DEPARTAMENTO DE CIENCIAS EXACTAS
QUÍMICA I
ING. ROSA M. DÍAZ PÉREZDOCENTE ESPE
UNIDAD 2:
PROPIEDADES FÍSICAS DE LAS DISOLUCIONES
Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias.
El soluto son la o las sustancias presentes en cantidades más pequeñas.
El disolvente es una sustancia presente en cantidad más grande.
SOLUCIONES O DISOLUCIONES
TIPOS DE SOLUCIONES O DISOLUCIONES
Una disolución saturada contiene la máxima cantidad de un soluto que se disolverá en un disolvente en particular, a una temperatura específica. Una disolución no saturada contiene menor cantidad de soluto que la que es capaz de disolver. Una disolución sobresaturada contiene más soluto que el que puede haber en una disolución saturada.
Las interacciones que se producen en la formación de soluciones son de tres tipos:
• Interacción disolvente- disolvente• Interacción soluto-soluto• Interacción disolvente-soluto
TIPOS DE INTERACCIONES EN EL PROCESO DE DISOLUCIÓN
12.2DHsln = DH1 + DH2 + DH3
Disolvente
Disolución
Soluto
Etapa 1 Etapa 2
Etapa 3
“lo semejante disuelve lo semejante” Es probable que dos sustancias con fuerzas
intermoleculares similares sean solubles la una de la otra
• moléculas no polares son solubles en los disolventes no polares
CCl4 en C6H6
• moléculas polares son solubles en disolventes polares
C2H5OH en H2O
• los compuestos iónicos son más solubles en los disolventes polares
NaCl en H2O o NH3 (l)
UNIDADES DE CONCENTRACIÓN
La concentración de una disolución es la cantidad de
soluto presente en una determinada cantidad de una
disolución.
12.3
UNIDADES DE CONCENTRACIÓN
La concentración de una disolución es la cantidad de soluto presente en una
determinada cantidad de una disolución.
PORCENTAJE EN MASA
% en masa = x 100%masa de solutomasa de soluto + masa de disolvente
= x 100%masa de soluto
masa de disolución% en masa
Unidades de concentraciónLa concentración de una disolución es la cantidad de soluto presente en una
determinada cantidad de una disolución.
FRACCIÓN MOLAR (x)
XA = moles de Asuma de moles de todos los componentes
UNIDADES DE CONCENTRACIÓN
M =moles de soluto
litros de disolución
MOLARIDAD (M)
MOLALIDAD (m)
m = moles de solutomasa de disolvente (kg)
¿Cuál es la molalidad de una disolución de 5.86 M de etanol (C2H5OH) cuya densidad es 0.927 g/mL?
m =moles de soluto
masa de disolvente (kg)
M =moles de soluto
litros de disolución
Suponga 1 L de disolución:
5.86 moles de etanol = 270 g etanol927 g de disolución (1000 mL x 0.927 g/mL)
masa de disolvente = masa de disolución – masa de soluto= 927 g – 270 g = 657 g = 0.657 kg
m =moles de soluto
masa de disolvente(kg)=
5.86 moles C2H5OH
0.657 kg disolvente
m = 8.92 m
TEMPERATURA Y SOLUBILIDADLa solubilidad de sólidos y la temperatura
La solubilidad disminuye al aumentar la temperatura
La solubilidad aumenta al aumentar la temperatura
CRISTALIZACIÓN FRACCIONADA
Suponga que se tiene 90 g de KNO3 contaminada
con 10 g NaCl.Cristalización fraccionada:1. Disuelva la muestra en 100
mL de agua a 600C2. La disolución se enfría a 00C3. Todo el NaCl permanecerá
en la disolución (s = 34.2g/100g)
4. 78 g de KNO3 PURO se precipitará (s = 12 g/100g).
90 g – 12 g = 78 g
Es la separación de una mezcla de sustancias en sus componentes puros con base en sus
diferentes solubilidades.
