Propiedades de las Propiedades de las disolucionesdisoluciones

Propiedades de las Propiedades de las disolucionesdisoluciones

Propiedades Coligativas

Objetivo: Conocer y comprender las propiedades coligativas que afectan a las disoluciones químicas, y sus principales aplicaciones

¿Qué son las propiedades de una

solución?• Los estudios teóricos y experimentales han permitido

establecer, que los líquidos poseen propiedades físicas características. Entre ellas cabe mencionar: la densidad, la propiedad de ebullir, congelar y evaporar, la viscosidad y la capacidad de conducir la corriente eléctrica, etc. Cada líquido presenta valores característicos (es decir, ctes) para cada una de estas propiedades.

• Cuando un soluto y un solvente dan origen a una solución, la presencia del soluto determina una modificación de estas propiedades con relación a su estado normal en forma

• aislada, es decir, líquido puro. Estas modificaciones se conocen como PROPIEDADES DE UNA SOLUCIÓN.

Propiedades Coligativas

• las propiedades dependen directamente del numero de partículas de soluto en la solución y no de la naturaleza de las partículas de soluto.

Clasificación

Descenso en la presión de vapor .

Aumento del punto de ebullición.

Disminución del punto de congelación.

Presión Osmótica.

Importancia 1- Permite separar los componentes

de una solución por un método llamado Destilación Fraccionada.

2- Formular y crear mezclas frigoríficas y anticongelantes.

3- Determinar masas molares de solutos desconocidos.

4- Formular soluciones fisiológicas.

I- Descenso en la Presión de Vapor

• Una propiedad característica de los líquidos es su tendencia a evaporarse.

• Este proceso fue estudiado por Químico Frances François-Marie Raoult.

• La presión de vapor de un disolvente desciende cuando se le añade un soluto no volátil. Este efecto es el resultado de dos factores:

a) la disminución del número de moléculas del disolvente en la superficie libre

b) la aparición de fuerzas atractivas entre las moléculas del soluto y las moléculas del disolvente, dificultando su paso a vapor

• Cuanto más soluto añadimos, menor es la presión de vapor observada. La formulación matemática de este hecho viene expresada por la observación de Raoult de que el descenso relativo de la presión de vapor del disolvente en una disolución es proporcional a la fracción molar del soluto

• Ley de Raoult : establece que la presión parcial ejercida por el vapor de la solución (PA) es igual al producto de

la fracción molar del solvente (XA) por la presión de vapor del solvente puro (P°A): Este principio queda establecido matemáticamente por la siguiente ecuación:

PA = XA PºA

al aumentar la fracción molar de las partículas de soluto no volátil en una disolución, la presión de vapor sobre esta disminuirá; es decir, la reducción de la presión

de vapor depende de la fracción molar de las partículas de soluto.

• Además:

P = P°A XB• donde: P : Disminución de la presión de vapor

• XB : fracción molar del soluto B no volátil

• P°A : presión de vapor del solvente A puro• • La presión de vapor en una mezcla de solvente y

soluto no volátil, es menor que la del solvente puro. Menos partículas pueden escapar a la superficie del líquido, debido a las fuerzas intermoleculares soluto/solvente

Presión de vapor solución < Presión de vapor solvente puro

• Calcular la reducción en la presión de vapor causada por la adición de 100 g de sacarosa (masa molar = 342) a 1000 g de agua. La presión de vapor de agua pura a 25°C es 23,69 mmHg.

Ordenar los datos.Soluto sacarosa:masa=100 gmasa molar =342 g/molSolvente agua : PºA =23,69 mmHg

masa =1000 gmasa molar=18 g/mol

Solución : no hay datos.

Determinar la disminución de la presión de vapor (PV)al adicionar 100 g de sacarosa a 1000 g de agua.

Aplicamos la Ley de Raoult

• PV = PºA XB

Pre

sión

de

vap

or d

el s

olve

nte

(mm

Hg)

760

SólidoLíquido

Gas

Tf Te

Temperatura (°C)

Tf solución Tf solvente puro

Solución

Solvente puro

Te solvente puro Te solución

DIAGRAMA PUNTO FUSIÓN Y PUNTO EBULLICIÓN SOLVENTE PURO - SOLUCIÓN

II- Aumento del punto de ebullición

• La presión de vapor de un líquido aumenta al aumentar la temperatura, un líquido hierve cuando su presión de vapor iguala a la presión externa o atmosférica que se

ejerce sobre su superficie.• Este fenómeno queda establecido por las siguientes

ecuaciones:

Tb = Tb - Tºb Define que la diferencia entre el punto de ebullición de

la disolución (Tb) menos el punto de ebullición del

disolvente puro (Tºb). Debido a que el punto de ebullición de la disolución es mayor que el punto de ebullición del disolvente puro, ΔTb siempre será positivo.

• Experimentalmente, se ha determinado que ΔTb es directamente proporcional a la concentración molal (m) de la disolución según la siguiente ecuación:

Tb = Kb * m

• Donde Kb es la constante molal de elevación del punto de ebullición o constante ebulloscópica, la cual representa el ascenso en el punto de ebullición de una disolución a

concentración 1 molal y es característica para cada disolvente. Las unidades de Kb son °C m-1.

