Teoria 06- Propiedades de las...

Dra. Patricia Satti, UNRN PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES

Propiedades de soluciones líquidas

Dra. Patricia Satti, UNRN ESTRUCTURA ATOMICADra. Patricia Satti, UNRN PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES

SolucionesEs una mezcla homogénea de dos o mas sustancias químicas tal que el tamaño molecular de la partículas sea inferior a 10-9 m.

Cuando el tamaño de partícula va de 10-9 m a 2 x10-7 m Se llama mezcla coloidal.Cuando el tamaño de las partículas es del orden de 2 x10-7 m se llama suspensión.


SolubilidadEs la máxima cantidad de soluto que puede disolver una cantidad de solvente dada a una

determinada temperatura

La solubilidad depende de varios factores1.- Del soluto y el disolvente. Hay sustancias que se disuelven mejor en unos disolventes que en otros.

2.- De la temperatura (diferente efecto en gases y sólidos)

3.- De la presión (despreciable en sólidos y líquidos)


Proceso de disoluciónEj. Disolución de sal en agua


Características del soluto y del solvente

Interacciones soluto - soluto

Interacciones solvente - solvente

Interacciones soluto – solvente

Las soluciones se forman cuando estas tres clases de interacciones intermoleculares son similares


Interacciones soluto-solvente

Solutos polares: se disuelven bien en solventes polares.

Ej: alcohol en agua

Solutos no polares: se disuelven bien en solventes no polares.

Ej: aceite en hexano

LO SIMILAR DISUELVE LO SIMILAR


Tipos de interacciones entre soluto y solvente


Soluciones de gases en líquidosEfecto de la temperaturaΔHdisolución < 0 S disminuye al aumentar T


Soluciones de gases en líquidosEfecto de la presión

Cuando se aumenta la presión,como en (b), aumenta la rapidez con que las moléculas de gas entran en la disolución. La concentración de las moléculas de soluto en equilibrio aumenta proporcionalmente con la presión.

Las gaseosas se embotellan con gas (CO2) a una presión un poco mayor a la atmosférica


Ley de HenryLa solubilidad de un gas a determinada temperatura es directamente proporcional a la presión parcial del gas sobre la solución.

S = k P

S = solubilidad del gas (M)k = constante de HenryP = presión parcial del gas


Ley de HenrySe cumple para gases que no interaccionan con el solvente

Constantes de Henry(25°C), kN2 8.42 •10-7 M/mmHgO2 1.66 •10-6 M/mmHgCO2 4.48•10-5 M/mmHg


Ley de RaoultA una temperatura dada, la presión de vapor del solvente en presencia de un soluto es proporcional a la fracción molar del solvente.”

Para el componente A:

Se aplica para soluto no volátil, no iónico, disuelto en solvente volátil

PA = XA PoA


Las soluciones que cumplen con la ley de Raoult en todo rango de temperatura y concentración se llaman ideales.

Ley de Raoult


Soluciones ideales y realesCumplen la ley de Raoult, su calor de disolución (o mezcla) es cero y no experimentan cambio de volumen cuando se mezclan sus componentes en estado líquido (volúmenes aditivos).

Las soluciones reales se aproximan al comportamiento ideal cuando son diluidas y el soluto y el solvente tienen tamaños semejantes y experimentan interacciones intermoleculares similares.


Solutos volátilesSi el soluto también es volátil, entonces

P = PA + PB

PA = XA PoA PB = XB Po

B

P = XA PoA + XB Po

B


Propiedades coligativasDependen del número de partículas de solutoPERO NO DEPENDEN de la naturaleza de las partículas.

Se aplican para soluciones con solutos no volátiles1) Descenso de la presión de vapor.2) Ascenso del punto de ebullición.3) Descenso del punto de congelación.4) Presión osmótica.

Obs: consideraremos solutos no disociables


Descenso de la presión de vapor

“El descenso relativo de la presión de vapor de una solución de un componente no volátil, con respecto a la presión de vapor del solvente puro A, es igual a la fracción molar del soluto B en la solución”.Se deriva DIRECTAMENTE de la ley de RaoultComo el soluto es no volátil, la presión del vapor de la disolución (P) corresponderá a la presión de vapor del disolvente (P1).


Descenso de la presión de vapor


Curvas de equilibrio líquido-vapor


Consecuencias del descenso de la presión de vapor


Ascenso ebulloscópicoEl punto de ebullición de un solvente en una solución es mayor que para el solvente solo. Esto es consecuencia del descenso de la presión de vapor. Temperatura

SolventePuro

Solución

p0

p

T0 T

Aumentodel puntode ebullición

Descenso de la presiónde vapor


Δ Te = T - T0 = ke m

Δ Te = ke m

ke = Constante molal de ascenso ebulloscópico

Es propiedad del disolvente (no depende del soluto)

Unidades: K × kg ×mol-1 = K / molalidad = kgsolvente K / mol


Descenso crioscópicoEl punto de congelación del solvente en una solución es menor que el del solvente puro. Esto también es consecuencia del descenso de la presión de vapor.


