PROPIEDADES COLIGATIVASDE LAS

SOLUCIONES

Propiedades Coligativas O colectivas

Son aquellas propiedades físicas de las soluciones que dependen más bien de la cantidad de soluto que de su naturaleza.

Cuatro son las propiedades Coligativas:

Disminución de la presión de vapor Disminución del punto de congelación Aumento del punto de ebullición Presión osmótica

IMPORTANCIA DE LAS PROPIEDADES COLIGATIVAS

a) Separar los componentes de una solución por un método llamado destilación fraccionada.

b) Formular y crear mezclas frigoríficas y anticongelantes.

IMPORTANCIA DE LAS PROPIEDADES COLIGATIVAS

c) Determinar masas molares de solutos desconocidos.

d) Formular sueros

PRESIÓN DE VAPOR DE UN LÍQUIDO

Es el valor de la presión que ejerce el vapor en equilibrio con el líquido.

Disminución de la presión de vapor

Cuando se agrega un soluto no volátil a un solvente puro, la presión de vapor de éste en la solución disminuye.

P solución < Pº solvente puro

P = P° - PPº = presión de vapor del solvente puro

P = presión de vapor del solvente en la solución

La presión de vapor ejercida por un líquido es proporcional a su fracción molar en la solución.

Ley de Raoult

cuando se le añade un soluto no volátil. Este efecto es el resultado de dos factores:

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

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

La presión de vapor de un disolvente desciende

Ley de Raoult

PA = XA P°A

PA : Presión de vapor del componente A

XA : Fracción molar de A

P°A : Presión de vapor de A puro

Para un soluto no volátil:

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

Fracción molar (Xi)

Se define como la relación entre los moles de cada componente y los moles totales presentes en la mezcla.

Si la mezcla contiene sólo un soluto (a) y un solvente (b), se tendrá:

(b)solventedemoles(a)solutodemoles(a)solutodemoles

aX

Ejercicio:Calcule el descenso de la presión de vapor de agua, cuando se disuelven 5.67 g de glucosa, C6H12O6, en 25.2 g de agua a 25°C. La presión de vapor de agua a 25°C es 23.8 mm Hg

moles 1,4g/mol 18

g 25,2 solvente de moles

mol 0,0315 soluto de moles g/mol 180

g 5,67

MM

masasoluto de moles

moles 1,4) (0,0315

moles 0,0315

totales moles

soluto moles χsoluto

0,022 soluto X

P = P°A XB = 23,8 x 0.022 = 0,5236 mm de Hg

... aplicación

El naftaleno C10H8, se utiliza para hacer bolas para combatir la polilla. Suponga una solución que se hace disolviendo 0,515 g de naftaleno en 60,8 g de cloroformo CHCl3, calcule el descenso de la presión de vapor del cloroformo a 20°C en presencia del naftaleno. La p de v del cloroformo a 20°C es 156 mm Hg. Se puede suponer que el naftaleno es no volátil comparado con el cloroformo. ¿Cuál es la presión de vapor de la solución?

Para una solución ideal:

Si los componentes son los líquidos A y B:

Psolución = P°A XA + P°B XB

Psolución : Presión de la solución ideal

P°A y P°B : Presiones de vapor de A y B puros

XA y XB : Fracciones molares de A y B

... aplicación

Una solución líquida consiste en 0,35 fracciones mol de dibromuro de etileno, C2H4Br2, y 0,65 fracciones mol de dibromuro de propileno, C3H6Br2. Ambos son líquidos volátiles; sus presiones de vapor a 85°C son 173 mm Hg y 127 mm Hg, respectivamente. Calcule la presión de vapor total de la solución. (143,1 mm Hg)

Pre

sión

de

vap

or d

el s

olve

nte

(mm

de

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

DISMINUCIÓN DEL PUNTO DE CONGELACIÓN

Cuando se agrega un soluto no volátil a un solvente puro, el punto de congelación de éste disminuye.

T Congelación solución < Tº Congelación Solvente puro

Tf = Kf • m

Donde:

Tf = Disminución del punto de congelación

Kf = Constante Crioscópica

m = molalidad de la solución

Tf = Tf solución - Tf solvente

DISMINUCIÓN DEL PUNTO DE CONGELACIÓN

AUMENTO DEL PUNTO DE EBULLICIÓN

Cuando se agrega un soluto no volátil a un solvente puro, el punto de ebullición de éste aumenta.

TEb. solución > Tº Eb. solvente puro

Donde:

Te = Aumento del punto de ebullición

Ke = Constante ebulloscópica

m = molalidad de la solución

Te = Te solución - Te solvente

Te = Ke • m

AUMENTO DEL PUNTO DE EBULLICIÓN

Algunas propiedades de disolventes comunes

solvente Tebull. (ºC)Keb

(ºCKg/mol)Tcong. (ºC)

Kc (ºCKg/mool

Agua 100 0.512 0 1.86

Benceno 80.1 2.53 5.48 5.12

Alcanfor 207.42 5.61 178.4 40.0

fenol 182 3.56 43 7.40

Ácido acético

118.1 3.07 16.6 3.90

Tetracloruro de carbono

76.8 5.02 - 22.3 29.8

etanol 78.4 1.22 - 114.6 1.99

... aplicación

Una solución acuosa de glucosa es 0.0222 m ¿cuáles son el punto de ebullición y el punto de congelación de esta solución? (100,011 ºC y – 0,041 ºC)

