12 Propiedades Fisicas De Las Soluciones 275k2d

Propiedades físicas de las disoluciones Capítulo 12

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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.

12.1

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

Tres tipos de interacciones en el proceso de disolución: • interacción disolvente-disolvente • interacción soluto-soluto • interacción disolvente-soluto Etapa 1

Etapa 2

Disolvent e

Soluto Etapa 3

Disolución

∆Hsoln = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3

12.2

“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 concentración La concentración de una disolución es la cantidad de soluto presente en una determinada cantidad de una disolución. Porcentaje en masa masa de soluto x 100% % en masa = masa de soluto + masa de disolvente masa de soluto x 100% = masa de disolución Fracción molar (X) moles de A XA = suma de moles de todos los componentes 12.3

Unidades de concentración (continuación) Molaridad (M)

M =

moles de soluto litros de disolución

Molalidad (m) moles de soluto

m = 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? moles de soluto

moles de soluto

m = masa de disolvente (kg)

M = litros de disolución

Suponga 1 L de disolución: 5.86 moles de etanol = 270 g etanol 927 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 moles de soluto

= m = masa de disolvente(kg)

5.86 moles C2H5OH

= 8.92 m

0.657 kg disolvente 12.3

Temperatura y solubilidad La solubilidad de sólidos y la temperatura

La solubilidad disminuye al aumentar la temperatura

12.4

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 Solubilidad

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

Temperatura (°C)

12.4

Temperatura y solubilidad La solubilidad de los gases y la temperatura

Solubilidad

La solubilidad normalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura

Temperatura 12.4

Presión y solubilidad de los gases La solubilidad de un gas en un líquido es proporcional a la presión del gas sobre la disolución (ley de Henry). c es la concentración (M) del gas disuelto

c = kP

P es la presión del gas sobre la disolución k es una constante (mol/L•atm) que sólo depende de la temperatura

bajo P

alto P

bajo c

alto c

12.5

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 0

P1 = X1 P 1 Ley de Raoult

P 10 = presión de vapor del disolvente puro X1 = fracción molar del disolvente

Si la disolución contiene solo un soluto:

X1 = 1 – X2 P 10 - P1 = ∆P = X2 P 10

X2 = fracción molar del soluto 12.6

benceno

tolueno

Solución ideal

PA = XA P 0A PB = XB P 0B

Presión

PT = PA + PB benceno

PT = XA P 0A + XB P 0B

benceno

12.6

PT es menor que la presión que predice la ley de Raoult

Presión

Presión

PT es mayor que la presión que predice la ley de Raoult

Fuerza Fuerza Fuerza < A-A y B-B A-B

Fuerza Fuerza Fuerza > A-A y B-B A-B 12.6

Aparato de destilación fraccionada Termómetro

Refrigerante Adaptador

Agua Columna de fraccionamiento

Agua Matraz receptor

Matraz de destilación Parrilla

12.6

Elevación del punto de ebullición ∆Tb = Tb – T b0

Presión

Líquido

T b0 es el punto de ebullición del disolvente puro T b es el punto de ebullición de la disolución

Tb > T b0

Sólido Vapor Temperatura Punto Punto

Punto Punto de de de de ebullición congelación congelaciónebullición de la de la solución del agua del agua disolución

∆Tb > 0

∆Tb = Kb m m es la molalidad de la disolució Kb es la constante molal de la elevación del punto de ebullición (0C/m) 12.6

Disminución del punto de congelación ∆Tf = T 0f – Tf

Presión

T Tf

Líquido

f

es el punto de congelación del disolvente puro es el punto de congelación de la disolución

T 0f > Tf

Sólido Vapor

Punto

0

Temperatura Punto Punto

∆Tf > 0 ∆Tf = Kf m

Punto

de de de de congelación congelación ebullición ebullición de la de la disolución del agua del agua disolución

m es la molalidad de la disolución Kf es la constante molal de la disminución del punto de congelación (0C/m) 12.6

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 moles de soluto

Kf agua = 1.86 0C/m

= m = masa del disolvente (kg)

478 g x

1 mol 62.01 g = 2.41 m

3.202 kg disolvente

∆Tf = Kf m = 1.86 0C/m x 2.41 m = 4.48 0C ∆Tf = T 0f – Tf Tf = T 0f – ∆Tf = 0.00 0C – 4.48 0C = -4.48 0C 12.6

Presión osmótica (π) 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

Membrana semipermeable

diluir

Presión osmótica

más concentrado 12.6

Presión osmótica (π)

Transferencia neta del disolvente

Alto P

Bajo P

π = MRT M es la molalidad de la disolución R es la constante de gas T es la temperatura (en K)

12.6

Una célula en: Moléculas de agua Moléculas de soluto

disolución isotónica

disolución hipotónica

disolución hipertónica 12.6

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.

Disminución de la presión de vapor Elevación del punto de ebullición Disminución del punto de congelación Presión osmótica (π)

P1 = X1 P 10 ∆Tb = Kb m ∆Tf = Kf m

π = MRT

12.6

Propiedades coligativas de disoluciones de electrólitos 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 factor van’t Hoff (i) =

0.2 m iones en disolución

número real de partículas en la disolución después de la disociac número de unidades fórmula disueltas inicialmente en la disoluc

i debe ser no electrólitos NaCl CaCl2

1 2 3

12.6

Propiedades coligativas de disoluciones de electrólitos Elevación del punto de ebullición Disminución del punto de congelación Presión osmótica (π)

∆Tb = i Kb m ∆Tf = i Kf m

π = iMRT

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

Grasa

Estearato de sodio Cabeza hidrofóbica

Cuerpo hidrofóbico

12.8