EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LA SOLUBILIDAD La

EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LA SOLUBILIDAD
La solubilidad es la máxima cantidad de un soluto que se puede
disolver en determinada cantidad de un disolvente a una
temperatura específica. La temperatura afecta la solubilidad de
la mayor parte de las sustancias.
Solubilidad de los sólidos y la temperatura.
En la mayor parte de los casos la solubilidad de una sustancia
solida aumenta con la temperatura. Aunque no se explica claro
el signo de ΔHdisol y la variación de la solubilidad con respecto
de la temperatura. Ej el proceso de disolución de CaCl2 es
exotérmico mientras que el proceso de NH4NO3
Es endotérmico. Pero la solubilidad de ambos compuestos
aumenta al incrementarse la temperatura.
Ver relación de tabla. Pag. 512
Cristalización fraccionada
La cristalización fraccionada es la separación de una mezcla de
sustancias en sus componente puros con base en sus diferentes
solubilidades. Muchos de los compuestos sólidos, inorgánicos y
orgánicos , que se utilizan en el LAB se purifican mediante la
cristalización fraccionada.
La disminución de la solubilidad del oxigeno molecular en agua
caliente tiene una relación directa con la contaminación
térmica.
El conocimiento de la variación de la solubilidad de los gases
con la temperatura sirve de ayuda en la práctica de un deporte
popular como la pesca.
Efecto de la presión en la solubilidad de los gases.
La presión externa no tiene influencia sobre la solubilidad de
líquidos y sólidos, pero afecta enormemente la solubilidad de
los gases.
LA LEY DE HENRY establece que la solubilidad de un gas en un
líquido es proporcional a la presión del gas sobre la disolución:
c  P
c  kP
C – concentración molar (mol/L) del gas disuelto
P- es la presión (en atmosfera) del gas sobre la disolución y para
un gas determinado
k- es una constante que solo depende de la temperatura.
Mol/L.atm
La cantidad de un gas que se disolverá en un disolvente
depende de la frecuencia de colisión de las moléculas del gas
contra la superficie del líquido y que queden atrapadas en la
fase condensada.
Ejercicio: la solubilidad acuosa del N2(g) a 0 grados C y 1.0 atm
es 23.54 mL N2 por litros. Supóngase vamos aumentar la
solubilidad del N2 (g) a un valor de 100.0 mL N2 por litros. Cual
es la presion requerida?
c  P
c  kP
c
23.54 m L N 2 / L 100.0 m L N 2
k


Pgas
1.00 atm
PN 2
La presion de gas requerida:
PN 2  (100/ 23.54) 1.00 atm  4.5 atm
Ej. La solubilidad del nitrógeno gaseoso en agua a 25 grados C y
1 atm es 6.8 x 10-4 mol/L. Cuál es la concentración (en
molaridad) del nitrógeno disuelto en agua bajo condiciones
atmosféricas. La presión parcial del nitrógeno gaseoso en la
atmosfera es de 0.78 atm.
Resultado: 5.3 x10-4 M
1er paso calcular a k en la ecuación:
c  P
c  kP
k
6.8 x10 4 m ol/ L
 6.8 x10 4 m ol/ L.atm
1atm
2do. Paso calculamos la solubilidad del nitrógeno
c  P
c  kP
c  (6.8x10 4 m o/ L.atm)(0.78atm)  5.3x10 4 M
La mayor parte de los gases obedecen a la ley de Henry pero
hay algunas excepciones:
Ejemplo si el gas disuelto reacciona con el agua, su solubilidad
será mayor.
La solubilidad del amoniaco es mucho mayor que la esperada
debido a la reacción
NH3 + H2O – NH4+ + OH-1
Propiedades coligativas de las disoluciones de no electrolitos
Las propiedades coligativas (o propiedades colectivas) son
propiedades que dependen solo del numero de partículas de
soluto en la disolución y no de la naturaleza de las partículas del
soluto.
Todas dependen independientemente de que sean átomos, ion
o moléculas.
