Propiedades físicas de las disoluciones
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Propiedades físicas de las disoluciones
Capítulo 12
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12.1
Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias.
El soluto son la o las sustancias presentes
en cantidades más pequeñas.
El disolvente es una sustancia presente en cantidad más grande.
Una disolución saturada contiene la máxima cantidad de un soluto que se disolverá en un disolvente en particular, a una temperatura específica.
Una disolución no saturada contiene menor cantidad de soluto que la que es capaz de disolver.
Una disolución sobresaturada contiene más soluto que el que puede haber en una disolución saturada.
En una disolución sobresaturada de acetato de sodio, al agregar un pequeño cristal como semilla se forman rápidamente cristales de acetato de sodio.
12.1
12.2
Tres tipos de interacciones en el proceso de disolución:
• interacción disolvente-disolvente• interacción soluto-soluto• interacción disolvente-soluto
∆Hsoln = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3
Disolvente
Disolución
Soluto
Etapa 1 Etapa 2
Etapa 3
“lo semejante disuelve lo semejante”
Es probable que dos sustancias con fuerzas intermoleculares similares sean solubles en cada una de las otras.
• moléculas no polares son solubles en los disolventes no polares
CCl4 en C6H6
• moléculas polares son solubles en disolventes polares
C2H5OH en H2O
• los compuestos iónicos son más solubles en los disolventes polares
NaCl en H2O o NH3 (l) 12.2
Unidades de concentraciónLa concentración de una disolución es la cantidad de soluto presente en una determinada cantidad de una disolución.Porcentaje en masa
% en masa = x 100%masa de solutomasa de soluto + masa de disolvente
= x 100%masa de solutomasa de disolución
12.3
Fracción molar (X)
XA = moles de A
suma de moles de todos los componentes
Unidades de concentración (continuación)
M =moles de soluto
litros de disolución
Molaridad (M)
Molalidad (m)
m =moles de soluto
Masa de disolvente (kg)
12.3
¿Cuál es la molalidad de una disolución de 5.86 M de etanol (C2H5OH) cuya densidad es 0.927 g/mL?
m =moles de soluto
masa de disolvente (kg)M =
moles de soluto
litros de disolución
Suponga 1 L de disolución:5.86 moles de etanol = 270 g etanol927 g de disolución (1000 mL x 0.927 g/mL)
masa de disolvente = masa de disolución – masa de soluto
= 927 g – 270 g = 657 g = 0.657 kg
m =moles de soluto
masa de disolvente(kg)=
5.86 moles C2H5OH
0.657 kg disolvente= 8.92 m
12.3
Temperatura y solubilidad
La solubilidad de sólidos y la temperatura
Generalmente La solubilidad aumenta
al aumentar la temperatura
12.4
Ejemplo: Café con azucar
Cristalización fraccionada es la separación de una mezcla de sustancias en sus componentes puros con base en sus diferentes solubilidades.
Suponga que se tiene 90 g de KNO3 contaminada con 10 g NaCl.
Cristalización fraccionada:
1. Disuelva la muestra en 100 mL de agua a 600C
2. La disolución se enfría a 00C
3. Todo el NaCl permanecerá en la disolución (s = 34.2g/100g)
4. 78 g de KNO3 PURO se precipitará (s = 12 g/100g). 90 g – 12 g = 78 g
12.4Temperatura (°C)
So
lub
il id
ad
Temperatura y solubilidad
La solubilidad de los gases y la temperatura
La solubilidad normalmente disminuye a medida que aumenta
la temperatura
12.4
So
lub
ili d
ad
Temperatura
Presión y solubilidad de los gases
12.5
La solubilidad de un gas en un líquido es proporcional a la presión del gas sobre la disolución (ley de Henry).
c = kP
c es la concentración (M) del gas disuelto
P es la presión del gas sobre la disolución
k es una constante (mol/L•atm) que sólo dependede la temperatura
bajo P
bajo c
alto P
alto c
Propiedades coligativas de las disoluciones de no electrólitos
Propiedades coligativas son propiedades que dependen sólo del número de partículas de soluto en la disolución y no de la naturaleza de las partículas del soluto.
