Propiedades Coligativas Propiedades Coligativas Disminución de

Propiedades Coligativas
Algunas propiedades físicas de las soluciones dependen de la
cantidad de soluto no volátil disuelto, aunque no de su naturaleza
Propiedades Coligativas
Disminució
Disminución de la presió
presión de vapor de la solució
solución
A 1 atm de presión, el agua pura congela a 0° C y ebulle a 100° C
pero una disolución en agua de cualquier soluto a una concentración
determinada congelará a menos de 0° C y ebullirá a más de 100° C
independientemente de la naturaleza del soluto
Presión de vapor
Las propiedades físicas de las soluciones que dependen sólo de
la cantidad de soluto disuelto y no de su naturaleza se llaman
propiedades coligativas
1. Disminución de la presión de vapor de la solución respecto al valor para
el solvente puro
2. Aumento del punto de ebullición de la solución respecto al valor para el
solvente puro (ascenso ebulloscópico)
3. Disminución del punto de congelación de la solución respecto al valor
para el solvente puro (descenso crioscópico)
4. Ósmosis (presión osmótica)
Propiedades Coligativas
El punto de vista molecular
Solvente puro
Solvente + soluto
Pv (agua pura) = 55 Torr
Pv (agua + 0.1 m NaCl) = 44 torr
Propiedades Coligativas
En una solución, la tendencia de las moléculas de solvente a
abandonar la fase líquida es menor por la presencia de las moléculas
del soluto
Ley de Raoult:
Raoult: la presión parcial ejercida por el vapor del solvente
(P
PA) sobre una disolución es igual al producto de la fracción molar
del solvente (X
XA) por la presión de vapor del solvente puro (P
PA0).
Pº
P A = X A P A0
Solvente puro
P = Pv del solvente sobre la disolución
P
Solución
xsolvente + xsoluto = 1
xsolvente < 1 entonces P < P°
xsolvente
Propiedades Coligativas
Solució
Solución ideal: cumple con la ley de Raoult a todas las concentraciones
PA0
Las soluciones “reales” se
apartan del comportamiento
ideal al aumentar la
concentración.
PA
Las desviaciones ocurren
cuando la concentración del
soluto supera el valor
aproximado:
0,1 m para no electrolitos
0,01 m para electrolitos
Propiedades Coligativas
1. Disminución de la presión de vapor de la solución respecto al
valor para el solvente puro
¿Cuánto disminuye la presión de vapor del solvente al formarse la
disolución?
En una solución formada por solvente (A) y soluto (B)
XA + XB = 1
XA = 1 - XB
PA = (1- XB) PA0
XB PA0 = PA0 – PA = ΔPA
P A = P A0 - X B P A0
ΔPA = XB PA0
XA
El tipo y la magnitud de la desviación dependerá de la naturaleza
de las fuerzas intermoleculares entre solvente y soluto.
La disminución de la presión de vapor de la solución respecto al
valor en el solvente puro depende de la fracción molar del soluto
sin importar su naturaleza.
1
Propiedades Coligativas
Propiedades Coligativas
Consecuencias de la disminución de la
presión de vapor de una solución
2. Aumento del punto de ebullición de la solución respecto al valor
para el solvente puro (ascenso
ascenso ebulloscó
ebulloscópico)
pico
Disminuye la presión
de vapor
Aumenta la temperatura
de ebullición
9Es consecuencia de la disminución de la disminución de la Pv
respecto al solvente puro.
9Depende de la concentración de la solución (molalidad
molalidad) y no
de la naturaleza del soluto.
9Depende de la naturaleza del solvente (K
Ke).
