Tema 2. Propiedades Coligativas
Después de ver las soluciones y algunas de las propiedades que pueden tener ahora las podemos clasificar en dos grandes grupos:
1.- Propiedades constitutivas: son aquellas que dependen de la naturaleza de las
partículas disueltas. Ejemplo: viscosidad, densidad, conductividad eléctrica, etc.
2.- Propiedades coligativas: son aquellas que dependen del número de
partículas (moléculas, átomos o iones) disueltas en una cantidad fija de solvente. Las
cuales son:
- descenso en la presión de vapor del solvente,
- aumento del punto de ebullición,
- disminución del punto de congelación,
- presión osmótica.
I.- Disminución de la presión de vapor.
Las moléculas de la fase gaseosa que chocan contra la fase líquida ejercen una fuerza contra la
superficie del líquido, fuerza que se denomina PRESIÓN DE VAPOR, que se define como la
presión ejercida por un vapor puro sobre su fase líquida cuando ambos se encuentran en equilibrio
dinámico.
La disminución de la presión de vapor es proporcional a la fracción mol del soluto, cuando son varios los solutos no volátiles, la disminución de la presion de vapor depende de la suma de las fracciones mol de los diversos solutos, en estos casos, no depende de la clase de solutos, solo que no sean volátiles.
Un soluto no volátil que se añade al líquido, reduce la capacidad de las moléculas del solvente
a pasar de la fase líquida a la fase vapor, debido a que se generan nuvas fuerzas de interacción.
La expresión cuantitativa del descenso de la presión de vapor de las soluciones que contienen
solutos no volátiles esta dada por la Ley de Raoult (Francois Marie Raoult 1885). Este científico
demostró que “a una temperatura constante, el descenso de la Presión de Vapor es proporcional a la
concentración de soluto presente en la solución”. Este principio queda establecido matemáticamente
por las siguientes ecuaciones:
PA = XA PºA Ecuación 1
ΔPV = PºA - PA Ecuación 2
ΔPV = PºA XB Ecuación 3
PºA - PA = PºA XB Ecuación 4
Donde:
PA = Presión de Vapor de la solución.
PºA = Presión de vapor del solvente puro.
XA = Fracción molar del solvente
XB = fracción molar del soluto
ΔPV = Variación de la presión de vapor.
Si consideramos una solución ideal formada por dos componentes (A, B) en que A y B son
volátiles. Las presiones parciales de los vapores de A y B sobre la solución están dadas por la Ley de
Raoult.
PA = XA PºA y PB = XB PºB
La presión de vapor total sobre la solución se calcula sumando las presiones parciales de cada
componente volátil.
PTOTAL = PA + PB
PTOTAL = XA PºA + XB PºB
II. Disminución en la temperatura de congelación.
El punto de congelación se alcanza en una solución cuando la energía cinética de las moléculas se hace menor a medida que la temperatura disminuye; el aumento de las fuerzas intermoleculares de atracción y el descenso de la energía cinética son las causas de que los líquidos cristalicen.
La congelación implica la transición de un estado desordenado a uno ordenado, para realizar ésto, el
sistema debe liberar energía. Al tener la disolución mayor desorden que el disolvente, es necesario que libere más energía para generar orden que en el caso de un disolvente puro; por consiguiente la disolución tiene menor temperatura de congelación que el disolvente.Esta diminucion
ΔTC=KCm
Tc: diferencia entre los puntos de congelación de una solución y del disolvente puro.
Kc: constante molal de congelación. Cuando el disolvente es agua el valor de la constante es: 1,86 ºC Kg/mol
m: molalidad
III. Aumento en la temperatura de ebullicion.
El punto de ebullición de un líquido es la temperatura a la cual la presión de vapor se iguala a la presión aplicada en su superficie. Para los líquidos en recipientes abiertos, ésta es la presión atmosférica.La presencia de moléculas de un soluto no volátil en una solución ocasiona la elevación en el punto de ebullición de la solución. Esto debido a que las moléculas de soluto al retardar la evaporación de las moléculas del disolvente hacen disminuir la presión de vapor y en consecuencia la solución requiere de mayor temperatura para que su presión de vapor se eleve o iguale a la presión atmosférica. La temperatura de ebullición del agua pura es 100 ºC.
Δ Teb = i kebm
ΔTeb: es el aumento de la temperatura de ebullición
de la disolución.
keb: constante ebulliscópica o constante de la elevación de la temperatura de ebullición (°C / m). Se aplica sólo al disolvente.
i : factor de van´t Hoff
m : molalidad de la disolución
IV. Presion Osmótica
Esta propiedad se basa en el fenómeno de la ósmosis en el cual se selecciona el paso de sustancias a través de una membrana semipermeable que tiene poros muy pequeños que sólo permiten el paso de las moléculas del disolvente pero no del soluto.
Esto permite que dos soluciones de diferentes concentraciones separadas mediante una membrana semipermeable igualen sus concentraciones, debido al paso de las moléculas de solvente de la solución más diluida a la solución más concentrada, hasta alcanzar ambas la misma concentración.
El paso del disolvente desde la solución diluida hacia la solución concentrada provoca un aumento de la presión de la solución. Este incremento de la presión que se suma a la presión de vapor de la solución, se conoce como presión osmótica y se representa con la letra
= i MTR
en donde :
i : factor de van´t Hoff
M : molaridad de la disolución.
R: constante de los gases (0,082 l atm/ K mol)
T: Temperatura absoluta (en Kelvin)
Bibliografía:
www.radiodent.cl/quimica/propiedades_coligativas_de_soluciones.pdf
www.salonhogar.net/quimica/...quimica/Propiedades_coligativas.htm
Fisicoquimica, P. W. Atkins. Iberoamerica 3ª Ed 1986
Química, Raymond Chang. Mc Graw Hill. 9a Ed 2007.
