DESTILACIÓN DE SOLUCIONES - PROFE GABY · ð•Bajo los 50”C, el nitrato de sodio es mÆs...

20
DISOLUCIONES QUヘMICAS DESTILACIモN DE SOLUCIONES DESTILACIモN DE SOLUCIONES El esquema adjunto, es un sistema de destilación simple utilizado frecuentemente en laboratorios e industrias. La destilación es el procedimiento más utilizado para la separación y purificación de soluciones líquidas. Se fundamenta por la diferencia en los puntos de ebullición de los líquidos a separar y consiste en llevar a ebullición el más volátil, para luego condensarlo (refrigerante) y separarlo de la mezcla. Cuando la diferencia en los puntos de ebullición es pequeña, es poco probable la separación. Se obtiene, en este caso, una mezcla de ambos (mezcla azeotrópica) y la separación no es efectiva, en estas circunstancias se introduce presión al sistema para favorecer la purificación. CONDENSADOR PINZA BALモN CONDENSADOR PINZA MECHERO BUNSEN ENTRADA AGUA FRヘA SALIDA AGUA FRヘA C URSO :QUヘMICA MENCIモN MATERIAL Nー QM-12

Transcript of DESTILACIÓN DE SOLUCIONES - PROFE GABY · ð•Bajo los 50”C, el nitrato de sodio es mÆs...

Page 1: DESTILACIÓN DE SOLUCIONES - PROFE GABY · ð•Bajo los 50”C, el nitrato de sodio es mÆs soluble que el nitrato de potasio. ... ð•Sobre los 75”C, el nitrato de potasio pasa

DISOLUCIONES QUÍMICAS

DESTILACIÓN DE SOLUCIONES

DESTILACIÓN DE SOLUCIONES

El esquema adjunto, es un sistema de destilación simple utilizado frecuentemente enlaboratorios e industrias.La destilación es el procedimiento más utilizado para la separación y purificación desoluciones líquidas. Se fundamenta por la diferencia en los puntos de ebullición de loslíquidos a separar y consiste en llevar a ebullición el más volátil, para luego condensarlo(refrigerante) y separarlo de la mezcla.Cuando la diferencia en los puntos de ebullición es pequeña, es poco probable laseparación. Se obtiene, en este caso, una mezcla de ambos (mezcla azeotrópica) y laseparación no es efectiva, en estas circunstancias se introduce presión al sistema parafavorecer la purificación.

CONDENSADOR

PINZA

BALÓN

CONDENSADOR

PINZA

MECHERO BUNSENENTRADA

AGUA FRÍA

SALIDAAGUA FRÍA

CURSO: QUÍMICA MENCIÓN

MATERIAL N° QM-12

Page 2: DESTILACIÓN DE SOLUCIONES - PROFE GABY · ð•Bajo los 50”C, el nitrato de sodio es mÆs soluble que el nitrato de potasio. ... ð•Sobre los 75”C, el nitrato de potasio pasa

2

DISOLUCIONES

MEZCLAS

Las mezclas están formadas por varias sustancias, en que sus componentes conservan todas suspropiedades como sustancias separadas; es decir, no se han alterado al formar parte de ella.

DISPERSIONES

Mezclando una sustancia con otra, si la primera está fraccionada en pequeñas partículas, diremosque preparamos una dispersión. De acuerdo con el tamaño de las partículas dispersas en el mediodispersante, podemos clasificar las dispersiones en tres categorías: Suspensiones, Coloides ySoluciones.

Suspensiones

El tamaño medio de las partículas es mayor a 100 m (1m = 10-6mm). Estas mezclas puedensepararse fácilmente por filtración o centrifugación. Las partículas son visibles a simple vista o almicroscopio, ya que, son mezclas heterogéneas.

Cuando la materia en suspensión es un líquido como aceite, y sus gotitas son tan pequeñas quepasan por filtro y no se depositan con facilidad, la mezcla es una emulsión.

Coloides

El tamaño de las partículas es menor que 100 m, pero mayor que 1 m. Los coloides son sistemasheterogéneos, ya que, sus partículas son visibles a través de un microscopio. Los coloidesdispersan la luz y son soluciones opacas. La niebla es un coloide donde la sustancia dispersada(soluto) es un líquido; el agua. La sustancia dispersadora (disolvente) es un gas; el aire.Los coloides están formados por partículas clasificadas como macromoléculas y se denominanmicelas o tagmas.

