Propiedades Coligativas de las Soluciones
Prof. Claudia Berzoy Llerena
Propiedades coligativas
Dependen del nmero de partculas y no de la
naturaleza de las mismas.
Importancia de las propiedades
coligativas Permiten:
Separar los componentes de una solucin por medio de la destilacin fraccionada
Formular y crear mezclas anticongelantes Determinar masas molares de solutos
desconocidos
Formular sueros o soluciones fisiolgicas que no provoquen desequilibrio hidrosalino en los organismos animales o que permitan corregir una anomala del mismo.
Soluciones
de solutos
no electrolitos
(no se disocia en iones
con carga)
electrolitos
(se disocia en iones)
En el estudio de las propiedades coligativas se debe
tener en cuenta una caracterstica importante de las
soluciones:
Soluciones no electrolticas
Propiedades coligativas Son:
1) Descenso de la presin de vapor del solvente
2) Aumento del punto de ebullicin de la solucin
3) Descenso del punto de congelacin de la solucin
4) Presin osmtica
Propiedades coligativas Para el anlisis termodinmico suponemos que:
1) La disolucin es ideal
2) El soluto es no voltil
3) El soluto no se disuelve en el disolvente slido puro
4) Soluciones diludas 0,2 M
Descenso de la presin de vapor
del solvente Recordemos que:
La presin de vapor sobre un lquido es el resultado de un equilibrio dinmico entre la fase de vapor y la fase lquida del compuesto
La velocidad a la que las molculas dejan la superficie lquida para pasar a la fase gaseosa es igual a la velocidad con que las molculas de la fase gaseosa regresan a la superficie del lquido
Descenso de la presin de vapor
del solvente Por tanto:
Un soluto no voltil que se aade al lquido reduce la capacidad de las molculas del solvente de pasar a la fase vapor debido a que se generan nuevas fuerzas de interaccin
Por ello se produce un desplazamiento del equilibrio que conduce a un descenso de la presin de vapor
Descenso de la presin de vapor
del solvente
Solvente A, soluto B
Como el soluto no voltil no contribuye a la presin total, la presin total ser la presin
de A puro.
BA
AAAAAAA
AA
AAA
xPP
xPxPPPPP
PP
PxP
*
****
*
*
)1(
Aumento del Punto de ebullicin
de las soluciones
Debido a que los
solutos no voltiles
disminuyen la presin
de vapor de la
solucin, se requiere
una temperatura ms
elevada para que la
solucin hierva
Aumento del Punto de ebullicin
de las soluciones
Clausius-Clapeyron
)(ln
.
).
(ln
2
*
2
*
o
v
ooo
o
ov
T
T
R
H
P
P
TTTTT
TT
TT
R
H
P
P
To T
Como la solucin es diluda el Hvap se toma del solvente puro
Solucin es diluda
P*
P
Cuando la ley de Raoult es aplicable a la solucin
Si xB es pequeo
B
v
o
o
vB
o
vB
BA
xH
RTT
T
T
R
Hx
T
T
R
Hx
xxP
P
2
2
2
*
)1ln(
1
No depende de la
naturaleza del soluto
m: moles de soluto
por 1000g de
solvente
n1moles en solvente en 1000 g
Para soluciones
diludas m se
desprecia frente a
n1
Kbconstante ebulloscpica
mKT
nH
RTK
mnH
RTT
Mn
n
m
mn
mx
b
v
ob
v
o
B
1
2
1
2
1
1
11
1000
Aumento del punto de ebullicin
El ascenso del punto de ebullicin se aplica
en la formulacin de
refrigerantes para
motores de
automviles
Descenso del punto de congelacin El punto de congelacin de un lquido
corresponde a la temperatura a la cual las molculas de un compuesto pasan del estado lquido al estado slido.
El descenso en el punto de congelacin de la solucin es una consecuencia de la disminucin de la presin de vapor ocasionada por el soluto.
Esto es debido a que en el punto de congelacin de la solucin, la presin de vapor del slido debe ser igual a la presin de vapor del lquido con el que est en equilibrio pero como la solucin ha bajado su Pv, el slido deber formarse a una temperatura menor
Descenso del punto de congelacin
Descenso del punto de congelacin
mKT
mnH
RTT
xH
RTT
ff
f
of
B
f
of
1
2
2
Kf constante crioscpica
Determinacin de pesos
moleculares a partir del descenso
en el punto de congelacin Sea W2 g soluto, W1 g solvente, M2 peso
molecular
W2x1000/W1 peso de soluto en 1000 g ste
21
2
21
2
1000
1000
MW
WKT
MW
Wm
ff
Descenso del punto de congelacin Un soluto como el
cloruro de sodio
disminuye el punto de
congelacin del agua.
Por eso se echa sal a la
nieve en las calles: esto
hace que el hielo se
derrita.
Separacin de soluciones slidas
por congelacin Las ecuaciones anteriores son vlidas
cuando el slido que se separa es el solvente puro.
En el caso que se forme una solucin slida,
Tf=Kf(1-k)m krelacin de la xB en el slido y la xB en la
solucin
Si el soluto es ms soluble en el solvente lquido,
1-k (+) k < 1
Viceversa, si k>1, 1-k es (-) y tambin Tf (se observa un ascenso)
Presin Osmtica smosis: proceso
espontneo en el que hay un flujo de disolvente a travs de una membrana semipermeable hacia el seno de una solucin ms concentrada
Presin osmtica: presin que debe aplicarse sobre la solucin para impedir la smosis del solvente.
Ecuacin de Vant Hoff La condicin de equilibrio es que el potencial
qumico debe ser el mismo a cada lado de la
membrana.
A> A(solucin) En el lado de la solucin el disminuye debido a
que la fraccin molar del solvente disminuye de 1 a
xA Para alcanzar el equilibrio A(solucin) tiene que
aumentar elevando la presin externa de la
solucin. La condicin de equilibrio es
A(T,P) = A (T,P+,xA)
VRTn
VRTx
xxx
dPVxRT
dPVPTPT
xRTPTPT
B
B
BBA
P
P
A
P
P
AA
AAA
)1ln(ln
ln
),(),(
ln),(),(
Al combinar estas tres ecuaciones obtenemos,
El volumen del solvente es constante y sale de la integral
Presin osmtica Vant Hoff propuso la ecuacin de la
presin osmtica
la presin osmtica
Vvolumen de la solucin
nnmero de moles de soluto
R constante universal de los gases
nRTV
Presin osmtica En soluciones se prefiere usar
concentracin, C=n/V
La ecuacin de Vant Hoff solo se puede aplicar a soluciones muy diludas.
Morse propuso cambiar el volumen de la solucin por V, que es el volumen del solvente y as se mejor la ecuacin de
Vant Hoff.
nRTV
CRT
'
Presin osmtica Mediante la termodinimca se ha
conseguido una ecuacin muy exacta de la presin osmtica,
Donde P es la presin de vapor del solvente puro y P la presin de vapor del solvente en la solucin.
V1 es el volumen de un mol de solvente.
P
PRTV
ln1
Propiedades coligativas de
electrolitos
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