1.- Propiedades constitutivas: son aquellas que dependen de la naturaleza de las
partículas disueltas. Ejemplo: viscosidad, densidad, conductividad eléctrica, etc.
2.- Propiedades coligativas: son aquellas que dependen del número de
partículas (moléculas, átomos o iones) disueltas en una cantidad fija de solvente. Las
cuales son:
- descenso en la presión de vapor del solvente,
- aumento del punto de ebullición,
- disminución del punto de congelación,
- presión osmótica.
I.- Disminución de la presión de vapor.
Las moléculas de la fase gaseosa que chocan contra la fase líquida ejercen una fuerza contra la
superficie del líquido, fuerza que se denomina PRESIÓN DE VAPOR, que se define como la
presión ejercida por un vapor puro sobre su fase líquida cuando ambos se encuentran en equilibrio
dinámico.
La disminución de la presión de vapor es proporcional a la fracción mol del soluto, cuando son varios los solutos no volátiles, la disminución de la presion de vapor depende de la suma de las fracciones mol de los diversos solutos, en estos casos, no depende de la clase de solutos, solo que no sean volátiles.
Un soluto no volátil que se añade al líquido, reduce la capacidad de las moléculas del solvente
a pasar de la fase líquida a la fase vapor, debido a que se generan nuvas fuerzas de interacción.
La expresión cuantitativa del descenso de la presión de vapor de las soluciones que contienen
solutos no volátiles esta dada por la Ley de Raoult (Francois Marie Raoult 1885). Este científico
demostró que “a una temperatura constante, el descenso de la Presión de Vapor es proporcional a la
concentración de soluto presente en la solución”. Este principio queda establecido matemáticamente
por las siguientes ecuaciones:
PA = XA PºA Ecuación 1
ΔPV = PºA - PA Ecuación 2
ΔPV = PºA XB Ecuación 3
PºA - PA = PºA XB Ecuación 4
Donde:
PA = Presión de Vapor de la solución.
PºA = Presión de vapor del solvente puro.
XA = Fracción molar del solvente
XB = fracción molar del soluto
ΔPV = Variación de la presión de vapor.
Si consideramos una solución ideal formada por dos componentes (A, B) en que A y B son
volátiles. Las presiones parciales de los vapores de A y B sobre la solución están dadas por la Ley de
Raoult.
PA = XA PºA y PB = XB PºB
La presión de vapor total sobre la solución se calcula sumando las presiones parciales de cada
componente volátil.
PTOTAL = PA + PB
PTOTAL = XA PºA + XB PºB
II. Disminución en la temperatura de congelación.
El punto de congelación se alcanza en una solución cuando la energía cinética de las moléculas se hace menor a medida que la temperatura disminuye; el aumento de las fuerzas intermoleculares de atracción y el descenso de la energía cinética son las causas de que los líquidos cristalicen.
La congelación implica la transición de un estado desordenado a uno ordenado, para realizar ésto, el
sistema debe liberar energía. Al tener la disolución mayor desorden que el disolvente, es necesario que libere más energía para generar orden que en el caso de un disolvente puro; por consiguiente la disolución tiene menor temperatura de congelación que el disolvente.Esta diminucion
ΔTC=KCm
Tc: diferencia entre los puntos de congelación de una solución y del disolvente puro.
Kc: constante molal de congelación. Cuando el disolvente es agua el valor de la constante es: 1,86 ºC Kg/mol
m: molalidad
III. Aumento en la temperatura de ebullicion.
El punto de ebullición de un líquido es la temperatura a la cual la presión de vapor se iguala a la presión aplicada en su superficie. Para los líquidos en recipientes abiertos, ésta es la presión atmosférica.La presencia de moléculas de un soluto no volátil en una solución ocasiona la elevación en el punto de ebullición de la solución. Esto debido a que las moléculas de soluto al retardar la evaporación de las moléculas del disolvente hacen disminuir la presión de vapor y en consecuencia la solución requiere de mayor temperatura para que su presión de vapor se eleve o iguale a la presión atmosférica. La temperatura de ebullición del agua pura es 100 ºC.
Δ Teb = i kebm
ΔTeb: es el aumento de la temperatura de ebullición
de la disolución.
keb: constante ebulliscópica o constante de la elevación de la temperatura de ebullición (°C / m). Se aplica sólo al disolvente.
i : factor de van´t Hoff
m : molalidad de la disolución
IV. Presion Osmótica
Esta propiedad se basa en el fenómeno de la ósmosis en el cual se selecciona el paso de sustancias a través de una membrana semipermeable que tiene poros muy pequeños que sólo permiten el paso de las moléculas del disolvente pero no del soluto.
Esto permite que dos soluciones de diferentes concentraciones separadas mediante una membrana semipermeable igualen sus concentraciones, debido al paso de las moléculas de solvente de la solución más diluida a la solución más concentrada, hasta alcanzar ambas la misma concentración.
El paso del disolvente desde la solución diluida hacia la solución concentrada provoca un aumento de la presión de la solución. Este incremento de la presión que se suma a la presión de vapor de la solución, se conoce como presión osmótica y se representa con la letra
= i MTRen donde :
i : factor de van´t Hoff
M : molaridad de la disolución.
R: constante de los gases (0,082 l atm/ K mol)
T: Temperatura absoluta (en Kelvin)
Bibliografía:
www.radiodent.cl/quimica/propiedades_coligativas_de_soluciones.pdf
www.salonhogar.net/quimica/...quimica/Propiedades_coligativas.htm
Fisicoquimica, P. W. Atkins. Iberoamerica 3ª Ed 1986
Química, Raymond Chang. Mc Graw Hill. 9a Ed 2007.
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