PROPIEDADES COLIGATIVAS

Muchas de las propiedades de las disoluciones verdaderas se deducen del pequeo tamao de las partculas dispersas. En general, forman disoluciones verdaderas las sustancias con un peso molecular inferior a 104 dalton. Algunas de estas propiedades son funcin de la naturaleza del soluto (color, sabor, densidad, viscosidad, conductividad elctrica, etc.). Otras propiedades dependen del disolvente, aunque pueden ser modificadas por el soluto (tensin superficial, ndice de refraccin, viscosidad, etc.).

Sin embargo, hay otras propiedades ms universales que slo dependen de la concentracin del soluto y no de la naturaleza de sus molculas. Estas son las llamadas propiedades coligativas. Las propiedades coligativas no guardan ninguna relacin con el tamao ni con cualquier otra propiedad de los solutos. Son funcin slo del nmero de partculas y son resultado del mismo fenmeno: el efecto de las partculas de soluto sobre la presin de vapor del disolvente

Las cuatro propiedades coligativas son:descenso de la presin de vapor del disolvente

elevacin ebulloscpica

descenso crioscpico

presin osmtica

DESCENSO RELATIVO DE LA PRESIN DE VAPOR

La presin de vapor de un disolvente desciende cuando se le aade un soluto no voltil. Este efecto es el resultado de dos factores:la disminucin del nmero de molculas del disolvente en la superficie libre la aparicin de fuerzas atractivas entre las molculas del soluto y las molculas del disolvente, dificultando su paso a vapor

Presin de vapordisolvente purodisolucin

Cuanto ms soluto aadimos, menor es la presin de vapor observada. La formulacin matemtica de este hecho viene expresada por la observacin de Raoult (foto de la izquierda) de que el descenso relativo de la presin de vapor del disolvente en una disolucin es proporcional a la fraccion molar del soluto

DESCENSO CRIOSCPICO La temperatura de congelacin de las disoluciones es ms baja que la temperatura de congelacin del disolvente puro (Ver Figura de la tabla). La congelacin se produce cuando la presin de vapor del lquido iguala a la presin de vapor del slido. Llamando Tc al descenso crioscpico y m a la concentracin molal del soluto, se cumple que: Tf = Kf m siendo Kf la constante crioscopia del disolvente. Para el agua, este valor es 1,86 C/mol/Kg. Esto significa que las disoluciones mlales (m=1) de cualquier soluto en agua congelan a -1,86 C.

Diagrama de fases

ELEVACIN EBULLOSCPICA La temperatura de ebullicin de un lquido es aqulla a la cual su presin de vapor iguala a la atmosfrica (Figura de la derecha).Cualquier disminucin en la presin de vapor (como al aadir un soluto no voltil) producir un aumento en la temperatura de ebullicin (Ver Figura de la tabla). La elevacin de la temperatura de ebullicin es proporcional a la fraccin molar del soluto. Este aumento en la temperatura de ebullicin (Tb) es proporcional a la concentracin molal del soluto:

Tb = Kb mLa constante ebulloscpica (Kb) es caracterstica de cada disolvente (no depende de la naturaleza del soluto) y para el agua su valor es 0,52 C/mol/Kg. Esto significa que una disolucin molal de cualquier soluto no voltil en agua manifiesta una elevacin ebulloscpica de 0,52 C.

PRESIN OSMTICA La presin osmtica es la propiedad coligativa ms importante por sus aplicaciones biolgicas, pero antes de entrar de lleno en el estudio de esta propiedad es necesario revisar los conceptos de difusin y de smosis. Difusin es el proceso mediante el cual las molculas del soluto tienen a alcanzar una distribucin homognea en todo el espacio que les es accesible, lo que se alcanza al cabo de cierto tiempo

En Biologa es especialmente importante el fenmeno de difusin a travs de membranas, ya que la presencia de las membranas biolgicas condiciona el paso de disolvente y solutos en las estructuras celulares (Figura de la derecha).

La presencia de una membrana separando dos medios diferentes impone ciertas restricciones al proceso de difusin de solutos, que dependern fundamentalmente de la relacin entre el dimetro de los poros de la membrana y el tamao de las partculas disueltas. Las membranas se clasifican en cuatro grupos : impermeables: no son atravesadas ni por solutos ni por el disolvente semipermeables: no permiten el paso de solutos verdaderos, pero s del agua dialticas: son permeables al agua y solutos verdaderos, pero no a los solutos coloidales permeables: permiten el paso del disolvente y de solutos coloidales y verdaderos; slo son impermeables a las dispersiones groseras

IMPERMEABLES SEMIPERMEABLES

DIALITICASPERMEABLES

En Biologa y en Fisiologa, al hablar de disolvente nos referimos al agua, pero los solutos pueden ser: coloidales (protenas, polisacridos) verdaderos de tipo molecular (glucosa, urea) verdaderos de tipo salino (NaCl, KHCO3) smosis es la difusin de lquidos a travs de membranas. Supongamos una disolucin de NaCl separada del disolvente por una membrana semipermeable que, como hemos visto, permite el paso del agua pero no de la sal (Figura izquierda de la tabla). El agua tiende a atravesar la membrana, pasando de la disolucin ms diluda a la ms concentrada (Figura central de la tabla), o sea, en el sentido de igualar las concentraciones. Esta tendencia obedece al segundo principio de la termodinmica y se debe a la existencia de una diferencia en la presin de vapor entre las dos disoluciones. El equilibrio se alcanza cuando a los dos lados de la membrana se igualan las concentraciones, ya que el flujo neto de agua se detiene.

Se define la presin osmtica como la tendencia a diluirse de una disolucin separada del disolvente puro por una membrana semipermeable (Figura central de la tabla). Un soluto ejerce presin osmtica al enfrentarse con el disolvente slo cuando no es capaz de atravesar la membrana que los separa.La presin osmtica de una disolucin equivale a la presin mecnica necesaria para evitar la entrada de agua cuando est separada del disolvente por una membrana semipermeable (Figura derecha de la tabla).

Para medir la presin osmtica se utiliza el osmmetro (Figura de la derecha), que consiste en un recipiente cerrado en su parte inferior por una membrana semipermeable y con un mbolo en la parte superior. Si introducimos una disolucin en el recipiente y lo sumergimos en agua destilada, el agua atraviesa la membrana semipermeable y ejerce una presin capaz de elevar el mbolo hasta una altura determinada. Sometiendo el mbolo a una presin mecnica adecuada se puede impedir que pase el agua hacia la disolucin, y el valor de esta presin mecnica mide la presin osmtica.

Las leyes que regulan los valores de la presin osmtica para disoluciones muy diludas (como las que se manejan en Biologa) son anlogas a las leyes de los gases. Se conocen con el nombre de su descubridor Jacobus H. Van t'Hoff (fotografa de la izquierda), premio Nobel de Qumica en 1901, y se expresan mediante la siguiente frmula: = m R T