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GasLíquidoSólido
GasLíquidoSólido
Mezclas
Propiedades de las soluciones
MezclasHeterogéneasHomogéneas
(soluciones)
Soluto-Solvente
Coligativas
Costitutivas
Profesora: Clara Turriate M.
Son aquellas propiedades físicas de las soluciones que no dependen de la naturaleza de las partículas sino del número de partículas presente en la disolución
El número de partículas se determina por la fracción mol:
XA
nA…
nA + nB +nC + ….=
PROPIEDADES COLIGATIVAS
Fracción molar () (cont.).
• nsoluto + ndisolvente soluto + disolvente = ————————— = 1 nsoluto + ndisolvente
• Si hubiera más de un soluto siempre ocurrirá que la suma de todas las fracciones molares de todas las especies en disolución dará como resultado “1”.
Propiedades coligativas
•Descenso de la presión de vapor
•Presión osmótica
•Descenso crioscópico
•Ascenso ebulloscópico
Importancia de las propiedades coligativas
• Separar los componentes de una solución por un método llamado destilación fraccionada.
• Formular y crear mezclas frigoríficas y anticongelantes.
• Determinar masas molares de solutos desconocidos.
• Formular soluciones de nutrientes especiales para regadíos de vegetales en general.
• Etc.
Son importantes en la vida común, en las disciplinas científicas y tecnológicas.
Disminución de la presión de vapor
Cuando se agrega un soluto no volátil a un solvente puro, la presión de vapor de éste en la solución disminuye.
P solución < P° solvente
puro
P = P° - P
Temperatura (°C)
Pre
sió
n d
e v
ap
or
de
l d
iso
lve
nte
(at
m)
Vapor
Líquido
Hielo
0 100 374
1
Agua
Solución 1
Solución 2
2∆P{
Ley de Raoult
P1 = P° 1
La presión de vapor del solvente en presencia de un soluto es proporcional a la
fracción molar del solvente.
Una solución que cumple la ley de Raoult a cualquier concentración es una solución
ideal.
Pre
sió
n d
e va
po
r d
el d
iso
lven
te
1
P°
disolvente
P1 = P° 1
X = 1
P1 = Pº
DISOLUCION IDEAL (cumple la Ley deRaoult)
Descenso de la presión de vapor
A partir de: P1 = P° 1
P = P° - P1 = P° 2
(Ley de Raoult)
P = P° 2X1: fracción molar del solvente
X2: fracción molar del soluto no volátil
P = descenso de la presión de vapor
La presión de vapor sobre el agua pura a 120°C es 1480 mmHg. Si se sigue la Ley de Raoult ¿Que fracción de etilenglicol (CH2OHCH2OH) debe agregarse al agua para reducir la presión de vapor de este solvente a 760 mmHg?
Sol.PºA - PA = PºA XB
Cálculo de la fracción molar de etilenglicol (XB)1480 mmHg-760 mmHg = (1480 mmHg) XB
XB = 0,486
Aplicación
Para una solución ideal:
Si los componentes son los líquidos A y B:
Psolución = P°A XA + P°B XB
Psolución : Presión de la solución ideal
P°A y P°B : Presiones de vapor de A y B puros
XA y XB : Fracciones molares de A y B
PA = PA . XA
PB = PB . XB
Ley de Raoult para una solución
ideal de dos componentes volátiles.
XA = 1 XA = 0
XB = 0 XB = 1
PBPA
PB
PA P = P
A + PB
Pi Xi
Pi = k Xi
Xi = 1
Pi = Pi
El Benceno presenta una presión de vapor de 75 mmHg y el Tolueno 22 mmHg a 20°C.Para una solución formada por 1 mol de Benceno y 2 moles de Tolueno, determinar: a) La fracción molar de Benceno y Tolueno, (b) La presión parcial de cada componente y la presión de vapor de la solución.