Pto. Eb. ssPto. Eb. ss > > Pto. Eb.Pto. Eb. solvente solvente puropuro

Algunas propiedades de disolventes

comunes

I Solvente Pe (°C) Kb (°C/m) Pf(°C) Kf

(°C/m)

Agua 100,0 0,512 0,0 1,86 Benceno 80,1 2,53 5,48 5,12 Alcanfor 207,42 5,61 178,4 40,00 Fenol 182,0 3,56 43,0 7,40 Ac. Acético 118,1 3,07 16,6 3,90 CCl4 76,8 5,02 - 22,3 29,8 Etanol 78,4 1,22 - 114,6 1,99

1- Calcular el punto de ebullición de una solución de 100 g de anticongelante etilenglicol (C2H6O2) en 900 g de agua (Kb = 0,52 °C/m).

Ordenar los datos.- Soluto etilenglicol: masa =100 gmasa molar=62 g/mol (derivada de la formula

C2H6O2)- Solvente agua : masa=900 gmasa molar = 18 g/mol• Kb = 0,52 °C/m• Tºb = 100 °C- Solución : no hay datos

• Paso 2: Pregunta concreta determinar el punto de ebullición de la solución (Tb)

• Paso 3: Aplicamos las ecuaciones:

Tb = Tb - Tºb

Tb = Kb * m

• 2- Qué concentración molal de sacarosa en agua se necesita para elevar su punto de ebullición en 1,3 °C (Keb = 0,52 °C/m y temperatura de ebullición del agua 100°C).

Paso 1: Ordenar los datos.Soluto sacarosa: no hay datos

Solvente agua : Keb = 0,52 °C/mTeb = 100 °C

Solución : Teb = 1,3 °C

Paso 2: Pregunta concreta determinar la molalidad de la sacarosa.Paso 3: Aplicamos las ecuaciones.

Teb = Teb - TºebTeb = Keb m Ecuación 2

Para poder obtener la molalidad basta con aplicar la ecuación 2.

III- Descenso del punto de congelación

• El PUNTO DE CONGELACIÓN de un líquido corresponde a la temperatura en la cual las moléculas de un compuesto (como por ejemplo el agua) pasan del estado líquido al estado sólido.

• La diferencia entre los puntos de congelación del solvente puro y la

solución se designa por Tc y se conoce con el nombre de DESCENSO DEL

PUNTO DE CONGELACIÓN o DESCENSO CRIOSCÓPICO.

• Se ha podido demostrar que el descenso del punto de congelación es proporcional a la concentración molal del soluto.

Tc = T°c-TcTc = Kc * m

1- Calcular el punto de congelación de una solución de 100g de anticongelante etilenglicol (C2H6O2), en

900 g de agua (Kc = 1,86 °C/molal)Paso 1: Ordenar los datos.

- Soluto etilenglicol : masa = 100 g- masa molar = 62 g/mol- Solvente agua : masa = 900 g

Tºc = 0 °CKc = 1,86 °C/molal

- Solución : sin datos

Paso 2: Pregunta concreta Calcular el punto de congelación de una solución de

etilenglicol.Paso 3: Aplicamos ecuaciones:Tc = T°c - Tc Ecuación 1Tc = Kc * m Ecuación 2 Paso 4: Para poder utilizar ecuación 2

necesitamos

la molalidad de la solución

IV- Presión Osmótica

• Presión Osmótica () es la presión requerida para detener la osmosis; esta presión depende de la temperatura y de la concentración de la solución.

= n R TV

= Presión Osmótica (atm)V=Volumen de la solución (L)R=Constante de los gases ideales (0,082 L atm/ °K

mol)n=Número de moles de solutoT=Temperatura (°K)

M= molaridad

=M R T

¿Qué es la osmosis?

• La osmosis es el movimiento de un disolvente a través de una membrana de permeabilidad selectiva (semipermeable), es decir, una membrana que solo permite el paso del disolvente e impide el paso de las moléculas de soluto. Si ponemos en contacto dos disoluciones de diferente concentración a través de una membrana semipermeable, se produce el paso de disolvente desde la disolución más diluida hacia la más concentrada.

Aplicaciones de las propiedades coligativas

Uso de anticongelantes para vehículos• En zonas muy frías se agregan anticongelantes como el

etilenglicol al agua de los radiadores de los automóviles. Así se evita que se congele el agua en el motor o que se reviente el radiador por el aumento del volumen del agua al solidificarse.

• Limpieza en carreteras y caminos• Cuando las carreteras se cubren de nieve, es necesario

espolvorear las capas de hielo con sales como el cloruro de sodio o cloruro de calcio, de modo que disminuya el punto de congelación del agua y así escurra, provocando que no se acumule.

• También, para eliminar la acumulación de hielo en las alas de los aviones se rocía una mezcla de propilenglicol con agua, dispersado en caliente y a altas presiones.

• Anticongelantes biológicos• Algunos seres vivos habitantes de zonas muy frías poseen sus

propios anticongelantes en el organismo (crioprotector); así pueden sobrevivir a temperaturas muy bajas.

• Las propiedades coligativas no son ajenas a nuestra vida cotidiana.