Propiedades Coligativas. Química General II 2011

Transcripción

1 Propiedades Coligativas Química General II 2011

2 Propiedades coligativas Son propiedades de las disoluciones líquidas. Dependen de la concentración del soluto, mas que de la naturaleza de la disolución. Estas propiedades son: Descenso de la presión de vapor Presión osmótica Aumento del punto de ebullición Descenso del punto de congelación Se aplican a soluciones en las cuales: Los solutos son no electrolitos Los solutos son electrolitos

3 Descenso de la presión de vapor La ley de Raoult establece que en soluciones diluídas de solutos no electrolitos no volátiles, el descenso de la presión de vapor es proporcional a la fracción molar del soluto, o la presión de vapor de la solución es proporcional a la fracción molar del disolvente. ΔP = Pvapor disolvente x Xsoluto Pvapor solución = Pvapor disolvente x Xdisolvente ΔP = Pvapor disolvente Pvapor solución

4 Ejercicio La presión de vapor del agua a 28ºC es torr. Calcule la presión de vapor a 28ºC de una solución que contiene 68 g de azúcar de caña C 12 H 22 O 11, en 1000 g de agua. PM agua = g/mol PM azúcar de caña = g/mol

5 Descenso del punto de congelación Δt c Δt c = Tcong. Disolvente Tcong. Solución Δt c = Kc x m Unidades de medida de Kc = ºC Kg/mol Kc agua = 1.86 ºC Kg/mol = 1.86 ºC/m

6 Ejercicio El punto de congelación del alcanfor puro es 178.4ºC y su constante molar del punto de congelación Kc es 40.0 ºC Kg/mol. Encuentre el punto de congelación de una solución que contiene 1.50 g de un compuesto de peso molecular 125 g/mol en 35.0 g de alcanfor.

7 Ejercicio Una disolución que contiene 4.50 g de un no electrolito disuelto en 125 g de agua se congela a ºC. Calcule el peso molecular del soluto.

8 Ejercicio Se disuelve g de un no electrolito en 50.0 g de benceno y se determina el punto de congelación en 5.15 ºC. Calcule el peso molecular del soluto. Punto de congelación del benceno = 5.50ºC. Kc del benceno = 5.10 ºC Kg/mol

9 Elevación del punto de ebullición Δt e = Tebullición solución Tebullición disolvente Δt e = Ke x m Unidades de medida de Ke = ºC Kg/mol Ke agua = ºC Kg/mol = ºC/m

10 Ejercicio El peso molecular de un compuesto es 58.0 g/mol. Calcule el punto de ebullición de una solución que contiene 24.0 g de soluto y 600 g de agua cuando la presión barométrica es tal que el agua hierve a ºC.

11 Ejercicio Se preparó una solución disolviendo 3.75 g de un hidrocarburo puro en 95.0 g de acetona. Se observó que el punto de ebullición de la acetona pura es 55.95ºC y el de la solución es 56.50ºC. Si Ke de la acetona = 1.71 ºC Kg/mol, cuál es el peso molecular aproximado del hidrocarburo?

12 Presión osmótica Osmosis: proceso por el que el disolvente pasa a través de una membrana semipermeable, de una región de baja concentración a una región de alta concentración.

13 Presión osmótica La presión externa que es justo la necesaria para evitar la osmosis es la presión osmótica de la disolución. PV = nrt P = nrt / V

14 Ejercicios Cuál es la presión osmótica a 0ºC de una disolución acuosa que contiene 46.0 g de glicerina por litro? PM de la glicerina = g/mol La presión osmótica de la sangre a 37 ºC es 7.65 atm. Cuánta glucosa debe utilizarse por litro para una inyección intravenosa que ha de tener la misma presión osmótica que la sangre? PM de la glucosa? g/mol

15 Propiedades coligativas de electrolitos. Es necesario un método diferente del que se utiliza para las propiedades coligativas de los no electrolitos. La razón es que los electrolitos en disolución se disocian en iones, por lo tanto, cuando se disuelve una unidad de un compuestos de un electrolito se separa en dos o mas partículas. Por lo tanto las propiedades coligativas de las disoluciones cambian.

16 Propiedades coligativas de los electrolitos Para explicar este efecto, las ecuaciones de las propiedades coligativas deben modificarse:

17 Factor de Van t Hoff La variable i se denomina como factor de Van t Hoff y se define como: De tal manera que i debe ser 1 para todos los no electrolitos, para electrolitos fuertes como el NaCl y KNO 3 debe ser 2, para electrolitos fuertes como Na 2 SO 4 o CaCl 2 debe ser 3.

18 Propiedades coligativas de electrolitos. En realidad, las propiedades coligativas de las soluciones de electrolitos son mas pequeñas de lo que se espera porque, a concentraciones elevadas, intervienen las fuerzas electrostáticas y forman pares iónicos. Un par iónico está formado por uno o mas cationes y uno o mas aniones unidos a través de fuerzas electrostáticas. La presencia de pares iónicos reduce el número de partículas en solución, lo que conduce a la disminución de las propiedades coligativas.

19 Propiedades coligativas de los electrolitos Los electrolitos que contienen iones multicargados como Mg 2+, Al 3+, SO 4 2- y PO 4 3- tienen mayor tendencia a formar pares iónicos que los electrolitos como el NaCl que consta de iones de una sola carga.

20 Propiedades coligativas de electrolitos En la tabla se muestran algunos valores de i medidos experimentalmente y los valores calculados suponiendo disociación completa. Son muy parecidos pero no idénticos, lo que indica que es apreciable la formación de pares iónicos en disoluciones de esa concentración.

21 Ejercicios La presión osmótica de una disolución M de yoduro de potasio a 25ºC es atm. Calcule el factor de Van t Hoff para el KI a esta concentración.

22 Ejercicios Considerar disoluciones acuosas 0.10 m de los siguientes solutos y ordenarlos de manera creciente con respecto a su punto de ebullición: C 6 H 12 O 6 HC 2 H 3 O 2 CrCl 3 Al 2 (SO 4 ) 3 Na 2 CO 3

23 Ejercicios Se tiene una solución acuosa de CaCl 2 que congela a ºC, cuál será el punto de ebullición de esa solución? Ke agua = ºC Kg/mol Kc agua = 1.86 ºC Kg/mol