Soluciones

El tamaño medio de las partículas es inferior a 1 m. Son mezclas homogéneas entre un soluto yun solvente (disolvente). El soluto es el componente minoritario mientras que el disolvente seencuentra en mayor proporción en masa. Las soluciones se pueden clasificar según el estado deagregación de sus componentes:

Así tenemos por ejemplo:

SOLUTO SOLVENTE

GAS LÍQUIDO (UNA BEBIDA GASEOSA)LÍQUIDO SÓLIDO (MERCURIO EN COBRE)SÓLIDO GAS (POLVO MUY FINO EN AIRE)

Page 3: DESTILACIÓN DE SOLUCIONES - PROFE GABY · ð•Bajo los 50”C, el nitrato de sodio es mÆs soluble que el nitrato de potasio. ... ð•Sobre los 75”C, el nitrato de potasio pasa

3

En general:

ESTADO LÍQUIDO (SOLVENTE)

gas en líquido: CO2 disuelto en H2O líquido en líquido: alcohol disuelto en H2O o en éter sólido en líquido: azúcar disuelto en H2O

ESTADO SÓLIDO (SOLVENTE)

gas en sólido: hidrógeno disuelto en Platino o Paladio líquido en sólido: mercurio disuelto en cobre sólido en sólido: oro disuelto en plomo

ESTADO GASEOSO (SOLVENTE)

gas en gas: todas las mezclas de gases (aire por ejemplo)

SOLUBILIDAD

Máxima cantidad de sustancia que puede ser disuelta a una temperatura dada en una ciertacantidad de disolvente con el propósito de formar una solución estable. La solubilidad se puedeexpresar en g/L o concentración molar ([ ]).

Cuando se ha disuelto el máximo de soluto en un volumen de disolvente se dice que la disoluciónestá saturada. Al agregar mayor cantidad de soluto a una disolución saturada el soluto no sedisuelve más.

POLARIDAD DE SUSTANCIAS

En química se dice que las sustancias polares deben ser solubles en sustancias polares. No esposible disolver un soluto polar en un solvente apolar y viceversa.

Un ejemplo:HCl (g) + H2O() H3O

+(ac) + Cl- (ac)

Al reaccionar con el agua, el cloruro de hidrógeno (HCl gaseoso), debe inicialmente disolverse;ahora, sabemos que HCl es polar y el agua también lo es. Se forma una solución acuosa de ácidoclorhídrico (HCl acuoso).

Ojo: La gran mayoría de sustancias iónicas se disuelven en sustancias polares, aún cuando seanaparentemente apolares (simétrica).

Page 4: DESTILACIÓN DE SOLUCIONES - PROFE GABY · ð•Bajo los 50”C, el nitrato de sodio es mÆs soluble que el nitrato de potasio. ... ð•Sobre los 75”C, el nitrato de potasio pasa

4

SOLUBILIDAD DE GASES EN LÍQUIDOS

PRESIÓN

La solubilidad de un gas en un líquido es directamente proporcional a la presión aplicada por elgas sobre el líquido.

Figura: Efecto de la presión sobre la solubilidad de un gas en un líquido.

Al aumentar la presión de un gas en un disolvente líquido, las moléculas de gas se aproximan y elnúmero de colisiones por segundo que las moléculas de gas experimentan con la superficie dellíquido aumenta. Cuando esto ocurre, la velocidad con que las moléculas de soluto (gas) entranen la solución también se torna mayor, sin que aumente la velocidad con que las moléculas de gasse escapan. Esto provoca un aumento en la solubilidad del soluto gaseoso en el solvente líquido

TEMPERATURA

La solubilidad de un gas en un líquido disminuye con un aumento de temperatura. Es por eso que,si calentamos una bebida gaseosa, el gas será expulsado de la mezcla.Por el contrario, si el soluto es un sólido iónico, el aumento de la temperatura provoca unaumento en la solubilidad de éste.

En general:

Page 5: DESTILACIÓN DE SOLUCIONES - PROFE GABY · ð•Bajo los 50”C, el nitrato de sodio es mÆs soluble que el nitrato de potasio. ... ð•Sobre los 75”C, el nitrato de potasio pasa

5

SOLUBILIDAD DE SÓLIDOS EN LÍQUIDOS

En general, la solubilidad de un sólido aumenta con la temperatura y sólo algunas sustanciasdisminuyen su solubilidad.

