Propiedades Coligativas de las Soluciones

Prof. Claudia Berzoy Llerena

Propiedades coligativas

Dependen del nmero de partculas y no de la

naturaleza de las mismas.

Importancia de las propiedades

coligativas Permiten:

Separar los componentes de una solucin por medio de la destilacin fraccionada

Formular y crear mezclas anticongelantes Determinar masas molares de solutos

desconocidos

Formular sueros o soluciones fisiolgicas que no provoquen desequilibrio hidrosalino en los organismos animales o que permitan corregir una anomala del mismo.

Soluciones

de solutos

no electrolitos

(no se disocia en iones

con carga)

electrolitos

(se disocia en iones)

En el estudio de las propiedades coligativas se debe

tener en cuenta una caracterstica importante de las

soluciones:

Soluciones no electrolticas

Propiedades coligativas Son:

1) Descenso de la presin de vapor del solvente

2) Aumento del punto de ebullicin de la solucin

3) Descenso del punto de congelacin de la solucin

4) Presin osmtica

Propiedades coligativas Para el anlisis termodinmico suponemos que:

1) La disolucin es ideal

2) El soluto es no voltil

3) El soluto no se disuelve en el disolvente slido puro

4) Soluciones diludas 0,2 M

Descenso de la presin de vapor

del solvente Recordemos que:

La presin de vapor sobre un lquido es el resultado de un equilibrio dinmico entre la fase de vapor y la fase lquida del compuesto

La velocidad a la que las molculas dejan la superficie lquida para pasar a la fase gaseosa es igual a la velocidad con que las molculas de la fase gaseosa regresan a la superficie del lquido

Descenso de la presin de vapor

del solvente Por tanto:

Un soluto no voltil que se aade al lquido reduce la capacidad de las molculas del solvente de pasar a la fase vapor debido a que se generan nuevas fuerzas de interaccin

Por ello se produce un desplazamiento del equilibrio que conduce a un descenso de la presin de vapor

Descenso de la presin de vapor

del solvente

Solvente A, soluto B

Como el soluto no voltil no contribuye a la presin total, la presin total ser la presin

de A puro.

BA

AAAAAAA

AA

AAA

xPP

xPxPPPPP

PP

PxP

*

****

*

*

)1(

Aumento del Punto de ebullicin

de las soluciones

Debido a que los

solutos no voltiles

disminuyen la presin

de vapor de la

solucin, se requiere

una temperatura ms

elevada para que la

solucin hierva

Aumento del Punto de ebullicin

de las soluciones

Clausius-Clapeyron

)(ln

.

).

(ln

2

*

2

*

o

v

ooo

o

ov

T

T

R

H

P

P

TTTTT

TT

TT

R

H

P

P

To T

Como la solucin es diluda el Hvap se toma del solvente puro

Solucin es diluda

P*

P

Cuando la ley de Raoult es aplicable a la solucin

Si xB es pequeo

B

v

o

o

vB

o

vB

BA

xH

RTT

T

T

R

Hx

T

T

R

Hx

xxP

P

2

2

2

*

)1ln(

1

No depende de la

naturaleza del soluto

m: moles de soluto

por 1000g de

solvente

n1moles en solvente en 1000 g

Para soluciones

diludas m se

desprecia frente a

n1

Kbconstante ebulloscpica

mKT

nH

RTK

mnH

RTT

Mn

n

m

mn

mx

b

v

ob

v

o

B

1

2

1

2

1

1

11

1000

Aumento del punto de ebullicin

El ascenso del punto de ebullicin se aplica

en la formulacin de

refrigerantes para

motores de

automviles

Descenso del punto de congelacin El punto de congelacin de un lquido

corresponde a la temperatura a la cual las molculas de un compuesto pasan del estado lquido al estado slido.

El descenso en el punto de congelacin de la solucin es una consecuencia de la disminucin de la presin de vapor ocasionada por el soluto.

Esto es debido a que en el punto de congelacin de la solucin, la presin de vapor del slido debe ser igual a la presin de vapor del lquido con el que est en equilibrio pero como la solucin ha bajado su Pv, el slido deber formarse a una temperatura menor

Descenso del punto de congelacin

Descenso del punto de congelacin

mKT

mnH

RTT

xH

RTT

ff

f

of

B

f

of

1

2

2

Kf constante crioscpica

Determinacin de pesos

moleculares a partir del descenso

en el punto de congelacin Sea W2 g soluto, W1 g solvente, M2 peso

molecular

W2x1000/W1 peso de soluto en 1000 g ste

21

2

21

2

1000

1000

MW

WKT

MW

Wm

ff

Descenso del punto de congelacin Un soluto como el

cloruro de sodio

disminuye el punto de

congelacin del agua.

Por eso se echa sal a la

nieve en las calles: esto

hace que el hielo se

derrita.

Separacin de soluciones slidas

por congelacin Las ecuaciones anteriores son vlidas

cuando el slido que se separa es el solvente puro.

En el caso que se forme una solucin slida,

Tf=Kf(1-k)m krelacin de la xB en el slido y la xB en la

solucin

Si el soluto es ms soluble en el solvente lquido,

1-k (+) k < 1

Viceversa, si k>1, 1-k es (-) y tambin Tf (se observa un ascenso)

Presin Osmtica smosis: proceso

espontneo en el que hay un flujo de disolvente a travs de una membrana semipermeable hacia el seno de una solucin ms concentrada

Presin osmtica: presin que debe aplicarse sobre la solucin para impedir la smosis del solvente.

Ecuacin de Vant Hoff La condicin de equilibrio es que el potencial

qumico debe ser el mismo a cada lado de la

membrana.

A> A(solucin) En el lado de la solucin el disminuye debido a

que la fraccin molar del solvente disminuye de 1 a

xA Para alcanzar el equilibrio A(solucin) tiene que

aumentar elevando la presin externa de la

solucin. La condicin de equilibrio es

A(T,P) = A (T,P+,xA)

VRTn

VRTx

xxx

dPVxRT

dPVPTPT

xRTPTPT

B

B

BBA

P

P

A

P

P

AA

AAA

)1ln(ln

ln

),(),(

ln),(),(

Al combinar estas tres ecuaciones obtenemos,

El volumen del solvente es constante y sale de la integral

Presin osmtica Vant Hoff propuso la ecuacin de la

presin osmtica

la presin osmtica

Vvolumen de la solucin

nnmero de moles de soluto

R constante universal de los gases

nRTV

Presin osmtica En soluciones se prefiere usar

concentracin, C=n/V

La ecuacin de Vant Hoff solo se puede aplicar a soluciones muy diludas.

Morse propuso cambiar el volumen de la solucin por V, que es el volumen del solvente y as se mejor la ecuacin de

Vant Hoff.

nRTV

CRT

'

Presin osmtica Mediante la termodinimca se ha

conseguido una ecuacin muy exacta de la presin osmtica,

Donde P es la presin de vapor del solvente puro y P la presin de vapor del solvente en la solucin.

V1 es el volumen de un mol de solvente.

P

PRTV

ln1

Propiedades coligativas de

electrolitos