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República Bolivariana de Venezuela.Ministerio del Poder Popular para la Educación.U.E.P. Colegio San JoséProfesor: Franklin BurguillosQuímica 4to año de ciencias

Propiedades coligativas de las disoluciones Son las propiedades físicas que presentan las soluciones, y que dependen del número de partículas de soluto en una cantidad de disolventes. Estas propiedades son características para todas y cada una de las soluciones. Y se sabe que conociendo la variación experimental sufrida por una de ellas se conoce el cambio sufrido en las otras. Ellas son:a) Disminución de la Presión del Vapor: la cual es la más importante porque su variación es la que determina a las siguientes. b) Aumento Ebulloscópico c) Disminución del Punto de Fusión. d) Osmosis. Para cada una de las cuales tenemos una fórmula matemática.

a. Disminución de la Presión del Vapor (P): esta propiedad surge del análisis de la relación solvente/soluto de la solución en la que estemos trabajando.

La presión de vapor es la presión ejercida por un vapor en equilibrio con su líquido. Cuando se añade un soluto no volátil a un disolvente puro la presión de vapor del disolvente es menor en esa solución que si el disolvente es puro. Con esto se puede establecer que la adición de un soluto no volátil lleva a una disminución de la presión de vapor del disolvente. Esto se debe a que en una solución el número de partículas de disolvente se reduce debido a la presencia del soluto. Este efecto se puede explicar a través de la ley de Raoult. Esta ley establece que la presión de vapor en una solución ideal es directamente proporcional a la fracción molar del disolvente en la solución. Matemáticamente se puede expresar:

PA = P0A XA

donde: PA = Pdisolvente en solución, P0

A = Pdisolvente

puro, XA = Xdisolvente

El descenso en la presión de vapor se define como: ΔP = PºA - PA

Ejemplo: Calcule la presión de vapor de una solución que contiene 6,67 g de glucosa (C6H12O6) disueltos en

45,35g de agua a 25ºC. La presión de vapor de agua pura a 25ºC es 23,3mmHg. Solución:

Sabemos que: PA = P0

A XA sacamos los datos:

PºA = 23,3 mmHg, gramos de glucosa (soluto) = 6,67g,

gramos agua (solvente) = 45,3g Necesito: fracción molar del solvente puro (XA)

XA = moles agua/moles totales

Moles agua = 45,35 /18 = 2,517 mol Moles glucosa = 6,67g/180 = 0,0371mol Moles totales= moles agua + moles glucosa = 2,517mol + 0,0371mol = 2,554mol XA = moles agua/moles totales = 2,517mol/2,554mol =

0,9855

PA = P0

A. XA = (23.3 mmHg)x(0.9855) = 22,96 mmHg

Ejemplo: ¿Cuántos gramos de glucosa se deben añadir a 123,98g de agua para disminuir la presión de vapor por 2,5mmHg a 25ºC?. La presión de vapor de agua pura a 25ºC es 23,3mmHg y la masa molar de glucosa es 180 g/mol. Solución: Sabemos que: ΔP = PºA – PA necesito PA para

determinar XA y partir de ahí llegar a los moles de

glucosa y luego los gramos de glucosa. Datos: ΔP = 2,5mmHg, PºA = 23,3mmHg, gramos de

agua 123,98g Despejando fórmula: PA = PºA - ΔP = 23,3mmHg –

2,5mmHg = 20,8mmHg

Sabemos que PA = P0

A XA despejando para XA tenemos: XA = PA/PºA X A = 20,8mmHg/23,3mmHg = 0,893 utilizando esa

fracción molar podemos calcular los moles totales donde: XA = moles agua/moles totales

Moles totales = moles agua/ XA Moles agua = 123,98/18 = 6,880mol Moles totales = 6,880mol/0,893 = 7,70mol Moles totales = moles agua + moles glucosa Moles glucosa = moles totales – moles agua = 7,70mol – 6,880mol = 0,820mol Gramos de glucosa = 0,820mol/180 = 147,6g glucosa

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La ley de Raoult se obedece en soluciones ideales, es decir en soluciones en la que el soluto y disolvente son químicamente similares es de manera tal que las fuerzas intermoleculares entre soluto y disolvente son similares a las de soluto con soluto y disolvente con disolvente. Muy pocas soluciones son ideales: algunas se desvían positivamente (sus presiones de vapor son mayor de lo esperado) y otras negativamente (sus presiones de vapor son menor de lo esperado).Ejercicio para resolver en el cuaderno¿Cuál es la presión de vapor de una solución que se preparó disolviendo 25,5g de naftaleno(C10H8) en 150 g

de de benceno(C6H6) a 20ºC?. La presión de vapor de

benceno es 74,6mmHg a 20ºC

b. Aumento en el punto de ebullición Al añadir un soluto no volátil a un disolvente puro, el punto de ebullición del solvente en la solución aumenta. Esto se puede explicar en términos de la reducción en la presión de vapor producido por el soluto. Si la presión de vapor es menor se requiere aumentar la temperatura a un valor mayor que el punto de ebullición normal para que la presión de vapor sea 1 atm. Para soluciones diluidas el cambio en el punto de ebullición es directamente proporcional a la concentración de soluto dado por la expresión:

ΔTb = Kb m

donde: ΔTe = aumento en el punto de ebullición( Te

solución – Te disolvente)

Ke= constante de elevación en el punto de ebullición. Es

característica de cada disolvente. m = molalidad de la solución = moles soluto/Kg disolvente.

c. Disminución en el punto de congelación Una solución que contiene un soluto no volátil se congela a una temperatura más baja que el disolvente puro. Esto se debe a la disminución en la presión de vapor causada por el soluto. Para soluciones diluidas el cambio en el punto de congelación es directamente proporcional a la concentración de soluto dado por la expresión:

ΔTc = Kc m

donde: ΔTc = disminución en el punto de

congelación( Tc disolvente – Tc solución)

Kc = constante de disminución en el punto de

congelación. Es característica de cada disolvente.

m = molalidad de la solución = moles soluto/Kg disolvente.Ejemplo: Una solución se prepara disolviendo 1,56g de eugenol(Masa molar= 164,20g/mol) en 50g de éter. Determine el punto de ebullición y de congelación de la solución si para éter Te = 34,6ºC, Tc = -116,3ºC, Ke =

2,02ºC/m , Kc = 1,79ºC/m.

Solución 1. Determinar la molalidad de la solución

m = moles eugenol/Kg éter

moles eugenol = 1,56/164,20 = 9,50 x 10-3

mol

Kg éter = 50g(1Kg/103

g) = 0,050Kg

m = 9,50 x 10-3

mol/ 0,050Kg = 0,19moles/Kg = 0.19 m

2. Determinar ΔTe y ΔTc

ΔTe = Ke m

ΔTe = (2,02ºC/m) (0,19 m) = 0,38ºC

ΔTc = Kc m

ΔTc = (1,79ºC/m) (0,19m) = 0,34ºC

3. determinar Te solución y Tc solución

sabemos que: ΔTe = Te solución – Te disolvente despejamos para Te solución tenemos que Te solución = Te disolvente + ΔTe Te solución = 34,6ºC + 0,38ºC = 35,0ºC

sabemos que: ΔTc = Tc disolvente – Tc solución despejamos para Tf solución tenemos que Tc solución =

Tc disolvente – ΔTc Te solución = -116,3ºc - 0,34ºC = -116,6ºC

Ejercicio: Si una solución se prepara disolviendo 1,20 g de urea (Masa molar = 60 g/mol) en 50 g de agua ¿cuál será el punto de ebullición y congelación de la solución resultante?. Para el agua Ke = 0,52ºC/m y Kc =

1,86ºC/m)

d. Presión Osmótica Ciertas membranas permiten el paso del disolvente a través de ellas pero no las del soluto. Estas membranas son semipermeables. El flujo de disolvente a través de una membrana semipermeable para igualar la concentración de soluto en ambos lados de la

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membrana se conoce como osmosis. Este proceso puede evitarse si se aplica presión a la solución. Esta presión que cuando aplicada paraliza el proceso de osmosis se conoce como presión osmótica. Para una solución la presión osmótica está relacionada con su concentración por:

π = MRT donde: π = presión osmótica, M = molaridad de la solución, R = 0,08206 atm.L/K.mol T = temperatura en Kelvins

Ejercicio: Una solución de una sustancia desconocida en agua a 320K tiene una presión osmótica de 2,95 atm. ¿Cuál es la molaridad de la solución?

Algunas propiedades de disolventes comunes

Problemas

1. 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 ¿Cuál es la presión de vapor de la solución?

2. 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?

3. 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)

4. ¿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)

5. Se disolvió una muestra de 0,205 g de fósforo blanco en 25 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? (Keb = 2,47) (127,38 g/mol)

6. 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)

7. ¿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)

8. ¿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)

I Solvente Pe (°C) Kb (°C/m) Pf(°C) Kf (°C/m)

Agua 100,0 0,512 0,0 1,86

Benceno 80,1 2,53

5,48 5,12

Alcanfor 207,42 5,61 178,4 40,00

Fenol 182,0 3,56 43,0 7,40

Ac. Acético 118,1 3,07 16,6 3,90

CCl4 76,8 5,02

- 22,3 29,8

Etanol 78,4 1,22 - 114,6 1,99