Analicemos esto a través de algunas curvas de solubilidad, relacionando la disolución de variossolutos en 100 g. de agua, en función de la temperatura.

Note que, en general, la solubilidad aumenta con la temperatura.

A pesar de que el NH3 es un gas, se incluye en el gráfico para hacer hincapié que respectoal aumento de temperatura la solubilidad de éste en 100 gramos de agua disminuye.

Observe una de las curvas de la solubilidad del gráfico anterior, por ejemplo, la de KNO3;a 30º C se disuelven, un máximo de 40 g de KNO3 en 100 g de H2O. A 40º C, el límitepasa a ser 60 g en los mismos 100 g de H2O.

El sulfato de cerio Ce2(SO4)3 es una de las excepciones. El aumento de temperatura deuna solución acuosa de esta sal provoca una disminución de la solubilidad.

Una de las utilidades de las curvas de solubilidad es determinar cual es la sustancia mássoluble a una determinada temperatura.

Ejemplos:

¿Cuál es la sustancia más soluble en 100 g de H2O: KNO3 o NaNO3?

Respuesta:

Bajo los 50ºC, el nitrato de sodio es más soluble que el nitrato de potasio.

A 75ºC, las solubilidades de ambas sales son iguales.

Sobre los 75ºC, el nitrato de potasio pasa a ser más soluble.

Sol

ubili

dad

en g

ram

os d

e su

stan

cia

en 1

00 g

H2O

Gra

mo

s d

e s

olu

top

or

10

0 g

H2O

Temperatura (ºC)

Page 6: DESTILACIÓN DE SOLUCIONES - PROFE GABY · ð•Bajo los 50”C, el nitrato de sodio es mÆs soluble que el nitrato de potasio. ... ð•Sobre los 75”C, el nitrato de potasio pasa

6

TIPOS DE SOLUCIONES

Se considera que una disolución está INSATURADA (no saturada) si la masa de soluto disuelto esmenor que la correspondiente a la de saturación (máxima cantidad de soluto disuelto encondiciones de temperatura y presión).

En ocasiones la masa de soluto DISUELTO puede ser temporalmente mayor que la correspondientea la de saturación. Se dice entonces que la solución está SOBRESATURADA.

Una solución es SATURADA cuando contiene la máxima cantidad de soluto disuelto en condicionesdadas de temperatura y presión.

De acuerdo con el gráfico anterior a 80ºC podemos disolver totalmente 50 gramos de KCl en 100gramos de agua.

También podemos inferir que a OºC, logramos disolver de manera estable 357 g. de sal (NaCl) en1 litro de agua esta solución está saturada.

Soluciones diluidas: Es toda solución que presenta hasta 0,1 equivalente - gramo de soluto porlitro de solución.

Solución concentrada: Es toda solución que presenta más de 0,1 equivalente-gramo de soluto porlitro de solución.

En general, podemos tener soluciones:

concentradas y saturadas

concentradas e insaturadas

concentradas y sobresaturadas

diluidas y saturadas

diluidas e insaturadas

diluidas y sobresaturadas

LOS ELECTROLITOS

Los compuestos que al disolverse en agua generan iones, permitiendo la conducción de lacorriente eléctrica a través de una disolución se denominan ELECTROLITOS.

Se conocen 2 tipos generales de electrolitos:

Fuerte: disociación 100%, muy solubles y gran conductividad eléctrica.

Débiles: disociación <100%, poco solubles y pobre conductividad eléctrica.

No Electrolitos: no disocian y por tanto, no dejan iones en solución. Estos compuestos reaccionancon el agua generando puentes de hidrógeno, interacciones mucho más débiles que lasatracciones electrostáticas entre iones. Ejemplos: sacarosa, glucosa, etanol (C2H5OH).

Page 7: DESTILACIÓN DE SOLUCIONES - PROFE GABY · ð•Bajo los 50”C, el nitrato de sodio es mÆs soluble que el nitrato de potasio. ... ð•Sobre los 75”C, el nitrato de potasio pasa

7

CONCENTRACIÓN DE LAS SOLUCIONES

Las propiedades físicas de las soluciones están determinadas por las proporciones relativas de loscomponentes de los cuales ellas están formadas.

Existe una gran variedad de maneras de expresar las concentraciones específicas.

Las concentraciones de las soluciones se suelen expresar en unidades físicas y químicas.