TEMPERATURA Y SOLUBILIDADLa solubilidad de los gases y la temperatura
La solubilidad normalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura
12.4
Solu
bil id
ad
Temperatura
Presión y solubilidad de los gasesLa solubilidad de un gas en un líquido es proporcional a la presión del gas sobre la disolución (ley de Henry).
c = k.P
c es la concentración (M) del gas disueltoP es la presión del gas sobre la disolución
k es una constante (mol/L•atm) que sólo dependede la temperatura
baja c
baja P
alta c
alta P
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE LAS DISOLUCIONES
Propiedades coligativas son propiedades que dependen sólo del número de partículas de soluto en la disolución y no de la naturaleza
de las partículas del soluto.En este capítulo estudiaremos cuatro propiedades de las soluciones que contienen solutos no volátiles, que son:
• Disminución de la presión de vapor del solvente
• Aumento del punto de ebullición• Descenso del punto de congelación,
y• Presión osmótica
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE LAS DISOLUCIONES
Teóricamente es conveniente subdividir las soluciones en:
a) Soluciones de no electrolitos.- El soluto disuelto permanece en forma molecular sin carga, y no presenta tendencia a la disociación en iones con carga eléctrica. En estas soluciones se establecen ciertas leyes generales que se tratarán en seguida.
b) Soluciones de electrolitos.- El soluto se disocia en mayor o menor proporción en iones, incrementando así el número de partículas en solución. Por este motivo cambia el comportamiento de esta clase de soluciones respecto a ciertas propiedades, y se exige la modificación de las leyes simples deducidas para las soluciones de no electrolitos.
A continuación vamos a tratar las propiedades coligativas del primer grupo de soluciones.
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE LAS DISOLUCIONES DE NO ELECTRÓLITOS
Las propiedades coligativas de las soluciones no electrolíticas merecen un serio estudio porque nos proporcionan métodos valiosos
para la determinación del peso molecular de las sustancias disueltas.
Aquí nos proponemos principalmente presentar los principios básicos de estas
propiedades y sus uso para la determinación de los pesos moleculares.
DISMINUCIÓN DE LA PRESIÓN DE VAPOR:
Un soluto disuelto hace descender la presión de vapor del líquido solvente en el que se encuentra.
Este descenso se comprende fácilmente, si tenemos en cuenta la ley de Raoult
Ley de Raoult
P1 = presión de vapor del disolvente sobre la solución
X1 = fracción molar del disolvente
P1 = X1 P 10
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE LAS DISOLUCIONES DE NO
ELECTRÓLITOS
0P1 = presión de vapor del disolvente puro
Debido a que X1 en una solución es siempre es menor que la unidad, P1 debe ser menor que P°1. En consecuencia, la
solución de un soluto en un solvente hace descender la presión de vapor de este último respecto a la del solvente
puro.
DISMINUCIÓN DE LA PRESIÓN DE VAPOR:
Si la disolución contiene un solo soluto:
X1 = 1 – X2
P 1
0- P1 = DP = X2 . P 1
0
X2 = fracción molar del soluto
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE LAS DISOLUCIONES DE NO
ELECTRÓLITOS Cuando el soluto es no volátil no contribuye a la presión total del vapor , y por lo tanto la presión de vapor sobre la solución en este caso es debida al solvente solo y es
siempre menor que la P°1
La disminución de la presión de vapor, DP, del solvente depende tanto de la presión de vapor de este como de la
fracción molar del soluto. En otras palabras depende de la naturaleza del solvente y de
la concentración del soluto, pero no depende de la naturaleza de este último.
