Soluciones quimica

PROPIEDADES COLIGATIVAS DE LAS SOLUCIONES
Propiedades coligativas son aquellas propiedades físicas de las soluciones que dependen de la cantidad del soluto que hay en determinada cantidad de solvente y no de la naturaleza del soluto y del solvente. Con lo anterior podemos notar que por ejemplo la solubilidad no es una propiedad coligativa, ya que depende de la naturaleza del soluto y elsolvente1. Las propiedades coligativas que serán estudiadas son las siguientes: • • • • Disminución en la presión de vapor Elevación en el punto de ebullición Disminución en el punto de congelación Presión osmótica

DISMINUCIÓN EN LA PRESIÓN DE VAPOR
Un líquido puro tiende a evaporarse para poder igualar la presión ejercida por él al ambiente que lo rodea. Cuando al líquido se le añade un soluto, dichosoluto ocupa parte del volumen total de la solución; lo mismo sucede en la superficie, el soluto utiliza parte de la superficie que antes (cuando el solvente estaba puro) la utilizaba por completo el solvente, y no permite que en esas zonas se evapore libremente el solvente y provoca que la presión de vapor disminuya.

Figura 1. Disminución en la presión de vapor por presencia de solutos

1Si ambos son polares son solubles y si uno es polar y el otro apolar, no son solubles.

Para que el fenómeno anterior se cumpla, el soluto debe ser un sólido no ionizable o un líquido no volátil; esto porque los sólidos ionizables, al disolverse en agua, pueden tener una reacción exotérmica que haga subir la temperatura gradualmente y eso haga que se evapore más líquido y la presión de vaporen lugar de disminuir, aumente. En el caso de los solutos líquidos volátiles, estos pueden tener una presión de vapor más alta que la del solvente y nuevamente, en lugar de disminuir la presión de vapor, esta aumentaría.

Ley de Raoult
La ley de Raoult se expresa matemáticamente como sigue: Psolvente =Xsolvente P°solvente Donde: • Psolvente = presión de vapor del solvente en solución •Xsolvente = fracción molar del solvente en la solución • P°solvente = presión de vapor del solvente puro Para simplificar la notación, se utilizará ste para indicar solvente, sto para indicar soluto y sln para indicar solución. En la ecuación 1 puede notarse que la presión de vapor del solvente depende directamente de la fracción mol del solvente en solución y no de la naturaleza del solvente, por tanto,es una propiedad coligativa. En cuanto a la presión de vapor del solvente puro, esta es una constante para una temperatura determinada, por ejemplo, para el agua a 100°C, la presión de vapor del agua pura es de 1atm. Para calcular el cambio en la presión de vapor se utiliza la expresión que sigue:
Ecuación 2. ∆Pste =P°ste - Pste Sustituyendo la ecuación 1 en la ecuación 2 se obtiene lo siguiente:Ecuación 1.

∆Pste =P°ste -Xste P°ste ∆Pste =P°ste (1-Xste ) ∆Pste =P°ste Xsto
2

Ecuación 3.

2

Xsto =

nsto nsln

y

Xste =

nste nsln

; por tanto Xsto + Xste =

nsto nsln

+

nsto nsln

=

nsto nsto nsln

=

nsln nsln

= 1 y puede despejarse:

Xsto +Xste =1 → Xsto =1-Xste

AUMENTO EN EL PUNTO DE EBULLICIÓN
El punto de ebullición es la temperatura a lacual la presión de vapor iguala a la presión externa aplicada sobre la superficie de la solución. Como se vio anteriormente, la presión de vapor disminuye por la presencia de solutos, por tanto, es más difícil que en una solución la presión de vapor se iguale a la presión externa aplicada en la superficie y por tanto, es necesario elevar la temperatura para que haya más desorden y pueda haber másevaporación hasta que la presión de vapor sea igual a la presión externa ejercida sobre la superficie del líquido. El cambio de la temperatura de ebullición obedece a la expresión siguiente:
∆Te =Te - T°e =Ke m
Ecuación 4.

Donde: • Te = temperatura de ebullición de la solución • T°e = temperatura de ebullición del solvente puro • Ke = constante de elevación del punto de ebullición del...