CONCENTRACIÓN EN UNIDADES FISICAS

Porcentaje peso-peso (% p/p): gramos de soluto por 100 gramos de solución.

Porcentaje peso-volumen (% p/v): gramos de soluto por 100 mL de solución.

CONCENTRACIÓN EN UNIDADES QUÍMICAS

Molaridad (M): es el número de moles de soluto que hay en 1 litro de solución.

M = Molaridad

M =Vn

n = Moles de soluto

V = Volumen de la solución en litros

m = masa de soluto

Como n =PMm

, tenemos: M =VPM

m

PM = Peso molecular del soluto

Generalmente, se trabaja con soluciones acuosas (solvente; agua), entonces, como suponemosque el solvente es agua, para expresar la molaridad solamente necesitamos un número, que nosindique cuantos moles de soluto entran en un litro de solución, y una fórmula que nos diga cual esel soluto. Así HCl 0,25 molar (escrito también HCl 0,25 M) indica una concentracióncorrespondiente a 0,25 mol de HCl por litro de solución acuosa.

Como la molaridad solamente nos indica la concentración de la solución pero no el volumen quetenemos de ésta, generalmente se debe dar la cantidad con que se trabaja a fin de saber el totaldisponible de reactivo.

El número total de moles de soluto es igual a:

(molaridad) · (volumen en litros); unitariamente este es correcto, ya que:

moles = (Moles/litros) · (litros) = moles

Es decir, n = M ∙ V en que: n = moles de soluto

M = MolaridadV = Volumen de la solución en litros

Page 8: DESTILACIÓN DE SOLUCIONES - PROFE GABY · ð•Bajo los 50”C, el nitrato de sodio es mÆs soluble que el nitrato de potasio. ... ð•Sobre los 75”C, el nitrato de potasio pasa

8

Molalidad (m): es el número de moles de soluto que contiene un kilogramo de solvente.

Por ejemplo, NaCl 0,1 m significa una solución compuesta por 0,1 moles de NaCl disuelto en1000 gramos de H2O, suponiendo que si no se menciona algún solvente en particular estaremoshablando de soluciones acuosas.

Fracción Molar (X):

Es el número de moles de un componente de una solución dividido por el número total de moles dela solución. Esta forma de expresar la concentración es especialmente utilizada en soluciones degases y no acuosas.

Para una solución de un sólo soluto, tenemos:

Fracción molar del soluto: X1 = 1 1

t 1 2

n n=

n n +n

También se define fracción molar del solvente:

X2 = 2 2

t 1 2

n n=

n n +n

Observe que fracción molar es un número adimensional comprendido entre O y 1.

Observe también que la suma de las fracciones molares del soluto y del solvente es igual a 1:

X1 + X2 = t1 2

t t t

nn n+ = = 1n n n

Densidad (d): Densidad o masa específica de una solución es definida como el cuociente entre lamasa de la solución y el volumen de la propia solución.

d =vm

La densidad puede ser expresada en g/L, g/cm3 (o en g/mL)

Page 9: DESTILACIÓN DE SOLUCIONES - PROFE GABY · ð•Bajo los 50”C, el nitrato de sodio es mÆs soluble que el nitrato de potasio. ... ð•Sobre los 75”C, el nitrato de potasio pasa

9

Relaciones útiles entre unidades de concentración

a) Relación entre % P/P y % P/V:

% P/V = d ∙ % P/P (d = densidad de la solución)

b) Relación entre % P/V y Molaridad:

M =PMP/V% ∙10 (PM = peso molecular del soluto)

c) Relación entre % P/P y Molaridad:

M =PMP/P% ∙d∙10

d) Relación entre % P/V y molalidad:

m =

% P/V 1000

(100 d - % P/V) P/M

e) Relación entre % P/P y molalidad:

m =

% P/P 1000

(100 % P/P) P/M

f) Relación entre Normalidad y Molaridad:

N =M PME

(E = equivalente - gramo)

Page 10: DESTILACIÓN DE SOLUCIONES - PROFE GABY · ð•Bajo los 50”C, el nitrato de sodio es mÆs soluble que el nitrato de potasio. ... ð•Sobre los 75”C, el nitrato de potasio pasa

10

DILUCIÓN DE LAS SOLUCIONES

Diluir una solución significa adicionar solvente.

