra un maacuteximo en el que la composicioacuten
de la fase liacutequida y de la fase gas son
ideacutenticas Estos puntos singulares (pueden
ser maacuteximos o miacutenimos) se
denominan puntos azeotroacutepicos En las
disoluciones que forman azeoacutetropos no es
posible separar sus componentes mediante
destilacioacuten fraccionada
DISOLUCIONES NO IDEALES (REALES)
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
De notable intereacutes desde el punto de vista industrial (recogida en
disolucioacuten de gases contaminantes) y bioloacutegico (especialmente para los
submarinistas)
LEY DE HENRY a temperatura constante la cantidad de gas disuelta en un liacutequido es directamente proporcional a la presioacuten parcial que ejerce ese gas sobre el liacutequido
P = KH middot
P = presioacuten parcial del gas
KH = constante de Henry
= fraccioacuten molar del gas
KH depende de la naturaleza del gas de la naturaleza del liacutequido y de la temperatura
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DISOLUCIONES
Valores de la constante de la ley de Henry (KH) en el agua a 298 K (valores en atm)
P = KH middot
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
O2 H2 CO2 N2 He Ne Ar CO
426 middot 104 710 middot 104 016 middot 104 908 middot 104 1497 middot 104 1230middot 104 396 middot 104 583 middot 104
La LEY DE HENRY es aplicable a disoluciones suficientemente
diluidas de gases en liacutequidos siempre que el disolvente no reaccione quiacutemicamente con el gas disuelto
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES DE GASES EN LIacuteQUIDOS
La solubilidad de un gas en un liacutequido se incrementa con la presioacuten y disminuye con la temperatura
Las bebidas con gas estaacuten embasadas a presioacuten y se sirven frias
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
bull gramoslitro (g de soluto litro de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa (g de soluto 100 g de disolucioacuten)
bull Tanto por ciento en masa-volumen (g de soluto 100 ml de disolucioacuten)
bull Molaridad (M) (moles de soluto litro de disolucioacuten)
bull Normalidad (N) (en desuso)
bull Fraccioacuten molar () (moles de soluto moles totales)
bull Molalidad (m) (moles de soluto kg de disolvente)
bull Partes por milloacuten (ppm) (mg de soluto litro de disolucioacuten)
EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIOacuteN
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
SOLUBILIDAD
bull Es la maacutexima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente (normalmente suelen
tomarse 100 g)
bull La solubilidad variacutea con la temperatura (curvas de solubilidad)
SOLUTO (s) SOLUTO (aq) H
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DISOLUCIONES
Solu
bili
dad
(g
de
su
stan
cia
en
10
0 g
H2O
)
Temperatura (ordmC)
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
Influencia de la temperatura en la solubilidad
bull Como vemos la solubilidad no aumenta siempre con la temperatura ni variacutea de manera lineal
bull Mayoritariamente el proceso de solubilizacioacuten es un proceso endoteacutermico de ahiacute que la solubilidad se incremente con la temperatura
bull En el caso concreto del Ce2(SO4)3 la solubilidad decrece con la temperatura debido a la naturaleza exoteacutermica del proceso Es el caso tambieacuten del Na2SO4
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DISOLUCIONES
DISOLUCIONES SOacuteLIDO-LIacuteQUIDO
PROPIEDADES COLIGATIVAS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica (presioacuten hidrostaacutetica necesaria para detener el flujo de disolvente puro a traveacutes de una membrana semipermeable)
Son aquellas propiedades cuyo valor no depende de la naturaleza quiacutemica del soluto sino de su concentracioacuten es decir del nuacutemero relativo de
partiacuteculas de soluto y de disolvente existentes
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso relativo de la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con respecto
a la presioacuten de vapor que tendriacutea el disolvente puro a la misma
temperatura
ldquoLa disminucioacuten relativa de la presioacuten de vapor de un disolvente puro cuando en eacutel se disuelve un soluto no volaacutetil y que no se disocie en iones es igual a la fraccioacuten molar del solutordquo
DS xxP
PP
1
0
0Dx
P
P
0
DxPP 0
P = presioacuten de vapor de la disolucioacuten P0 = presioacuten de vapor del disolvente puro
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
ldquoEl punto de ebullicioacuten es la temperatura a la que coinciden la presioacuten de vapor con la presioacuten atmosfeacuterica Al antildeadir un soluto no volaacutetil a un disolvente disminuimos la presioacuten de vapor por lo que para conseguir igualar eta presioacuten a la atmosfeacuterica habraacute que elevar la temperaturardquo
mKT ebeb
Keb es la constante ebulloscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Keb (H2O) = 052 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Ascenso del punto de ebullicioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (ascenso ebulloscoacutepico)
mKT ebeb
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
DISOLUCIONES
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES
DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
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PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
ldquoEn el punto de congelacioacuten la presioacuten de vapor del soacutelido y del liacutequido se igualan A una determinada temperatura una disolucioacuten que contenga un soluto no volaacutetil tiene una presioacuten de vapor menor que la del disolvente puro Al antildeadir un soluto al disolvente es como si se desplazara la liacutenea de fusioacuten hacia la izquierdardquo
mKT cc
Kc es la constante crioscoacutepica molal y
depende de la naturaleza del disolvente
m es la molalidad
Kc (H2O) = 186 ordmC molal-1
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PROPIEDADES COLIGATIVAS Descenso del punto de fusioacuten de la disolucioacuten respecto al que
corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
mKT cc
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PROPIEDADES COLIGATIVAS Presioacuten osmoacutetica
ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
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DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
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corresponderiacutea al disolvente puro (descenso crioscoacutepico)
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ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
TRnV
es la presioacuten osmoacutetica
TRM
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DE ELECTROLITOS
bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
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ldquoUna membrana semipermeable permite el paso a su traveacutes de moleacuteculas de disolvente Cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de distinta concentracioacuten se observa como fluye el disolvente a traveacutes de la membrana desde la disolucioacuten diluida hacia la concentrada Este fenoacutemeno se conoce como OacuteSMOSIS y su causa es la presioacuten osmoacuteticardquo
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es la presioacuten osmoacutetica
TRM
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bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
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Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
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bull Disminucioacuten de la presioacuten de vapor
bull Aumento de temperatura de ebullicioacuten
bull Disminucioacuten de la temperatura de fusioacuten
bull Presioacuten osmoacutetica
Electrolitos sustancias que forman iones en disolucioacuten
ixPP Sv 0
imKT ebeb
imKT cc
iTRM
i = factor de Vanacutet Hoff
= grado de disociacioacuten
= nuacutemero de iones
= i - 1
- 1