Te – Te0 = ΔTe = Ke m
Ke (°C/m)
H2O
0,52
C2H5OH
1,22
CCl4
5,02
Por definición, ΔTe siempre es positivo
Propiedades Coligativas
3. Disminución del punto de congelación de la solución respecto al valor
para el solvente puro (descenso crioscópico)
Solvente
Propiedades Coligativas
Solvente puro
Solución con soluto no volátil
Solución Solvente puro
Aumenta la temperatura de ebullición
Disminución de la
presión de vapor
El punto triple se desplaza a menor
temperatura y menor presión
Disminuye el punto de congelación
Solvente Kc (°C/m)
ΔTc
Tc
T cº
ΔTe
T eo
Tc0 – Tc = ΔTc = Kc m
Te
Por definición, ΔTc siempre es positivo
Propiedades Coligativas
Problema 1. El etilenglicol, C2H4(OH)2 (PM= 62), se utiliza como
refrigerante y como anticongelante en los radiadores de los autos.
Calcular Te y Tc para una solución de etilenglicol en agua del 25% p/p.
m=
25 g sto
1
1000 g svte
×
×
75 g svte 62 g sto / mol
1k svte
= 5,376
ΔTe = Ke m = 0,52° C/m x 5,376 m = 2,8° C
Te - Te0 = 2,8° C
Te = Te0 + 2,8° C
Te = 102,8° C
ΔTc = Kc m = 1,86° C/m x 5,376 m = 10,0° C
Tc0 - Tc = 10,0° C
0° C - 10,0° C = Tc
Tc = - 10,0° C
H2O
1,86
C2H5OH
1,99
CCl4
29,8
Propiedades Coligativas
Problema 2. Calcular Te y Tc para una solución acuosa de glucosa,
C6O6H12 (PM = 180), que se obtiene disolviendo 0,20 g del
monosácarido en 1 L del solvente.
m=
0, 2 g sto
1
×
= 0,011 m
1k svte 180 g sto / mol
ΔTe = Ke m = 0,52° C/m x 0,011 m = 0,006° C
Te - Te0 = 0,006° C
Te = Te0 + 0,006° C
Te = 100,006° C
ΔTc = Kc m = 1,86° C/m x 0,011 m = 0,020° C
Tc0 - Tc = 0,020° C
0° C - 0,020° C = Tc
Tc = - 0,020° C
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Propiedades Coligativas
Problema 3. 5 g de un medicamento cuyo PM es desconocido se
disuelven en 250 g de agua. Experimentalmente se observa un
descenso del punto de congelación de la solución de 0,12° C.
Determine el PM del medicamento.
ΔTc = Kc m
0,12° C = 1,86° C/m x m
m = 0,12° C / 1,86° C/m
m = 0,0645 m
0, 0645mol / k svte =
5 g sto
1 1000 g svte
×
×
250 g svte PM
1k svte
5 g sto
1
1000 g svte
PM =
×
×
250 g svte 0, 0645mol / k svte
1k svte
Propiedades Coligativas
Electrolitos como solutos no volá
volátiles
Electrolito: sustancia que se disocia en iones
al disolverse en un solvente dado
NaCl(s)
H2O
Na+(ac) + Cl-(ac)
Cada mol de NaCl produce al disociarse
dos moles, uno de Na+ y otro de ClDado que las propiedades coligativas dependen de la
concentración de soluto disuelto, debe considerarse
la concentración efectiva de los electrolitos
PM = 310 g/mol
Etilenglicol, glucosa, sacarosa, etc., son
no electrolitos, no se disocian al disolverse
Propiedades Coligativas
Propiedades Coligativas
Factor i de van’
van’t Hoff:
Hoff número de iones en los que se disocia
un electrolito al disolverse en un solvente
Electrolito
i
NaCl
2
CaCl2
3
Na2SO4
3
Na3PO4
4
Ca3(PO4)2
5
ΔTe = i Ke m
ΔTc = i Kc m
Problema 4.
4 Ordene según Te creciente las siguientes soluciones
acuosas: NaCl 0,07 m; glucosa 0,10 m; Ca(NO3)2 0,05 m.
a. Sin considerar el factor i:
Te = Te0 + Ke m
Glucosa > NaCl > Ca(NO3)2
b. Considerando el factor i:
Te = Te0 + i Ke m
No electrolito 1
Ca(NO3)2 > NaCl > Glucosa
Estos valores son ideales, válidos a bajas concentraciones.