Disminución de la presión de vapor
Ley de Raoult
Si la disolución contiene solo un soluto:
X1 = 1 – X2
P 10 - P1 = ∆P = X2 P 1
0
P 10 = presión de vapor del disolvente puro
X1 = fracción molar del disolvente
X2 = fracción molar del soluto12.6
P1 = X1 P 10
PA = XA P A0
PB = XB P B0
PT = PA + PB
PT = XA P A0 + XB P B
0
Solución ideal
12.6
Pre
sió
n
benceno
benceno
benceno tolueno
PT es mayor que la presiónque predice la ley de Raoult
PT es menor que la presiónque predice la ley de Raoult
FuerzaA-B
FuerzaA-A
FuerzaB-B< y
FuerzaA-B
Fuerza A-A
Fuerza B-B> y
12.6
Pre
sió
n
Pre
sió
n
Aparato de destilación fraccionada
12.6
Termómetro
Columna de fraccionamientoAgua
Agua
Refrigerante
Adaptador
Matraz receptor
Matraz de destilación
Parrilla
Elevación del punto de ebullición
∆Tb = Tb – T b0
Tb > T b0 ∆Tb > 0
T b es el punto de ebullición del disolvente puro
0
T b es el punto de ebullición de la disolución
∆Tb = Kb m
m es la molalidad de la disolución
Kb es la constante molal de la elevación del punto de ebullición (0C/m)
12.6
Vapor
Líquido
Temperatura
Pre
sió
n
Puntode
congelación de la
solución
Punto
de congelación
del agua
Punto
de ebullición
del agua
Punto
de ebullición
de la disolución
Sólido
Disminución del punto de congelación
∆Tf = T f – Tf0
T f > Tf0 ∆Tf > 0
T f es el punto de congelación del disolvente puro
0
T f es el punto de congelación de la disolución
∆Tf = Kf m
m es la molalidad de la disolución
Kf es la constante molal de la disminución del punto de congelación (0C/m)
12.6
Líquido
Vapor
Pre
s ió
n
Sólido
TemperaturaPunto
de congelación
de la disolución
Punto
de congelación
del agua
Punto
de
ebullición
del agua
Punto
de ebullición
de la disolución
12.6
¿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.
∆Tf = Kf m
m =moles de soluto
masa del disolvente (kg)= 2.41 m=
3.202 kg disolvente
478 g x 1 mol62.01 g
Kf agua = 1.86 0C/m
∆Tf = Kf m = 1.86 0C/m x 2.41 m = 4.48 0C
∆Tf = T f – Tf0
Tf = T f – ∆Tf0 = 0.00 0C – 4.48 0C = -4.48 0C
12.6
Presión osmótica (π)
12.6
La ósmosis es el paso selectivo de moléculas disolventes a través de una membrana porosa de una disolución diluida a una más concentrada. Una membrana del semipermeable permite el paso de moléculas del disolvente pero impide el paso de moléculas del soluto.
Presión osmótica (π) es la presión requerida para detener la ósmosis
diluir más
concentrado
Presión osmótica
Membranasemipermeable
AltoP
BajoP
Presión osmótica (π)
π = MRT
M es la molalidad de la disolución
R es la constante de gas
T es la temperatura (en K) 12.6
Transferencia neta del disolvente
Una célula en:
disolución isotónica
disoluciónhipotónica
disoluciónhipertónica
12.6
Moléculas de aguaMoléculas de soluto
Propiedades coligativas de disoluciones de no electrólitos
Propiedades coligativas son propiedades que dependen sólo del número de partículas de soluto en la disolución y no en la naturaleza de las partículas del soluto.
12.6
Disminución de la presión de vapor
P1 = X1 P 10
Elevación del punto de ebullición
∆Tb = Kb m
Disminución del punto de congelación
∆Tf = Kf m
Presión osmótica (π) π = MRT
Propiedades coligativas de disoluciones de electrólitos
12.6
0.1 m NaCl disolución 0.1 m Na+ ions & 0.1 m Cl- ions
Propiedades coligativas son propiedades que dependen sólo del número de partículas de soluto en la disolución y no en la naturaleza de las partículas del soluto.
0.1 m NaCl disolución 0.2 m iones en disolución
factor van’t Hoff (i) = número real de partículas en la disolución después de la disociación
número de unidades fórmula disueltas inicialmente en la disolución
no electrólitosNaCl
CaCl2
i debe ser
12
3
Elevación del punto de ebullición
∆Tb = i Kb m
Disminución del punto de congelación
∆Tf = i Kf m
Presión osmótica (π) π = iMRT
Propiedades coligativas de disoluciones de electrólitos
12.7
Un coloide es una dispersión de partículas de una sustancia entre un medio dispersor, formado por otra sustancia.
Coloide contra disolución
• las partículas coloidales son mucho más grandes que las moléculas de soluto
• Una suspensión coloidal no es tan homogénea como una disolución
12.8
Acción limpiadora del jabón
12.8
Grasa
Cuerpo hidrofóbico
Cabeza hidrofóbica
Estearato de sodio