Sol.1) fracción molar de Benceno y Tolueno:
Xbenceno = 1 = 0,33 XTolueno = 2 = 0,671 + 2 1 + 2
2) presión parcial de cada componente y la presión de vapor de la solución:
Pbenceno = Xbenceno Pºbenceno Ptolueno = Xtolueno Pºtolueno
Pbenceno = ( 0,33 ) ( 75 mmHg ) Ptolueno = ( 0,67 ) ( 22 mmHg )Pbenceno = 25 mmHg Ptolueno = 15 mmHg
PTOTAL = Pbenceno + Ptolueno PTOTAL = 25 mmHg + 15 mmHg
Aplicación
PTOTAL = 40 mmHg
Desviaciones de la Ley de Raoult
Desviación positiva
A-B < A-A ó B-B
Desviación Negativa
A - B > A-A ó B-BDebiles Fuertes
El punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido
es igual a la presión externa.
presión de vapor
↓↓↓
punto de ebullición ↑↑↑
Disolución:
Ascenso ebulloscópico
Pre
sión
de
vap
or d
el s
olve
nte
(tor
r)
760
SólidoLíquido
Gas
Tc Te
Temperatura (°C)
Tf solución Tf solvente puro
Solución
Solvente puro
Te solvente puro Te solución
DIAGRAMA PUNTO FUSIÓN Y PUNTO EBULLICIÓN SOLVENTE PURO - SOLUCIÓN
Ascenso ebulloscópico ( Te)
Te = Tes -Te° =kem
Te = ke m
m = molalidad
ke = Constante molal ebulloscópico
(° / molalidad )
El punto de fusión de un sólido o el punto de congelación de un líquido es la temperatura a la cual las fases
sólida y líquida coexisten en equilibrio.
Las partículas de soluto inhiben la congelación
El punto de congelación ↓
Disolución:
•Descenso crioscópico
Descenso crioscópico ( Tc)
Tc = T°c - Tcs
= kc m
Tc = kc m
kc = Constante molal de descenso crioscópico(° / m)m: molalidad (mol/Kg)
Tabla de Ke y Kc a 1 atm
Disolvente Te (°C) Ke (°C/m) Tc (°C) Kc (°C/m)
Agua 100 0.512 0 1.86
Benceno 80.1 2.53 5,5 5.12
Etanol 78.4 1.22 -117.3 1.99
Acido Acético 117.9 2.93 16.6 3.9
Ciclohexano 80.7 2.79 6.5 20
¿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.
Tc = Kc m
m =moles de soluto
masa del disolvente (kg)= 2.41 m=
3.202 kg disolvente
478 g x 1 mol62.01 g
Kc agua = 1.86 0C/m
Tc = Kc m= 1.86 0C/m x 2.41 m = 4.48 0C
Tc = T c – Tc0
Tc = T c – Tc0 = 0.00 0C – 4.48 0C = -4.48 0C
Aplicación
Presión osmótica es la presión requerida para detener la ósmosis. Osmosis es el paso selectivo de moléculas disolventes a través de una membrana porosa de una disolución diluida a una más Concentrada. .
Presión osmótica ()
n R T V =
C R T =
= Presión Osmótica (atm)V = Volumen de la solución (L)R = (0,082 L atm/ °K mol)n = Número de moles de solutoT = Temperatura (°K)
Como n/V es molaridad (M), = C
Dos soluciones que tengan la misma concentración se denominan isotónicas.
Si la concentración de las soluciones es diferente, la más concentrada se denomina hipertónica y la más diluida hipotónica.
Presión Osmótica ( )
isotónica hipotónica hipertónica
La presión osmótica promedio de la sangre es 7,7 atm a 25 °C. ¿Qué concentración de glucosa, C6H12C6 será isotónica con la sangre?Sol. = C R T = 7,7 atm
7,7 atmC = = = 0,31 molar
R T (0,082 L atm/ K mol)(298 °K)
Aplicación:
• Un electrolito es una sustancia que disuelta en agua conduce la corriente eléctrica. (son electrolitos aquellas sustancias conocidas como ácidos, bases y sales).
• Para las disoluciones acuosas de electrolitos es necesario introducir en las ecuaciones, el factor i
NaCl (s) Na+ (ac) + Cl- (ac)
0.1 m NaCl disolución 0.2 m iones en disolución
Propiedades coligativas de disoluciones de electrólitos
Factor i de Van´t Hoff
“i” es una medida del grado de disociación o de ioniación de un soluto en agua.
i = 1 El soluto no sufre modificaciones (Ej. urea)
i > 1 El soluto sufre disociación molecular (NaCl, i = 2 (teórico) , i = 1,9 (experimentalMgSO4, i = 2 (teórico), i = 1,3 (experimental)
“ i” medido experimentalmente ≠ de “i” calculado, debido a la formación de pares iónicos en las
soluciones.