A altas concentraciones, los iones se combinan y ireal < iideal
Considerando valores ideales para i
Propiedades Coligativas
4. Presión osmótica
Ósmosis:
smosis: flujo de solvente hacia una solución o bien desde una
solución diluida hacia una más concentrada a través de
una membrana semipermeable (permeable al solvente
pero no al soluto)
Propiedades Coligativas
Presió
Presión osmó
osmótica (π ): presión necesaria para detener
o evitar el proceso de ósmosis
La ósmosis es un proceso que
ocurre espontáneamente
3
Propiedades Coligativas
Propiedades Coligativas
La presión osmótica obedece una ley
similar a la de los gases ideales
π=MRT
π
M = molaridad de la solución
R = constante de los gases (0,082 L atm /mol K)
T = temperatura absoluta
Para electrolitos la ecuación
anterior se transforma en
La presión ejercida por
el pistón es igual a π
π=iMRT
Propiedades Coligativas
Ósmosis en la Naturaleza
Dos soluciones con igual presión osmótica se definen como
isotónicas. Si las mismas están en contacto a través de una
membrana semipermeable, no habrá flujo neto en ninguna dirección.
Esto ocurre cuando las células están en contacto con el plasma
extracelular.
Propiedades Coligativas
Cuando las soluciones tienen distinta concentración, la que presenta
menor presión osmótica (menor “concentración”) se denomina
hipotó
hipotónica,
nica mientras que la que presenta mayor presión osmótica
(mayor “concentración”) se denomina hipertó
hipertónica.
Membrana
plasmática
Célula en contacto con solución hipotónica
Flujo de solvente hacia el interior de la célula
Lisis Celular
Célula en contacto con solución hipertónica
Flujo de solvente hacia el exterior de la célula
Crenación
Importante: dos soluciones de igual concentración molar NO
siempre son isotónicas
Propiedades Coligativas
Propiedades Coligativas
Gló
Glóbulos rojos
Células vegetales
Membrana
plasmática
Cloroplasto
Núcleo
El contenido de vacuolas es
hipertónico respecto al
citoplasma.
Solución:
isotónica
hipertónica
hipotónica
hemó
hemólisis
Pared
celular
Las vacuolas se llenan
de agua. Empujan el
citoplasma contra la
pared celular
Presió
Presión de turgencia.
Vacuolas pierden agua
Plasmó
Plasmólisis
La planta de “marchita”
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Propiedades Coligativas
Propiedades Coligativas
Aplicaciones
La preservación de alimentos en exceso de sal (carnes) o azúcar
(frutas) se basa en la crenación de las bacterias que pueden ocasionar
su descomposición.
Potabilización de agua por ósmosis inversa:
inversa: aplicación de una presión
superior a π sobre una muestra de agua de mar para forzar el paso de
agua hacia la región de agua pura.
P>π
π
Propiedades Coligativas
Propiedades Coligativas
Problema 5. La presión osmótica promedio del líquido intracelular
es de 7,7 atm a 25° C. Calcule la concentración molar y % p/v de la
solución salina fisiológica, constituida por NaCl en agua.
Problema 6. Se desea conocer el peso molecular de una proteína
extraída de un organismo primitivo. Con tal fin, se prepara una
solución disolviendo 3,50 mg de la proteína en 5,00 mL de agua. La
presión osmótica de dicha solución resultó ser de 1,54 mm de Hg a
25° C. Determine el peso molecular de la proteína.
π=iMRT
M=π/RT
M=π/iRT
% p/v =
M = 7,7 atm / (2 x 0,082 L atm /mol K x 298 K)
1atm
1
M =1,54mm ×
×
760mm 0, 082 Latm / molK 298K
M = 0,1575
M = 8,29 x 10-5 mol/L
0,1575moles sto
0,1L soln
× 58, 44 g sto / mol ×
× 100
1L soln
100mL soln
% p/v = 0,92
PM =
3,50mg 1000mL
1g
1
×
×
×
5, 00mL
1L
1000mg 8, 29 × 10−5 mol / L
PM = 8443, 91 g/mol
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