lunes, 30 de septiembre de 2013

Propiedades Coligativas



Propiedades coligativas de las disoluciones de no electrólito 

Las propiedades coligativas (o propiedades colectivas) son propiedades que dependen sólo del número de partículas de soluto en la disolución y no de la naturaleza de las partículas del soluto. Estas propiedades tienen un mismo origen : Todas dependen del numero de partículas del soluto presente, independiente  de que sean átomos, iones o moléculas. Las propiedades coligativas son:
  •  La disminución de la presión de vapor
  • El aumento del punto de ebullición 
  • La disminución del punto de congelación 
  • Presión osmótica 

Para el estudio de las propiedades coligativas de disoluciones de no eletrolito es importante recordar que se esta hablando acerca de disolución relativamente diluidas, es decir, disoluciones cuyas concentraciones son mayor o igual a 0.2 M

Disminución de la presión  de vapor 

Si un soluto es no volátil ( es decir, no tiene una presión de vapor que se pueda medir ), la presión de vapor de la disolución siempre es menor que la del solvente puro ya que la interacción soluto -solvente es mayor que en disolvente -disolvente. Así la relación entre la presión de vapor de la disolución y la presión de vapor del disolvente puro depende de la concentración del soluto en la disolución .Esta relación se expresa por la ley de Raoult , que establece que la presión de vapor del disolvente puro(  p°1),multiplicada por la fracción molar del disolvente en la disolución ( X1 )

P1= X1.P°1  

Tener en cuenta que la fracción molar X1 es

X1  =              Moles del disolvente
            Moles de soluto + Moles del disolvente


Elevación del punto de ebullición 

El punto de ebullición de una disolución es la temperatura a la cual su presión de vapor iguala a la presión atmosférica externa. Debido a que la presencia de un soluto no volátil disminuye la presión de vapor de una disolución, también debe afectar el punto de ebullición de la misma. a continuación se muestra el diagrama de fase del agua y los cambios que ocurren en una disolución acuosa, Debido a que a cualquier temperatura la presión de vapor de la disolución es menor que la del disolvente puro, con independencia a la temperatura, la curva liquido- vapor para la disolución siempre esta por debajo de la del disolvente puro. Como consecuencia, la interacción de la curva liquido-vapor punteada y la linea horizontal que marca  una presión de 1 atmósfera ocurre a una temperatura mayor que el punto de ebullición normal del disolvente puro. Este análisis gráfico muestra que el punto de ebullición de la disolución es mayor que el agua. El aumento del punto de ebullición Δteb  se define como el punto de ebullición de la disolución Teb menos el punto de ebullicion del disolvente puro T°eb 





  Δteb= Teb-T°eb
Debido a que Teb>T°B, el  Δteb es una cantidad positiva 

El valor de Δteb es proporcional  a la disminución de la presión de vapor y , por lo tanto también es proporcional a la concentración (molaridad) de la disolución  Es decir, donde m es la molalidad de la disolución y kb es la  constante molal de elevación del punto de ebullición  Las unidades de Kb son °c/m.Es importante entender la selección de las unidades de concentración en este caso. Se esta trabajando con un sistema (la disolución  cuya temperatura no se mantiene constante , de modo que no se puede expresar la concentración de unidades de moralidad, pues esta cambia con la temperatura 

Constantes molales de elevación del punto de ebullición y de disminución del punto de congelación de varios líquidos comunes 




Disminución del punto de congelación 


Para una persona no científica puede pasar inadvertido el fenómeno de elevación del punto de ebullición, pero un observador cuidadoso, que viva en un clima frio  esta familiarizado con la disminución del punto de congelación . El hielo en las carreteras y banquetas congeladas se derrite cuando se le espolvorean sales como NaCl o CaCl2. Este método para la deshielo ocurre porque disminuye el punto de congelación del agua  

En el diagrama anterior se muestra que al disminuir la presión de vapor de la disolución  la curva solido-liquido se desplaza hacia la izquierda. Como consecuencia, la intersección de esta linea con la linea horizontal ocurre a una temperatura menor que para el punto de congelación del agua . La disminución del punto de congelación (Δtf) se define como el punto de congelación del disolvente puro  ( T°f ) menos el punto de congelación de la disolución (Tf)

Δteb= T°f-Tf 

Debido a que T°f>Tb( Tf es una cantidad positiva .De nuevo Δtf es proporcional a la concentración de la disolución  