Propiedad coligativa experimental
Propiedad coligativa teóricai =
Factor i de Van’t Hoff
i = 1 + α ( ۷ - 1 )
α = corresponde a la proporción de partículas
disociadas cuando la concentración inicial del
soluto es uno molal (o 1M)
۷ = número de partículas
Soluto Concentración de las soluciones
0,001 m 0,01 m
NaCl 1,97 1,94
MgSO4 1,82 1,53
K2SO4 2,84 2,69
AlCl3 3,82 3,36
Factor i de Van’t Hoff para distintos solutos en solución acuosa
Elevación del punto de ebullición
Te = i Kem
Disminución del punto de congelación
Tc = i Kcm
Presión osmótica () = I CRT
Propiedades coligativas de disoluciones de electrólitos
P = i P° 2Descenso de la presión de vapor
Se vertió en 200 g de agua, una cierta cantidad de NaCl. La solución resultante hirvió a 100,30 °C ¿Cuánta sal se había vertido en el agua? ۷ = 2, Ke = 0,512/molal, masa molar de NaCl = 58,5 .Sol. Te = Te - Tºe Te = 100,3 °C - 100 °C
Te = 0,3 °C Te = i Ke m 0,3 °C = 2 (0,512) m
m = 0,293 m = moles de soluto/masa de sol(kg)
moles de soluto = 0,293(0,20) = 0,0586
masa de soluto =0.0586x58,5 =3,428 gX = 3,428g de NaCl
Aplicación
Determinar el descenso crioscópico de una solución acuosa 0,010 molal de ácido monoprotico (HX), si la disociación es de 3,76 %. Rta. -0.0193 ºC
La presión de vapor del agua pura a una temperatura de 25°C es de 23,69 mmHg. Una solución preparada con 5,5 g de glucosa en 50 g de agua tiene una presión de vapor de 23,42 mmHg. Suponiendo que la Ley de Raoult es válida para esta solución, determine la masa molar de glucosa.
Rta. Masa molar = 177,42 g/mol
Ejercicios
...Ejercicios• Calcule el descenso de la presión de vapor de agua,
cuando se disuelven 5.67 g de glucosa, C6H12O6, en 25.2 g de agua a 25°C. La presión de vapor de agua a 25°C es 23.8 mm Hg ¿Cuál es la presión de vapor de la solución?
• Calcule el descenso de la presión de vapor de agua, cuando se disuelven 5.67 g de glucosa, C6H12O6, en 25.2 g de agua a 25°C. La presión de vapor de agua a 25°C es 23.8 mm Hg ¿Cuál es la presión de vapor de la solución?
• Una solución líquida consiste en 0,35 fracciones mol de dibromuro de etileno, C2H4Br2, y 0,65 fracciones mol de dibromuro de propileno, C3H6Br2. Ambos son líquidos volátiles; sus presiones de vapor a 85°C son 173 mm Hg y 127 mm Hg, respectivamente. Calcule la presión de vapor total de la solución
….Ejercicios ¿Qué presión osmótica ejercerá una solución de urea
(NH2CONH2) en agua al 1%, a 20ºC?. Considere que 1000 g corresponde aproximadamente a 1 L de solución.
¿Qué concentración en g/L habría de tener una solución de anilina en agua, para que su presión osmótica a 18ºC sea de 750 mm Hg? (PM= 93.12)
El naftaleno C10H8, se utiliza para hacer bolas para combatir la polilla. Suponga una solución que se hace disolviendo 0,515 g de naftaleno en 60,8 g de cloroformo CHCl3, calcule el descenso de la presión de vapor del cloroformo a 20°C en presencia del naftaleno. La p de v del cloroformo a 20°C es 156 mm Hg. Se puede suponer que el naftaleno es no volátil comparado con el cloroformo. ¿Cuál es la presión de vapor de la solución?
….Ejercicios• Una solución acuosa de glucosa es 0.0222 m
¿cuáles son el punto de ebullición y el punto de congelación de esta solución?
• ¿Cuántos gramos de etilenglicol, CH2OHCH2OH, se deben adicionar a 37.8 g de agua para dar un punto de congelación de -0.150°C?
• Se disolvió una muestra de 0.205 g de fósforo blanco en 25.0 g de CS2 Se encontró que la elevación del punto de ebullición de la solución de CS2 fue 0.159°C. Cuál es el peso molecular del fósforo en solución? ¿cuál es la fórmula del fósforo molecular?