Propiedades de soluciones líquidas

Transcripción

1 Propiedades de soluciones líquidas Dra. Patricia Satti, UNRN PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES

2 Soluciones Es una mezcla homogénea de dos o mas sustancias químicas tal que el tamaño molecular de la partículas sea inferior a 10-9 m. Cuando el tamaño de partícula va de 10-9 m a 2 x10-7 m Se llama mezcla coloidal. Cuando el tamaño de las partículas es del orden de 2 x10-7 m se llama suspensión.

3 Solubilidad Es la máxima cantidad de soluto que puede disolver una cantidad de solvente dada a una determinada temperatura La solubilidad depende de varios factores 1.- Del soluto y el disolvente. Hay sustancias que se disuelven mejor en unos disolventes que en otros. 2.- De la temperatura (diferente efecto en gases y sólidos) 3.- De la presión (despreciable en sólidos y líquidos)

4 Proceso de disolución Ej. Disolución de sal en agua

5 Características del soluto y del solvente Interacciones soluto - soluto Interacciones solvente - solvente Interacciones soluto solvente Las soluciones se forman cuando estas tres clases de interacciones intermoleculares son similares

6 Interacciones soluto-solvente Solutos polares: se disuelven bien en solventes polares. Ej: alcohol en agua Solutos no polares: se disuelven bien en solventes no polares. Ej: aceite en hexano LO SIMILAR DISUELVE LO SIMILAR

7 Tipos de interacciones entre soluto y solvente

8 Soluciones de gases en líquidos Efecto de la temperatura ΔH disolución < 0 S disminuye al aumentar T

9 Soluciones de gases en líquidos Efecto de la presión Cuando se aumenta la presión,como en (b), aumenta la rapidez con que las moléculas de gas entran en la disolución. La concentración de las moléculas de soluto en equilibrio aumenta proporcionalmente con la presión. Las gaseosas se embotellan con gas (CO 2 ) a una presión un poco mayor a la atmosférica

10 Ley de Henry La solubilidad de un gas a determinada temperatura es directamente proporcional a la presión parcial del gas sobre la solución. S = k P S = solubilidad del gas (M) k = constante de Henry P = presión parcial del gas

11 Ley de Henry Se cumple para gases que no interaccionan con el solvente Constantes de Henry(25 C), k N 2 O 2 CO M/mmHg M/mmHg M/mmHg

12 Ley de Raoult A una temperatura dada, la presión de vapor del solvente en presencia de un soluto es proporcional a la fracción molar del solvente. Para el componente A: P A = X A P o A Se aplica para soluto no volátil, no iónico, disuelto en solvente volátil

13 Ley de Raoult Las soluciones que cumplen con la ley de Raoult en todo rango de temperatura y concentración se llaman ideales.

14 Soluciones ideales y reales Cumplen la ley de Raoult, su calor de disolución (o mezcla) es cero y no experimentan cambio de volumen cuando se mezclan sus componentes en estado líquido (volúmenes aditivos). Las soluciones reales se aproximan al comportamiento ideal cuando son diluidas y el soluto y el solvente tienen tamaños semejantes y experimentan interacciones intermoleculares similares.

15 Solutos volátiles Si el soluto también es volátil, entonces P = P A + P B P A = X A P o A P B = X B P o B P = X A P o A + X B P o B

16 Propiedades coligativas Dependen del número de partículas de soluto PERO NO DEPENDEN de la naturaleza de las partículas. Se aplican para soluciones con solutos no volátiles 1) Descenso de la presión de vapor. 2) Ascenso del punto de ebullición. 3) Descenso del punto de congelación. 4) Presión osmótica. Obs: consideraremos solutos no disociables

17 Descenso de la presión de vapor El descenso relativo de la presión de vapor de una solución de un componente no volátil, con respecto a la presión de vapor del solvente puro A, es igual a la fracción molar del soluto B en la solución. Se deriva DIRECTAMENTE de la ley de Raoult Como el soluto es no volátil, la presión del vapor de la disolución (P) corresponderá a la presión de vapor del disolvente (P1).

18 Descenso de la presión de vapor

19 Curvas de equilibrio líquido-vapor

20 Consecuencias del descenso de la presión de vapor

21 Ascenso ebulloscópico El punto de ebullición de un solvente en una solución es mayor que para el solvente solo. Esto es consecuencia del descenso de la presión de vapor. Solución Solvente Puro Temperatura Descenso de la presión de vapor p 0 p Aumento del punto de ebullición T 0 T

22 Δ T e = T - T 0 =k e m Δ T e = k e m k e = Constante molal de ascenso ebulloscópico Es propiedad del disolvente (no depende del soluto) Unidades: K kg mol -1 = K / molalidad = kg solvente K / mol

23 Descenso crioscópico El punto de congelación del solvente en una solución es menor que el del solvente puro. Esto también es consecuencia del descenso de la presión de vapor.