M1, V1 M2, V2

Solución 1 + Solvente = Solución 2 (final)

El volumen de la solución 1 es V1, su molaridad es M1 y los moles de soluto que contiene esn1 = M1∙V1. Análogamente para la solución 2, su volumen es V2, su concentración M2 y los molesde soluto que contiene n2 = M2∙V2. Los moles de soluto que contienen ambas soluciones es lamisma, ya que, para obtener la solución 2, sólo se agregó solvente, y la cantidad de soluto no semodifica. Visto esto, se puede expresar que:

M1 > M2

V1 < V2

n1 = n2 y como n1 = M1∙V1 y n2 = M2∙V2:

M1∙V1 = M2∙V2

Page 11: DESTILACIÓN DE SOLUCIONES - PROFE GABY · ð•Bajo los 50”C, el nitrato de sodio es mÆs soluble que el nitrato de potasio. ... ð•Sobre los 75”C, el nitrato de potasio pasa

11

MEZCLAS DE DISOLUCIONES

Consideremos dos soluciones conteniendo los moles n1 y n2 de un mismo soluto.

V1,d1,n1V2,d2,n2

VF,dF,nF

En la mezcla, adicionamos los moles de soluto y adicionamos los volúmenes. Los volúmenes sesuponen aditivos solo cuando las soluciones son diluidas. En estricto rigor, se deben calcular lasmasas de cada solución con las densidades y sus respectivos volúmenes. Las masas resultantesse suman. Con la densidad (conocida) de la solución final, se calcula el volumen final de lasolución.

Por lo tanto, la concentración final será:

Mf = o, Mf ∙ Vf = M1 ∙ V1 + M2 ∙ V2

Observe que consideramos los volúmenes aditivos. Por eso, las concentraciones son calculadascomo “ponderaciones medias” de las soluciones que fueron inicialmente mezcladas.

n1 + n2

V1 + V2

Page 12: DESTILACIÓN DE SOLUCIONES - PROFE GABY · ð•Bajo los 50”C, el nitrato de sodio es mÆs soluble que el nitrato de potasio. ... ð•Sobre los 75”C, el nitrato de potasio pasa

12

PROPIEDADES COLIGATIVAS DE LA MATERIA

Sabemos que el agua congela a 0ºC y hierve a 100ºC a la presión normal de 1 atmósfera, sinembargo, al disolver un poco de sal común en agua, esta congelará bajo 0ºC y hervirá sobre los100ºC a la misma presión.

Lo que ocurre con el agua, es válido también para otros solventes. El efecto de la sal de igualforma lo realizan otros solutos, siempre y cuando sean no-volátiles. Estos fenómenos sondenominados efectos de las Propiedades Coligativas de las Soluciones.

Es interesante notar que las intensidades de estos fenómenos dependen sólo del número departículas (moléculas o iones) que existen en la solución, sin importar la naturaleza de ésta. Deeste modo, si x moléculas de azúcar disueltas en 1 litro de agua, provocan un aumento de latemperatura de ebullición del agua, de 100ºC a 101ºC, podemos verificar que otras x moléculas oiones de cualquier sustancia provocarán exactamente el mismo efecto. En general se dice que laspropiedades coligativas de una disolución dependen de la “colección” de partículas, esto es, delnúmero de éstas en el solvente correspondiente.

Las 4 propiedades son:1. Disminución de la presión de vapor de un líquido.2. Aumento de la temperatura de ebullición.3. Descenso en la temperatura de fusión.4. Osmosis.

DISMINUCIÓN DE LA PRESIÓN DE VAPOR DE UN LÍQUIDO

Cuando tenemos un líquido en un recipiente abierto, el líquido se evapora continuamente, portanto, cambia de estado físico. La evidencia es que al cabo de cierto tiempo el recipiente seencontrará seco. En un líquido, todas las partículas (moléculas) tienen gran velocidad, sinembargo, algunas poseen un poco más de energía, lo que les permite vencer las fuerzas deatracción intermoleculares y "escapar" del resto. Este fenómeno se denomina evaporación. Conel pasar del tiempo, evidentemente el recipiente terminará por quedar vacío.

Consideremos ahora un líquido dentro de un recipiente cerrado donde, inicialmente, existió vacío(presión = 0). En un comienzo el líquido se evapora rápidamente y después se evapora con menorvelocidad. Pasado un tiempo el líquido "cesa" (al menos aparentemente) de evaporarse.

