PROPIEDADES COLIGATIVAS DE LAS SOLUCIONES Prof. Sergio Casas-Cordero E. Propiedades Coligativas Son aquellas propiedades físicas de las soluciones que dependen más bien de la cantidad de soluto que de su naturaleza. Cuatro son las propiedades Coligativas: Disminución de la presión de vapor Disminución del punto de congelación Aumento del punto de ebullición Presión osmótica 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 < Pº solvente puro ∆P = P° - P Pº = presión de vapor del solvente puro P = presión de vapor del solvente en la solución Ley de Raoult La presión de vapor ejercida por un líquido es proporcional a su fracción molar en la solución. Ley de Raoult PA = XA P°A PA : Presión de vapor del componente A XA : Fracción molar de A P°A : Presión de vapor de A puro Para un soluto no volátil: ∆P = P°A XB donde: ∆P : Disminución de la presión de vapor XB : fracción molar del soluto B no volátil P°A : presión de vapor del solvente A puro Fracción molar (Xi) Se define como la relación entre los moles de cada componente y los moles totales presentes en la mezcla. Si la mezcla contiene sólo un soluto (a) y un solvente (b), se tendrá: Xa = moles de soluto (a) [moles de soluto (a) + moles de solvente (b) ] Ejercicio: 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 moles de soluto = masa 5,67 g = MM 180 g/mol moles de soluto = 0,0315 mol 25,2 g moles de solvente = = 1,4 moles 18 g/mol χ soluto = 0,0315 moles moles soluto = moles totales (0,0315 + 1,4) moles X soluto = 0,022 ∆P = P°A XB = 23,8 x 0.022 = 0,5236 mm de Hg ... aplicación 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? 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 ... aplicación 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. (143,1 mm Hg) Presión de vapor del solvente (mm de Hg) DIAGRAMA PUNTO FUSIÓN Y PUNTO EBULLICIÓN SOLVENTE PURO - SOLUCIÓN 760 Líquido Sólido Gas Tf solvente puro Tf solución ∆Tf Te solvente puro Temperatura (°C) Te solución ∆Te DISMINUCIÓN DEL PUNTO DE CONGELACIÓN Cuando se agrega un soluto no volátil a un solvente puro, el punto de congelación de éste disminuye. T Congelación solución < Tº Congelación Solvente puro ∆Tf = - Kf • m Donde: ∆Tf = Disminución del punto de congelación Kf = Constante Crioscópica m = molalidad de la solución ∆Tf = Tf solución - Tf solvente DISMINUCIÓN DEL PUNTO DE CONGELACIÓN AUMENTO DEL PUNTO DE EBULLICIÓN Cuando se agrega un soluto no volátil a un solvente puro, el punto de ebullición de éste aumenta. TEb. solución > Tº Eb. solvente puro ∆Te = Ke • m Donde: ∆Te = Aumento del punto de ebullición Ke = Constante ebulloscópica m = molalidad de la solución ∆Te = Te solución - Te solvente AUMENTO DEL PUNTO DE EBULLICIÓN Algunas propiedades de disolventes comunes solvente Tebull. (ºC) Keb (ºCKg/mol) Tcong. (ºC) Kc (ºCKg/mool Agua 100 0.512 0 1.86 Benceno 80.1 2.53 5.48 5.12 Alcanfor 207.42 5.61 178.4 40.0 fenol 182 3.56 43 7.40 Ácido acético 118.1 3.07 16.6 3.90 Tetracloruro de carbono 76.8 5.02 - 22.3 29.8 etanol 78.4 1.22 - 114.6 1.99 ... aplicación Una solución acuosa de glucosa es 0.0222 m ¿cuáles son el punto de ebullición y el punto de congelación de esta solución? (100,011 ºC y – 0,041 ºC) ¿Cuántos gramos de etilenglicol, CH2OHCH2OH, se deben adicionar a 37.8 g de agua para dar un punto de congelación de -0.150°C? (0,189 g) 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? (Keb = 2,47) (127,38 g/mol) PRESIÓN OSMÓTICA π> P Agua pura Disolución Osmosis Normal PRESIÓN OSMÓTICA P > π P Agua pura Disolución Osmosis inversa Se define la presión osmótica como el proceso, por el que el disolvente pasa a través de una membrana semipermeable. Se expresa como: nRT π= V R = 0.0821 atm L / (mol K) Como n/V es molaridad (M), entonces: π=M•R•T Ejercicios Una disolución contiene 1 g de hemoglobina disuelto en suficiente agua para formar 100 mL de disolución. La presión osmótica a 20ºC es 2.72 mm Hg. Calcular: a) La molaridad de la hemoglobina.(1,488x10-4 M) b) La masa molecular de la hemoglobina.(67165,8 g/mol) 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. (0,4 atm) ¿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) (3,85 g/L) Propiedades Coligativas de los electrolitos 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 Ejemplo Estimar los puntos de congelación de las disoluciones 0.20 molal de: a) KNO3 (-0,74 ºC) b) MgSO4 (-0,74 ºC) c) Cr(NO3)3 (-1,488 ºC) El punto de congelación del HF 0.20 m es -0.38ºC. ¿estará disociado o no? (NO ya que Cmolal desde la fórmula es la misma)