soluciones y sus propiedades. proceso de disolución propiedades de las soluciones g disolución = h...

SOLUCIONES

Y SUS

PROPIEDADES

Proceso de disolución

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES

Gdisolución = Hdisolución – T Sdisolución

> 0 favorece la disolución

> 0 ó < 0, depende de cada caso


1) Separación de las partículas de soluto

Deben superarse las fuerzas intermoleculares o

atracciones entre iones de soluto.

Requiere energía, ENDOTÉRMICO (ΔH> 0)

2) Separación de moléculas de solvente

Deben superarse las fuerzas intermoleculares

entre moléculas de solvente

Requiere energía, ENDOTÉRMICO (ΔH> 0)



3) Interacción entre soluto y solvente

Aparecen interacciones atractivas entre solvente y soluto

Solvatación

Se libera energía, EXOTÉRMICO (ΔH<0)

Para que el soluto resulte soluble en el solvente la

intensidad de las fuerzas de interacción soluto-solvente

deben ser comparables a las de soluto-soluto y solvente-

solvente.


Dissolution at the molecular level?

• Ejemplo: Disolución de NaOH en H2O


Dissolution at the molecular level?PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES

Variación de la solubilidad de sólidosen líquidos con la temperatura.

Solubilidad (S): Máxima cantidad de solutoque puede disolverse en una dadacantidad de solvente a cierta temperatura.

Solubilidad en agua

Si Hdisolución > 0S aumenta al aumentar T

Si Hdisolución < 0S disminuye al aumentar T

Dissolution at the molecular level?PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONESVariación de la solubilidad de gases en líquidos con la temperatura.

Solubilidad en agua

Si Hdisolución < 0S disminuye al aumentar T

Efecto de la presión sobre la solubilidad de gases en líquidos.


Dissolution at the molecular level?PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONESLey de Henry

La solubilidad de un gas es directamente proporcional a la presión parcial del gas sobre la solución.

S = k PS = k P

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

Constantes de Henry(25°C), k

N2 8.42 •10-7 M/mmHg

O2 1.66 •10-6 M/mmHg

CO2 4.48•10-5 M/mmHg


Solvente puro.

Solución: el soluto perturba la atracción entre las moléculas de solvente.

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONESPROPIEDADES COLIGATIVAS

Propiedades que dependen del número de partículas de soluto en

solución y no de su naturaleza química .

1) Descenso de la presión de vapor.

2) Ascenso del punto de ebullición.

3) Descenso del punto de congelación.

4) Presión osmótica.

1) Descenso de la presión de vapor.

Solutos no electrolitos no volátiles: el

soluto no contribuye a la presión de

vapor de la solución.

El factor entrópico favorece menos la

vaporización del solvente que en el

solvente puro.

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONESPr

esió

n de

vap

or

Temperatura To

p

Al añadir el soluto , el desorden de la fase condensada es relativamente mayor que del líquido puro,lo que produce una disminución de la tendencia a adquirir el desorden característico de la fase vapor.


El descenso de la presión de vapor tiene origen entrópico.


p1°

Pre

sió

n d

e va

po

r de

l so

lven

te

X1 disolvente

X2 soluto

0

0

01

1

Solución ideal: cumple la ley de Raoulten todo el intervalo de concentraciones.

Pendiente = p1o

1o11 xpp

Pre

sió

n d

e v

ap

or

XA

0

1 10

0

P°A

XB

P°B

PB

PA

P total = PA + PB

Izquierda: B puro Derecha: A puro

0

Ley de Raoult para una solución ideal de dos componentes volátiles.


Ptotal = P°A XA + P°B XB


1: solvente

2: soluto1

o11 xpp

Ley de Raoult:

Solución ideal: cumple la ley de Raoult

en todo el intervalo de concentraciones.

(1)

Reemplazo en (1) x1 por 1-x2:

)x1(pp 2o11

Pres

ión

de v

apor

Temperatura To

p


Ley de Raoult:

o1

1o1

2 p

ppx

Descenso relativo de la presión

de vapor del solvente con respecto

al solvente puro.

Pres

ión

de v

apor

Temperatura To

p


Ascenso

ebulloscópico: ΔT = T - To

Presión de vapor del disolvente

a la temperatura To (po = 1 atm).

Presión de vapor de la solución

a la temperatura To (p < 1 atm).