Δteb ~m

Δteb= Kf.m 

donde m es la concentración del soluto en unidades de molalidad y Kf, es la constante molal de la disolución del punto de congelación al igual que para Kb las unidades son °c/m

Antes de comenzar con las ejercitantes que presentamos en este blog . es recomendable jugar un poco con el simulador que podemos brindar en el siguiente enlace para poder fijar mejor las ideas antes de abordar  los ejercicios 


click aqui      Simulador interactivo   y  recuerda :el análisis te lleva a comprender  

Actividades 

A 25 °c , la presión de vapor del agua pua es 23.76 mmHg y la de una disolución acuosa de urea es 22.98 mmHg. Calcule la molalidad de la disolución 
Respuesta : 1.8 Molal

La presion de vapor de una disolución de glucosa (C6H12O6) es de 17.01mmHg a 20°c mientras que la del agua pura es 17.25mmHg a la misma temperatura. Calcule la molalidad de la disolución


¿Por que es recomendable colocar en los rodeadores de los automóviles anticongelantes en invierno ?

El etilenglicol CH2(OH)CH2(OH) es un anticongelante común para automóviles .Es soluble en agua y bastante no volátil (pe 197°c) . Calcule el punto de congelación de una disolución que contiene 651g de esta sustancia en 2505 g de agua
¿se debe dejar esta sustancia en el radiador del automovil durante  el verano?
*La masa mola del atilenglicol es 61.01*

Respuesta : 2.2°c

Calcular el punto de ebullición y el punto de congelación de una disolución que contiene 478g de etilenglicol en 3202 g agua

Calcule el peso molecular de un no electrolito si el agua se congela a -0,50°C cuando en 20g de ella se disuelven 12g de soluto.(Agua: temperatura de congelación=0°C y constante crioscópica=1,86°C/molal) 

Respuesta  2232g/mo

Calcular el punto de congelación de una solución acuosa al 1,26% p/p de un compuesto no electrolito (agua: Kc=1,86°C/molal y T°c=0; masa molal de soluto 51g/mol) 

Respuesta -0,465°c 

Presión osmótica


Se define ósmosis como una difusión pasiva, caracterizada por el paso del agua, disolvente, a través de la membrana semipermeable, desde la solución más diluida a la más concentrada.

















La presión osmótica (π) es la presión que se requiere para detener la ósmosis. Como se muestra en la figura esta presión puede medirse directamente a partir de la diferencia en los niveles finales de fluido.


La presión osmótica  de una disolución  R la concentración de los gases (0.082L.atm/K.mol) y T la temperatura absoluta .La presión osmótica (π) se expresa en atmosferat (Atm). Debido a que las mediciones de presión osmótica se llevan a cabo a temperatura constante, la concentración se expresa en unidades de molaridad, mas conveniente que las de molalidad.
Al igual que la elevación del punto de ebullición y la disminución del punto de congelación,La presión osmótica es directamente proporcional a la concentración de la disolución .Esto es lo que se esperaría ya que todas las propiedades coligativas dependen de la cantidad de partículas de soluto disuelto en la disolución. 
Si dos soluciones poseen la misma concentración y la misma presión osmotica se las denomina isotónicas. Si dos disoluciones tienen diferente presión osmotica, se dice que la  disolución de mayor concentración es hipertonica y la disolución mas diluida se describe como hipotonica.
A pesar de que la osmosis es un fenómeno conocido y muy estudiado, se sabe relativamente poco acerca de como las membranas semipermeables detienen el paso e algunas moléculas mientras que permiten el paso de otras. Una membrana semipermeable puede tenes poros tan pequeños como para permitir solo el paso de moléculas del disolvente. En otros casos, un mecanismo diferente puede ser el responsable de la selectividad de la membrana, por ejemplo, una mayor solubilidad de disolvente en la membrana 


1) 

Halle la presión osmótica de una solución de glucosa que contiene 12 gr. de la sustancia en 500 ml de solución a una temperatura de 298ºK.


Masa molecular de la glucosa = (MM): 180 g/mol

Respuesta  = 3,176 atm

2)

Calcular la presión osmótica, a 30 °C, de una disolución  al 5% de sacarosa, C12H22O11, de densidad 1,017 g/cm3.  Pm (C12H22O11) = 342 g/mol.

       Respuesta : 3,69 atm.

 3) 

Cuál es la presión osmótica, en atm, de una solución de 20 g/lt de sacarosa en agua, a 20°C? (Masa molecular relativa de la sacarosa = 342 g/mol).

Respuesta π = 1,5 atm






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