24 Δ T f = T 0 -T=k f m Δ T f = k f m k f = Constante molal de descenso crioscópico Es propiedad del disolvente (no depende del soluto) Unidades: K kg mol -1 = K / molalidad = kg solvente K / mol

25 Constantes crioscópicas y ebulloscópicas Disolvente Pto.fusión/ºC k f /K kg mol -1 Pto.ebull./ºC k eb /K kg mol -1 Acetona Benceno Alcanfor CCl 4 Ciclohexano Naftaleno Fenol Agua kf > keb El descenso crioscópico es más marcado que el aumento ebulloscópico

26 Osmósis Movimiento neto de solvente a través de una membrana semipermeable desde una solución más diluida hacia una más concentrada. Una membrana semipermeable permite el paso del solvente y no de los solutos Es un proceso espontáneo

27 Osmósis Soluto Solvente Membrana semipermeable

28 Osmósis

29 Osmósis Movimiento neto de solvente a través de una membrana semipermeable desde una solución más diluida hacia una más concentrada. Una membrana semipermeable permite el paso del solvente y no de los solutos Es un proceso espontáneo

30 Presión Osmótica Es la presión necesaria para detener el flujo de solvente. Presión = π Niveles iguales Disolución Disolvente Membrana semipermeable

31 Presión Osmótica Membrana semipermeable Presión osmótica π = m R T Ecuación de van t Hoff

32 Solución concentrada membrana semipermeable Solución diluida La presión aplicada π detiene el flujo neto de solvente Solución Solvente puro Membrana Semipermeable

33 Presión Osmótica π = c R T Ecuación de van t Hoff Molaridad Una de sus aplicaciones es la Ósmosis inversa desalinización (aplicar a la disolución una presión mayor que la p, provocando un flujo de salida del disolvente). Importancia en los seres vivos: Las paredes celulares actúan como membranas semipermeables: permiten el paso de moléculas pequeñas (agua, moléculas de nutrientes) pero no de moléculas grandes (enzimas, proteínas,...).

34 Tonicidad de las soluciones Baja concentración de soluto Alta concentración de soluto Alta concentración de soluto Baja concentración de soluto Está relacionada con una propiedad de la membrana en el sentido de dejar pasar el solvente y no el soluto. Se clasifican (con respecto a una solución de referencia) en: Solución isotónica: igual presión osmótica Solución hipotónica: menor presión osmótica Solución hipertónica: mayor presión osmótica

35 Efecto de ósmosis en los glóbulos rojos Disolución isotónica (misma π que los fluidos intracelulares de los glóbulos) Disolución hipotónica (menor π) (entra agua y puede causar la ruptura: hemólisis) Suero fisiológico Disoluc. hipertónica (mayor π) (sale agua: crenación)

36 Solutos iónicos El descenso crioscópico sólo depende del número de partículas. Por lo tanto, soluciones de la misma molalidad de glucosa sacarosa, urea, etc. producen el mismo descenso crioscópico Que ocurriría, con el descenso crioscópico, si se prepara una solución de NaCl de la misma molalidad? OPC.

37 Solutos iónicos- Descenso crioscópico Soluto Concentración de las soluciones 0,001 m 0,01 m Sacarosa 0, ,0186 NaCl 0,0036 0,036 AlCl 3 0,0079 0,079 OPC.

38 Disolución de sólidos iónicos en líquidos NaCl (s) Na + (ac) + Cl - (ac) OPC.

39 Solutos iónicos Se aplica un factor de corrección Factor i de Van t Hoff i = Propiedad coligativa experimental Propiedad coligativa teórica OPC.

40 Factor i de Van t Hoff para distintos solutos en solución acuosa Soluto Concentración de las soluciones 0,001 m 0,01 m NaCl 1,97 1,94 MgSO 4 1,82 1,53 K 2 SO 4 2,84 2,69 AlCl 3 3,82 3,36 OPC.

41 ΔT T = i m Kc Factor i de van t t Hoff Si el electrolito se disocia completamente, i = número n de iones. Como determinar el factor i de van t t Hoff? i = ΔT(electrolito) ΔT(no electrolito) OPC.

42 Cuál l será el valor de i cuando el electrolito no se disocia completamente? A x B y xa z+ + yb z- m = molalidad del electrolito α = grado de disociación α = [ electrolito disociado] [ electrolito total] α.m m = nro.de moles disociados (por( 1000g de solv. por 1000g de solv.) m - m.α = m(1-α) = nro. de moles sin disociar OPC.

43 mα = nro.de moles disociados m(1 - α) = nro.. de moles sin disociar además x(m.α) ) = nro.. de moles de la especie A z+ y(m.α) = nro.. De moles de la especie B z - m t = m(1 - α) ) + x(m.α) ) + y(m.α) ) = m(1-α) ) + (x + y) mα = m[ (1-α) ) + (x + y) α] ] = [(1-α) + να].m = [1 + α (ν 1)] m m t = [1 + α (ν -1)] m OPC.