Las propiedades coligativas son la disminución de la presión de
vapor, la elevación del punto de ebullición, la disminución del
punto de congelación y la presión osmótica.
Para estudiar las propiedades coligativas hay que recordar que
se está hablando de disoluciones relativamente diluidas y cuyas
concentraciones son menor o igual a 0.2 M
Disminución de la presión de vapor
Si un soluto es no volátiles ( es decir no tiene una presión de
vapor que se pueda medir), la presión de vapor de sus
disoluciones siempre es menor que la del disolvente puro.
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.
La expresión se expresa por la ley de Raoult
La presión parcial de un disolvente en una disolución, P1, está
dada por la presión de vapor del disolvente puro, P sub cero
uno multiplicado por la fracción molar del disolvente en la
disolución, X uno.
P1  X1P1
EN UNA DISOLUCION QUE CONTENGA SOLO UN SOLUTO,
X1 =1 - X2
X2- es la fracción molar del soluto
Así que la ecuación se puede expresar también así:
P1  (1  X 2 ) P10
p1  P10  X 2 P10
Y la ecuación entonces es:
P1  (1  X 2 ) P10
P10  P1  P  X 2 P10
ΔP es directamente proporcional a la
concentración del soluto (medida en fracción molar)
La disminucion de la presion de vapor
Ejercicio pag. 517
Calcule la presión de vapor de una disolución preparada al
disolver 82.4 g de urea ( masa molar = 60.06 g/mol) en 212 mL
de agua a 35 grados C. Cuál es la disminución de la presión de
vapor.?
Elevación del punto de ebullición
El punto de ebullición de una disolución es la temperatura a la
cual su vapor de presión iguala a la presión atmosférica
externa. Debido a que a cualq. Temperatura la presión la
presión de vapor de la disolución es menor que la del
disolvente puro, independientemente de la temp., la curva
liquido-vapor para la disolución siempre esta por debajo de la
del disolvente puro. La elevación del punto de ebullición (ΔTb)
se define como el punto de ebullición de la disolución Tb menos
el punto de ebullición del disolvente puro (Tb)o
Tb  Tb  Tb0
debidoa que Tb  Tb0 ,
ΔTb es una cantidad positive y su valor es proporcional a la
disminución de la presión de vapor y también es proporcional a
a la concentración (molalidad) de la disolución.
Tb m
Tb  K b m
M es la molalidad de la disolución
Kb es la constante molal de elevación del punto de ebullición.
Disminución del punto de congelación
La disminución del punto de congelación
Tf
0
T
es el punto de congelación del disolvente puro
f
disolución
Tf
menos el punto de congelación de la
Tf  T  Tf
0
f
debidoa que T f0  T f
Tf
disolucion.
es una cantidad positiva, de nuevo
Tf
es proporcional a la concentracion de la
T f  m
T f  K f m
M es la concentración del soluto en unidades de molaridad
Kf es la constante molar de la disminución del punto de congelación
NOTA:
Ejercicios para el laboratorio
propiedades coligativas:
de
Ejemplo 12.6
Ejercicio de práctica:
1. Calcule la concentración molar del oxigeno en agua a 25 grados Celsius para una presión
parcial de 0.22 atm. La constante de la ley de Henry para el oxigeno es 1.3 X 10 -3 mol/L.
atm.
2. Calcule la presión de vapor de una disolución preparada al disolver 82.4 g de urea (masa
molar = 60.06 g/mol) en 212 mL de agua a 35 grados Celsius. ¿Cuál es la disminución de
la presión de vapor?
3. ¿Cual es la presión osmótica (en atm) de una disolución de urea 0.884 M a 16 grados
Celsius.?
4. Una disolución de 0. 85 g de un compuesto orgánico en 100.0 de benceno tiene un
punto de congelación de 5.16 grados Celsius. ¿Cuál es la molalidad de la disolución y la
masa molar del soluto?
Resolver los ejercicios:
12.51; 12.52; 12.53; 12.54