¿Cuántos gramos de etilenglicol, CH2OHCH2OH, se deben adicionar a 37.8 g de agua para dar un punto de congelación de -0.150°C? (0,189 g)

Se disolvió una muestra de 0.205 g de fósforo blanco en 25.0 g de CS2 Se encontró que la elevación del punto de ebullición de la solución de CS2 fue 0.159°C. Cuál es el peso molecular del fósforo en solución? ¿cuál es la fórmula del fósforo molecular? (Keb = 2,47) (127,38 g/mol)

OSMOSIS

Osmosis Normal

Agua pura Disolución

El solvente tiende a migrar desde el compartimiento donde se encuentra puro (mas concentrado) hacia el compartimiento de la solución (menor concentración de solvente)

Se genera así un aumento en la presión del compartimiento de la solución, impidiendo el pasaje de solvente.

PRESIÓN OSMÓTICA

Osmosis Normal

Agua pura Disolución

> P

PRESIÓN OSMÓTICA

Agua pura Disolución

P >

Osmosis inversa

P

Se define la presión osmótica como el proceso, por el que el disolvente pasa a través de una membrana semipermeable.

OSMOSIS Y DIALISIS

ósmosis (del griego “empujar”): pasaje espontáneo de solvente a una solución mas concentrada, cuando ambas se hallan separadas por una membrana semipermeable.

Dialisis: es el pasaje de iones de una solución mas concentrada a una mas diluída.

Como n/V es molaridad (M), entonces:

= M • R • T

V

nRTπ R = 0.0821 atm L / (mol K)

Se expresa como:

Ejercicios

Una disolución contiene 1 g de hemoglobina disuelto en suficiente agua para formar 100 mL de disolución. La presión osmótica a 20ºC es 2.72 mm Hg. Calcular:a) La molaridad de la hemoglobina.(1,488x10-4 M)

b) La masa molecular de la hemoglobina.(67165,8 g/mol)

Ejercicios

¿Qué presión osmótica ejercerá una solución de urea (NH2CONH2) en agua al 1%, a 20ºC?. Considere que 1000 g corresponde aproximadamente a 1 L de solución. (0,4 atm)

¿Qué concentración en g/L habría de tener una solución de anilina en agua, para que su presión osmótica a 18ºC sea de 750 mm Hg? (PM= 93.12) (3,85 g/L)

SOLUCIONES DE ELECTROLITOS

Propiedades Coligativas de los electrolitos

Un electrolito es una sustancia que disuelta en agua conduce la corriente eléctrica. (son electrolitos aquellas sustancias conocidas como ácidos, bases y sales).

Para las disoluciones acuosas de electrolitos es necesario introducir en las ecuaciones, el factor i

Electrolito:

sustancia cuya solución conduce la corriente eléctrica.

Son compuestos químicos que se disocian produciendo iones, de esta manera el número de partículas disuelta, AUMENTA

NaCl (s) Na+ (ac) + Cl- (ac)

AlCl3 (s) Al+3 (ac) + 3 Cl- (ac)

Al2S3 (s) 2 Al+3 (ac) + 3 S-2 (ac)

Se debe por lo tanto corregir el valor de la propiedad coligativa, ingresando a la ecuación el coeficiente de Van’t Hoff “i”

i = nº de especies que produce NaCl: i = 2 AlCl3: i = 4

Al2S3; i = 5

Propiedadcoligativa

Solución de noelectrolito

Solución deelectrolito

Descenso de lapresión de vapor

P = (n 2/n 1 + n 2). P P = (n 2 i /n 1 + n 2 ). P

Descensocrioscópico

T = K f . m T = K f . m i

Ascensoebulloscópico

T = K e . m T = K e . m i

Presión osmótica = M R T M i R T

Influencia del factor i de Van’t Hoff

SANGRE Y TONICIDAD

Soluciones isotónicas ó isosmoticas: las que tienen la misma presión osmótica que la sangre.

Soluciones hipotónicas ó hiposmóticas: las que tienen menor presión osmótica que la sangre.

Soluciones hipertónicas ó hiperosmóticas: las que tienen mayor presión osmótica que la sangre.

Tonicidad de las solucionesPropiedad de la membrana en el sentido de dejar pasar el solvente y no el soluto.

Isotónica

Hipotónica

Hipertónica

No hemólisisSoluciones isotónicas

Glucosa 5%NaCl 150 mM ó

Agua destilada

Hemólisis instantáneaSolución hipotónica

Glucosa 10%NaCl 300 mM ó

CrenaciónSoluciones hipertónicas

Ejemplo

Estimar los puntos de congelación de las disoluciones 0.20 molal de:a) KNO3 (-0,74 ºC)

b) MgSO4 (-0,74 ºC)

c) Cr(NO3)3 (-1,488 ºC)

El punto de congelación del HF 0.20 m es -0.38ºC. ¿estará disociado o no? (NO ya que Cmolal desde la fórmula es la misma)