Las partículas escapan del líquido y pasan a la fase de vapor, y al estar cerrado el recipiente, laspartículas no tienen por donde escapar. En la fase gaseosa, las partículas se mueven a altavelocidad, chocando entre sí y con las paredes del recipiente que las contiene. Algunas moléculasretornan a la fase líquida, a partir de un cierto instante. Con ello el número de partículas que"escapan" se iguala al número de partículas que "retorna" por unidad de tiempo. A partir de eseinstante la evaporación (aparentemente) se detiene. Sin embargo lo correcto es que la velocidadde evaporación del líquido se igualó con la velocidad de condensación de sus vapores.

Page 13: DESTILACIÓN DE SOLUCIONES - PROFE GABY · ð•Bajo los 50”C, el nitrato de sodio es mÆs soluble que el nitrato de potasio. ... ð•Sobre los 75”C, el nitrato de potasio pasa

13

En este instante, diremos que se estableció un Equilibrio Dinámico entre el líquido y susvapores, diremos también que los vapores son saturados y que se consiguió la presión máximade vapor del líquido.

Conviene definir la Presión máxima de vapor de un líquido como la presión ejercida por sus vapores(vapores saturados), cuando están en equilibrio dinámico con el líquido. La temperatura y lanaturaleza del líquido son factores que influyen en la presión de vapor.

Si la experiencia anterior se realizara, no con un líquido puro, sino que con una soluciónnotaríamos que la presión máxima de vapor ahora es menor, debido a la adición de unsoluto no volátil. Pareciera como si las moléculas de soluto "estorbasen" la evaporación de lasmoléculas de solvente, disminuyendo la evaporación de la solución y, consecuentemente,disminuyendo la presión máxima de vapor de la solución.

En una solución diluida de un soluto no-volátil y no-iónico, la disminución de la presión máxima dela solución es igual al producto de la presión máxima de vapor del solvente puro y la fracciónmolar del soluto (ley de Raoult).

AUMENTO EN LA TEMPERATURA DE EBULLICIÓN

Ya dijimos que, mientras el agua hierve a 100ºC, una solución, por ejemplo, de sacarosa en aguahervirá sobre los 100ºC, a la presión de 1 atmósfera.

La elevación de la temperatura de ebullición de un líquido, es ocasionada por la disolución de unsoluto no-volátil.

Cuando una sustancia pasa del estado líquido al estado gaseoso, el fenómeno se conoce comovaporización del líquido, y puede ocurrir de dos maneras:

por evaporación, que es una vaporización lenta y que ocurre solamente en lasuperficie del líquido.

por ebullición, que es una vaporización turbulenta, con participación de todo ellíquido.

Podemos decir que un líquido entra en ebullición cuando la presión máxima de sus vapores (Po) seiguala con la presión externa (presión atmosférica).

Al disolver un soluto no-volátil en un líquido, la presión máxima de vapor disminuye (la soluciónemite menos vapores) por lo tanto, se necesitará mayor temperatura para hervir la solución.

La elevación de la temperatura de ebullición de una solución ( te) es la diferencia entre latemperatura de inicio de la ebullición de la solución (t) y la temperatura de ebullición del solventepuro (to), ambos a la misma presión.

te = t - to

Page 14: DESTILACIÓN DE SOLUCIONES - PROFE GABY · ð•Bajo los 50”C, el nitrato de sodio es mÆs soluble que el nitrato de potasio. ... ð•Sobre los 75”C, el nitrato de potasio pasa

14

DESCENSO EN LA TEMPERATURA DE FUSIÓN

La temperatura de fusión es aquella en donde la fase sólida de una sustancia se transforma enfase líquida, o viceversa. Así, mientras el agua pura congela a 0ºC a presión normal, una soluciónde sacarosa en agua congelará bajo 0ºC, en las mismas condiciones.

Para lograr la congelación es necesario disminuir de manera gradual la temperatura de lasustancia. Mientras esto ocurre, la energía cinética de las partículas disminuye. Cuando se inicia lacongelación, las moléculas se ordenan en una estructura definida y compacta, así comienza aconformarse la fase sólida.

Cuando se establece el equilibrio entre la fase sólida y líquida, la temperatura del sistema sedenomina “temperatura de congelación”.

Si existe algún soluto en el seno del líquido, éste provoca una disminución de la rapidez con quelas moléculas de líquido pasan a la fase sólida. Como respuesta al fenómeno y para reestablecernuevamente el equilibrio dinámico hay que enfriar aún más la solución.