AB

C

Pres

ión

de v

apor

Temperatura To T

p


La elevación de Teb es proporcional

al descenso de la presión de vapor.

oo

o

p pT p p

p

Constante


2o

oo

p pT p p x

p

(Ley de Raoult)

2eb xT k

1: solvente

2: soluto


2ebxT k

2

VAP

RT

pH

dT

dp

Clausius-Clapeyron:

Para soluciones diluidas:

2o

oVAP

RT

pH

dT

dp

Pendiente de la curva

cerca del punto de ebullición.

)p

pp(

H

RTT

o

oVAP

2o


OPCIÓN 1: Como para soluciones diluidas BC es

prácticamente un segmento de recta:

2o

oVAP

o

RT

pH

T

pp

AB

AC

dT

dp

X2 (Raoult)


OPCIÓN 2: Integración de Clausius-

Clapeyron entre T y To.

2

VAP

RT

pH

dT

dp

2VAP

2o x

H

RTT

(1)

)T

1

T

1(

R

H

p

pln

o

VAP

o


)TT

TT(

R

H

p

pln

o

oVAP

o

2o

x1p

p(Raoult)

22 x)x1ln(

~ To2

ΔT

Para x2 << 1,

)T

T(

R

Hx

2o

VAP

2

(1)2VAP

2o x

H

RTT


2VAP

2o x

H

RTT

12VAP

212o

wMH

wMRTT

Para soluciones diluidas:

12

12

1

22 wM

Mw

n

nx

(1)

Reemplazando en (1):


1000wM

wm

12

2

La molalidad (m) de la solución es:

mH1000

MRTT

VAP1

2o

12VAP

212o

wMH

wMRTT


VAP1

2o

e H1000

MRTK

mKT e

Ke: constante ebulloscópica.Depende del solvente y no del

soluto.

Unidades: oC/ m

La adición del solutoprovoca un descensodel punto de fusión.

Tf = │Tf TfO│ = Kc m


FUSIÓN1

2of

cH1000

MRTK

Constantecrioscópica

• Propiedad del disolvente (no depende del soluto)• Unidades: oC/molal


Solvente Teb normal(C) Ke (C/m) Tf normal(C) Kc (C/m)

H2O 100.0 0.52 0.0 1.86

Benceno, C6H6 80.12.53 5.5 5.12

Etanol, C2H5OH 78.4 1.2 -114.6 1.99

CCl4 76.85.0 -22.3 29.8

Cloroformo, CHCl3 61.2 3.6 -63.5 4.68

Kc > Ke

El descenso crioscópico es más intenso que el aumento ebulloscópico.

• Determinación de pesos moleculares Þ crioscopía• Anticongelantes, añadir sal a las carreteras, ...Aplicaciones


Ósmosis: Movimiento neto de solvente a través de una membrana

semipermeabledesde una solución más conecntrada hacia una menos concentrada.


Presión osmótica

= c R T

Molaridad

• Determinación de pesos moleculares (especialmente para moléculas con altos pesos moleculares como, p.ej., macromoléculas)).

• Ósmosis inversa desalinización (aplicar a la disolución una presión mayor que la , provocando un flujo de salida del disolvente).

Aplicaciones


• Glóbulos rojos

Disolución isotónica(misma que los

fluidos intracelularesde los glóbulos)

Disolución hipotónica(menor

(entra agua y puede causarla ruptura: hemólisis)

Disoluc. hipertónica(mayor

(sale agua: crenación)

Suero fisiológico



Factor i de Van’t Hoff

Propiedad coligativa experimental

Propiedad coligativa teórica

i =

)oelectrolitno(

)oelectrolit(

)oelectrolitno(T

)oelectrolit(T

)oelectrolitno(T

)oelectrolit(T

)oelectrolitno(p

)oelectrolit(pi

f

f

eb

eb

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

Soluto Factor i

NaCl 2

MgSO4 2

K2SO4 3

AlCl3 4


Si el electrolitoSi el electrolito

se disociase disocia

completamente,completamente,

i = número de i = número de

moles de ionesmoles de iones

por cada mol de por cada mol de

electrolito. electrolito.

AxBy xAz+ + yBz-

m = molalidad del electrolitom = molalidad del electrolito

a = grado de disociación a = grado de disociación

mm = nro.de = nro.de molesmoles disociadosdisociados ( (por 1000g de solv.por 1000g de solv.))

m - m.m - m. = m(1- = m(1- nro. de nro. de moles sin disociarmoles sin disociar


][

][

totaloelectrolit

disociadooelectrolit

ma = nro.de moles disociados

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

además

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

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



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

m[ (1-) + (x + y) ] = [(1- + ].m = [1 + ()] m

mt = [1 + ( -1)] m

i m

1

1i

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