Calcular la presión de vapor del solvente en una solución que contiene 53,94 g de manita
(peso molecular = 182,11) por 1000 g de agua a 20°C. A esta temperatura la presión de vapor
del agua es 17,51 mmHg.53,94 g
= 1000 g = 17,51 mmHg = 1
𝑋 1=𝑛𝑠𝑙𝑣
𝑛𝑠𝑡𝑜+𝑛𝑠𝑙𝑣
𝑋 1=
1000 𝑔18𝑔 /𝑚𝑜𝑙
53,94𝑔182,11𝑔/𝑚𝑜𝑙 +
1000𝑔18 𝑔/𝑚𝑜𝑙
𝑋 1=0,995
𝑃1=0,995∗17,51𝑚𝑚𝐻𝑔1
𝑃1=17,42𝑚𝑚𝐻𝑔
Si conocemos el descenso de la presión de vapor, podemos proceder a la inversa y
calcular el peso molecular del soluto
𝑋 1=
𝑊 1
𝑃𝑀1
𝑊 2
𝑃𝑀 2+𝑊 1
𝑃𝑀1
PA = XA P A0
PB = XB P B0
PT = PA + PB
PT = XA P A0 + XB P B
0
Solución ideal
12.6
Pres
ión
benceno
benceno
benceno tolueno
Para soluciones ideales de dos líquidos miscibles
tolueno
PT es mayor que la presiónque predice la ley de Raoult
PT es menor que la presiónque predice la ley de Raoult
FuerzaA-B
FuerzaA-A
FuerzaB-B< y Fuerza
A-BFuerza A-A
Fuerza B-B> y
Pres
ión
Pres
ión
APARATO DE DESTILACIÓN FRACCIONADATermómetro
Columna de fraccionamiento
Agua Agu
a
Refrigerante
Adaptador
Matraz receptor
Matraz de destilación
Parrilla
ELEVACIÓN DEL PUNTO DE EBULLICIÓN
Las soluciones que contienen solutos no volátiles hierven a temperaturas más elevadas que las del
solvente puro.
La diferencia entre los puntos de ebullición de la solución y del solvente para una presión
constante establecida, se conoce como elevación del punto de ebullición, el mismo que depende de la naturaleza del solvente y la concentración del soluto, pero es independiente, por lo menos en
soluciones diluidas, de la naturaleza del soluto en tanto este no se ionice.
ELEVACIÓN DEL PUNTO DE EBULLICIÓN
DTb = Tb – T b0
Tb > T b0
DTb > 0
T b es el punto de ebullición del disolvente puro
0
T b es el punto de ebullición de la disolución
DTb = Kb m
m es la molalidad de la disolución
Kb es la constante molal de la elevación del punto de ebullición
(0C/m) 12.6
DISMINUCIÓN DEL PUNTO DE CONGELACIÓN
DTf = T f – Tf0
T f > Tf0
DTf > 0
T f es el punto de congelación del disolvente puro
0
T f es el punto de congelación de la disolución
DTf = Kf m
m es la molalidad de la disoluciónKf es la constante molal de la disminución del punto de congelación (0C/m)
Líquido
Vapor
Pres
ión
Sólido
TemperaturaPuntode congelación de la disolución
Puntode congelación del agua
Puntode ebullición del agua
Puntode ebullición de la disolución
¿Cuál es el punto de congelación de una disolución que contiene 478 g de etilenglicol (anticongelante) en 3202 g de agua? La masa molar de etilenglicol es 62.01 g.
DTf = Kf m
m = moles de solutomasa del disolvente (kg)
= 3.202 kg disolvente
478 g x 1 mol62.01 g
Kf agua = 1.86 0C/m
DTf = Kf m= 1.86 0C/m x 2.41 m = 4.48 0C
DTf = T f – Tf0
Tf = T f – DTf0 = 0.00 0C – 4.48 0C = -4.48 0C
m = 2.41 m
PRESIÓN OSMÓTICA (P)La ósmosis es el paso selectivo de moléculas disolventes a
través de una membrana porosa desde una disolución diluida a una más concentrada.
Una membrana semipermeable permite el paso de moléculas del disolvente pero impide el paso de moléculas del soluto.
Presión osmótica (p) es la presión requerida para detener la ósmosis
12.6
diluido másconcentrado
Presión osmóticaMembrana
semipermeable
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE DISOLUCIONES DE NO ELECTRÓLITOS
Propiedades coligativas son propiedades que dependen sólo del número de partículas de
soluto en la disolución y no en la naturaleza de las partículas del soluto.
Disminución de la presión de vapor
P1 = X1 P 10
Elevación del punto de ebullición
DTb = Kb m
Disminución del punto de congelación
DTf = Kf m
Presión osmótica (p) p = MRT
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