La disminución de la temperatura de fusión (congelación) respecto a la del solvente puro (líquido)es directamente proporcional al número de partículas de soluto.

El descenso de la temperatura de fusión ( tc) es la diferencia entre la temperatura decongelación del solvente puro (to) y la temperatura de inicio de congelación de la solución (t).

tc = to - t

Page 15: DESTILACIÓN DE SOLUCIONES - PROFE GABY · ð•Bajo los 50”C, el nitrato de sodio es mÆs soluble que el nitrato de potasio. ... ð•Sobre los 75”C, el nitrato de potasio pasa

15

OSMOSIS

La osmosis es un fenómeno físico que consiste en el paso selectivo de moléculas de un líquido(solvente) desde aquel lugar con menor concentración de soluto a otro más concentrado,atravesando una membrana semipermeable porosa.

Es común el fenómeno en las membranas plasmáticas de las células, las membranas de diálisis yen algún filtro poroso como el papel celofán.

La presión osmótica se produce por la tendencia de las moléculas de agua a pasar desde una zonade menor concentración a otra de mayor concentración (contra un gradiente), con el propósito deigualar ambos lados de la membrana. Pues bien, la presión osmótica es el valor que alcanza lapresión hidrostática de la disolución originalmente más concentrada en el momento en que seinterrumpe el paso de moléculas de agua hacia su seno.

Se sabe que el comportamiento de las partículas de un soluto en una solución diluida es muyparecido al de los gases, ya que, ocupan siempre todo el volumen de la disolución y presentanuna interacción entre partículas casi nula por estar rodeadas por el solvente. Con lo anterior seexpresa la presión osmótica de una solución diluida con una ecuación parecida a la de los gasesideales.

V = n1 · R · T o ·V =1

1

MTRm

Donde:

= presión osmótica de la solución (atmósferas)V = volumen de la solución (litros)T = temperatura absoluta de la solución (K)n1 = número de moles de solutoR = constante universal de los gases ideales = 0,082atm·L/mol·Km1 = masa del soluto

1M = masa molar del soluto

½ hipotónico ½ hipertónico

Page 16: DESTILACIÓN DE SOLUCIONES - PROFE GABY · ð•Bajo los 50”C, el nitrato de sodio es mÆs soluble que el nitrato de potasio. ... ð•Sobre los 75”C, el nitrato de potasio pasa

16

TEST EVALUACIÓN MÓDULO 12

Para la resolución de algunos ejercicios, se adjunta una parte de la Tabla Periódica de losElementos.

1H1,0

Número atómico

Masa atómica

2He4,0

3Li6,9

4Be9,0

5B

10,8

6C

12,0

7N

14,0

8O

16,0

9F

19,0

10Ne20,2

11Na23,0

12Mg24,3

13Al

27,0

14Si

28,1

15P

31,0

16S

32,0

17Cl

35,5

18Ar39,9

19K

39,1

20Ca40,0

1. ¿Cuál(es) de los siguientes cambios físicos es (son) exotérmicos (ocurren con liberación deenergía)?

I) SolidificaciónII) CondensaciónIII) Evaporación

A) Sólo II.B) Sólo III.C) Sólo I y II.D) Sólo I y III.E) I, II y III.

2. Un ejemplo de sistema coloidal es el (la)

A) bronce.B) niebla.C) salmuera.D) agua de mar.E) aceite en agua.

Page 17: DESTILACIÓN DE SOLUCIONES - PROFE GABY · ð•Bajo los 50”C, el nitrato de sodio es mÆs soluble que el nitrato de potasio. ... ð•Sobre los 75”C, el nitrato de potasio pasa

17

3. En solución acuosa 1 mol de hidróxido de magnesio Mg(OH)2 se disocia generando

Mg+2 OH-

A) 1 mol 1 molB) 2 moles 2 molesC) 2 moles 1 molD) 1 mol 2 molesE) 0,5 moles 1 mol

4. En general cuando una sustancia es polar es soluble en agua hasta cierto límite, entonces,¿cuál de las siguientes sustancias es soluble en agua?

A) CH4

B) C6H6

C) C2H4

D) C2H2

E) CH3Cl

5. A la temperatura de 21ºC (ambiente) ¿cuál(es) de las siguientes especies químicas es (son)gas(es)?

I) Cl2II) CO2

III) NaOH

A) Sólo I.B) Sólo III.C) Sólo I y II.D) Sólo II y III.E) I, II y III.