Δ Tf = T0 - T = kf m

Δ Tf = kf m

kf = Constante molal de descenso crioscópico

Es propiedad del disolvente (no depende del soluto)

Unidades: K × kg ×mol-1 = K / molalidad = kgsolvente K / mol


Constantes crioscópicas y ebulloscópicas

kf > kebEl descenso crioscópico es más marcado que el aumento ebulloscópico

Disolvente

AcetonaBencenoAlcanforCCl4CiclohexanoNaftalenoFenolAgua

Pto.fusión/ºC

−95.355.5

179.8-236.580.5430

kf/K⋅kg⋅mol-1

2.405.1239.729.820.16.947.271.86

Pto.ebull./ºC

56.280.120476.580.7212.7182100

keb/K⋅kg⋅mol-1

1.712.535.614.952.795.803.040.51


OsmósisMovimiento neto de solvente a través de una membrana semipermeable desde una solución más diluida hacia una más concentrada.

Una membrana semipermeable permite el paso del solvente y no de los solutos

Es un proceso espontáneo


OsmósisSoluto Solvente

Membrana semipermeable

Soluto Solvente



Osmósis


OsmósisMovimiento neto de solvente a través de una membrana semipermeable desde una solución más diluida hacia una más concentrada.

Una membrana semipermeable permite el paso del solvente y no de los solutos

Es un proceso espontáneo


Presión OsmóticaEs la presión necesaria para detener el flujo de solvente.

Disolvente

Presión = π

Disolución


Niveles iguales


Presión Osmótica

Ecuación de van’t Hoff

m R Tπ =

Membranasemipermeable

Presiónosmótica


Soluciónconcentrada

Solucióndiluida

membranasemipermeable

La presión aplicada πdetiene el flujo neto de solvente

Membrana Semipermeable

Solución Solvente puro


Presión Osmóticaπ = c R T Ecuación de van’t Hoff

Molaridad

Importancia en los seres vivos:Las paredes celulares actúan como membranas semipermeables: permiten el paso de moléculas pequeñas (agua, moléculas de nutrientes) pero no de moléculas grandes (enzimas, proteínas, ...).

• Una de sus aplicaciones es la Ósmosis inversa →desalinización (aplicar a la disolución una presión mayor que la p, provocando un flujo de salida del disolvente).


Tonicidad de las soluciones

Está relacionada con una propiedad de la membrana en el sentido de dejar pasar el solvente y no el soluto.

Se clasifican (con respecto a una solución de referencia) en:Solución isotónica: igual presión osmótica

Solución hipotónica: menor presión osmótica

Solución hipertónica: mayor presión osmótica

Alta concentración de soluto

Baja concentraciónde soluto

Baja concentraciónde soluto

Alta concentraciónde soluto


Efecto de ósmosis en los glóbulos rojos

Disolución isotónica(misma π que los

fluidos intracelularesde los glóbulos)

Disolución hipotónica(menor π)

(entra agua y puede causarla ruptura: hemólisis)

Disoluc. hipertónica(mayor π)

(sale agua: crenación)

Suero fisiológico


Solutos iónicosEl descenso crioscópico sólo depende del número de partículas.Por lo tanto, soluciones de la misma molalidad de glucosa sacarosa, urea, etc. producen el mismo descenso crioscópico

Que ocurriría, con el descenso crioscópico, si se prepara una solución de NaCl de la misma molalidad ?

OPC.


Solutos iónicos- Descenso crioscópico

Soluto Concentración de las soluciones

0,001 m 0,01 m

Sacarosa 0,00186 0,0186

NaCl 0,0036 0,036

AlCl3 0,079

OPC.

0,0079


Disolución de sólidos iónicos en líquidos

NaCl (s) ⎯→ Na+ (ac) + Cl- (ac)OPC.


Solutos iónicos

Se aplica un factor de corrección

Propiedad coligativa experimental

Propiedad coligativa teóricai =

Factor i de Van’t Hoff

OPC.Dra. Patricia Satti, UNRN ESTRUCTURA ATOMICADra. Patricia Satti, UNRN PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES

Factor i de Van’t Hoff para distintos solutos en solución acuosa

Soluto Concentración de las soluciones

0,001 m 0,01 m

NaCl 1,97 1,94MgSO4 1,82 1,53

K2SO4 2,84 2,69

AlCl3 3,82 3,36

OPC.

Dra. Patricia Satti, UNRN ESTRUCTURA ATOMICADra. Patricia Satti, UNRN PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONESOPC.

ΔT = i m KcFactor

ide van’t Hoff

Si el electrolitose disocia

completamente,i = número de

iones.

)oelectrolitno(T)oelectrolit(Ti

ΔΔ

=

Como determinar el factor i de van’t Hoff ?


Cuál será el valorde i cuando elelectrolito no

se disociacompletamente?

AxBy xAz+ + yBz-

m = molalidad del electrolitoα = grado de disociación

[ ][ ]totaloelectrolit

disociadooelectrolit=α

α.m = nro.de moles disociados (por 1000g de solv.)

m - m.α = m(1-α) = nro. de moles sin disociar


mα = nro.de moles disociadosm(1 - α) = nro. de moles sin disociar

además

x(m.α) = nro. de moles de la especie Az+

y(m.α) = nro. De moles de la especie Bz-

mt = m(1 - α) + x(m.α) + y(m.α) = m(1-α) + (x + y) mα =

m[ (1-α) + (x + y) α] = [(1-α) + να].m = [1 + α (ν −1)] m

mt = [1 + α (ν -1)] m

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