6. Solubilidad es la capacidad que permite que un solvente disuelva una determinada cantidad desoluto. ¿Cuál(es) de las siguientes variables modifica(n) siempre esta capacidad?

I) Presión.II) Temperatura.III) Volumen de solvente.

A) Sólo I.B) Sólo II.C) Sólo III.D) Sólo I y III.E) Sólo II y III.

Page 18: DESTILACIÓN DE SOLUCIONES - PROFE GABY · ð•Bajo los 50”C, el nitrato de sodio es mÆs soluble que el nitrato de potasio. ... ð•Sobre los 75”C, el nitrato de potasio pasa

18

7. La adición de un soluto sólido NO volátil a un solvente puro, modifica varias propiedades, sinembargo, jamás variará en el solvente la (el)

A) presión osmótica.B) punto de fusión.C) presión de vapor.D) masa molar.E) temperatura de ebullición.

8. Una mezcla homogénea líquida de glicerina – agua puede separarse mediante

A) cromatografía.B) centrifugación.C) destilación.D) filtración.E) precipitación.

9. En 100 gramos de una solución acuosa de concentración 10%P/P siempre hay

A) 10 mililitros de soluto.B) 1 gramo de soluto.C) 100 mililitros de solvente.D) 90 gramos de solvente.E) 9 moles de soluto.

10.Si a una salmuera (solución de agua y NaCl) se le adicionan 10 gramos extra de soluto ocurreun aumento en la

I) concentración de la solución.II) densidad de la solución.III) masa de soluto NaCl.

De las anteriores es (son) correcta(s)

A) sólo I.B) sólo II.C) sólo III.D) sólo II y III.E) I, II y III.

11. En 2 litros de solución de NaOH de concentración 2M debe haber

A) 1 mol de soluto.B) 2 moles de soluto.C) 4 moles de soluto.D) 0,2 moles de soluto.E) 0,4 moles de soluto.

Page 19: DESTILACIÓN DE SOLUCIONES - PROFE GABY · ð•Bajo los 50”C, el nitrato de sodio es mÆs soluble que el nitrato de potasio. ... ð•Sobre los 75”C, el nitrato de potasio pasa

19

12. Para una solución acuosa se tienen los siguientes datos

presenta una concentración 20%P/P su densidad exacta es 1,2 g/mL la masa molar del soluto es 40 g/mol

Considerando lo anterior, se infiere que la concentración molar para la solución debe ser

A) 2 MB) 3 MC) 4 MD) 5 ME) 6 M

13.Cuando a 40 mL de una solución acuosa de concentración 1M se le adicionan 60 mL de agua,manteniendo constante la temperatura, la nueva concentración de la solución, luego de ladilución será

A) 0,6 MB) 0,4 MC) 0,2 MD) 0,1 ME) 0,05 M

14. El siguiente esquema ilustra la mezcla de 2 soluciones de concentración y volúmenes distintos:

Volumen = 1L

Concentración = 0,2M

Volumen = 3L

Concentración = 0,1M

+ =Volumen = 4L

12

3

La concentración en el vaso 3 una vez efectuada la mezcla será

A) 1/8 MB) 1/4 MC) 1/2 MD) 1/3 ME) 1/6 M

Page 20: DESTILACIÓN DE SOLUCIONES - PROFE GABY · ð•Bajo los 50”C, el nitrato de sodio es mÆs soluble que el nitrato de potasio. ... ð•Sobre los 75”C, el nitrato de potasio pasa

20

15. En la siguiente gráfica se relaciona la Temperatura y la Solubilidad de algunas sales disueltasen una cantidad fija de agua

Del análisis de la gráfica se deduce que

A 0ºC NaCl es la más soluble de las sales.

KNO3 es la sal más soluble de todas las sales.

A 20ºC NiCl2·6H2O es la sal más soluble de la gráfica.

Con el aumento de la temperatura la solubilidad del Ce2(SO4)3·9H2O disminuye.

Para cualquier valor de temperatura por debajo de los 70ºC NaCl es más soluble enagua que KClO3

¿Cuántas de las opciones anteriores son correctas?

A) 1B) 2C) 3D) 4E) 5

DMON-QM12

Puedes complementar los contenidos de esta guía visitando nuestra Webhttp://www.pedrodevaldivia.cl/