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.Se llama mezcla coloidal cuando el tamaño de partícula va de 10-9 m a 2 x10-7 m.Se llama suspensión cuando el tamaño de las partículas es del orden de 2 x10-7 m.

Soluciones

Ejemplo de soluciones

Estado de la Estado del Estado del Ejemplo

solución disolvente soluto

GAS GAS GAS AIRE

LÍQUIDO LÍQUIDO GAS O2 en H2O

LÍQUIDO LÍQUIDO LÍQUIDO ROH en H2O

LÍQUIDO LÍQUIDO SÓLIDO SAL en H2O

SÓLIDO SÓLIDO GAS H2 en Pd

SÓLIDO SÓLIDO LÍQUIDO Hg en Ag

SÓLIDO SÓLIDO SÓLIDO Ag EN Au

Disolución de gases en líquidos

La solubilidad disminuye con la temperatura.

Mayor presión

Mínimas interacciones soluto-soluto

La solubilidad aumenta con la presión.

Disolución de gases en Disolución de gases en líquidoslíquidos

Todos los gases en agua se disuelven liberando calor.

CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g)

CO2 (g) + H2O (l) Solución + q

Disolución de gases en líquidos

Ley de Henry

S = kH . P

•Se cumple para gases que no reaccionan con el solvente.

Solubilidad de Gases

Aplicación de la ley de Henry

¿Que pasa cuando destapo una gaseosa?

CO2(g) + H2O H2CO3

Cuando se destapa, la P de CO2

cae a 0,03 atm, la solubilidad y por

lo tanto el CO2 que sobre se escapa

de la solución.

Gases - Solubilidad

Solubilidad del CO2 es 33 mM a 25°C y 1 atm

Solubilidad del O2 es 0.014 mM a 25°C y 1 atm

Relación entre la solubilidad de un gas y la temperatura

Temperatura (oC)

Sol

ubili

dad

(mM

)

GasLíquidoSólido

GasLíquidoSólido

Mezclas

Propiedades de las soluciones

Mezclas

HeterogéneasHomogéneas(soluciones)

Soluto-Solvente

solubilidadLa solubilidad de una sustancia en un líquido dado, depende de la naturaleza del soluto y del solvente, de la temperatura y de la presión. Las variaciones del valor de la presión atmosférica solo producen cambios despreciables en la solubilidad de los líquidos o de los sólidos en líquidos. En cambio la solubilidad de los gases en los líquidos varía en proporción directa de la presión parcial del gas que se solubiliza. En los sólidos y líquidos la mayoría de las solubilidades aumentan con la temperatura.

Disoluciones ideales. La solubilidad de un sólido, en una disolución ideal, depende de la temperatura, del punto de fusión del sólido y de su calor molar de fusión Hf. En una disolución ideal el calor de disolución es igual al calor de fusión, el cual se supone que es una constante independiente de la temperatura. En estas disoluciones, la solubilidad no está afectada por la naturaleza del disolvente. La ecuación deducida, a partir de consideraciones termodinámicas, para una disolución ideal de un sólido en un líquido es

02

11ln

TTR

Hx f

)(exp 02

02 TT

RT

Hx f

en la que X2 es la solubilidad ideal del soluto expresada en fracción molar, T0 el punto de fusión del soluto en grados absolutos y T la temperatura absoluta de la disolución. A temperaturas superiores al punto de fusión, el soluto está en estado líquido, y en una disolución ideal el soluto líquido es miscible en todas las proporciones con el disolvente. Por tanto, la ecuación no es aplicable cuando T > To. Esta ecuación también resulta inadecuada para temperaturas considerablemente inferiores al punto de fusión, en las que ya no puede utilizarse Hf.

¿Como depende la solubilidad de la temperatura ?

02

11ln

TTR

Hx f

Variación de la solubilidad con la temperaturaVariación de la solubilidad con la temperatura

Propiedades coligativas

Las propiedades macroscópicas de las soluciones, denominadas propiedades coligativas, sólo

dependen del número de partículas del soluto disueltas,

independientemente de la especie química.


•Descenso de la presión de vapor

•Presión osmótica

•Descenso crioscópico

•Ascenso ebulloscópico

Ley de Raoult (soluto no volátil, no iónico, disuelto en solvente volátil)

Agregamos un Agregamos un soluto no volátilsoluto no volátil

p = xp = x11pp00

xx11 + x + x2 2 = 1 = 1

p

p0

x20 1

Líquido puro Solución

Ley de Raoult

P1 = P° 1

La presión de vapor del solvente en presencia de un soluto es proporcional a la

fracción molar del solvente.

Una solución que cumple la ley de Raoult a cualquier concentración es una solución

ideal.

p = xp = x11 p p00 Ley de RaoultLey de Raoult

Teniendo en cuenta que: x1 + x2 = 1

p = (1 - xp = (1 - x22) p) p00

20

0

xp

pp

Descenso relativode la presión de

vapor

Descenso relativode la presión de

vaporPropiedadPropiedadcoligativacoligativa

Que Que consecuenciasconsecuencias

tiene el descensotiene el descensode la pde la pvv ? ?

•Aumento del puntoAumento del puntode ebullición.de ebullición.

•Disminución del puntoDisminución del puntode fusión.de fusión.

Ley de Raoult

Pre

sió

n d

e va

po

r

1

P°

disolvente

P1 = P° 1

Ley de Raoult P1 = P* 1

Fracción molar del solvente, Xsolvente

Pre

sió

n d

e v

ap

or,

P

Comienzo Más tarde

Descenso de la presión de vapor


A partir de: P1 = P° 1

P = P° - P1 = P° 2

(Ley de Raoult)

P = P° 2

Ascenso ebulloscópico

Te = T - T0 = ke m

Te = ke m

ke = Constante molal de

ascenso ebulloscópico

Unidades = ° / molalidad

= kg ° / mol

Temperatura

SolventePuro

Solución

p0

p

T0 T

Aumentodel puntode ebullición

Descenso de la presiónde vapor

T - T0 = T(distancia AB)

A p0 = 1 atm

C p (ambos a T0)

Distancia AC equivale a p0 - p

Como p0 es cte.

AC (p0-p)/p0

Soluciones diluidas: las curvas son paralelas en la zona del punto de ebullición y AB/AC es cte.

T = kex2 (ya que AC (p0-p)/p0 = x2, Ley de Raoult)


Aumento de Teb

SolventePuro

Solución

Pre

sión

de

vapo

r

Temperatura

A B

C p0

p

T0 T

Pre

sión

de

vapo

r

Clausius Clapeyron

Reemplazamos T1 y T2 por T0 y T:

212

1 11ln

TTR

H

p

p v

TT

TT

R

H

TTR

H

p

p vv

0

0

00

11ln

Temperatura

SolventePuro

Solución

p0

p

T0 T

Descensode la presiónde vapor

Aumentode Teb

T = T - T0 y como para soluciones diluidas

T y T0 no son muy diferentes : T0TT02

Además p/p0 = 1 - x2 (Ley de Raoult)

20

2 )1ln(T

T

R

Hx v

...)1ln( 323

1222

122 xxxx

2

20

20

2 xH

RTTy

T

T

R

Hx

v

v

Como x2 = n2/(n1+n2) ≈ n2/n1 = n2/w1M1

1

22

0

w

n

L

RTT

v

Lv calor de vaporización por gramo de solvente = Hv/M1

m = molalidad = (n2/w1).1000

T = Ke.m

mL

RTT

v1000

20

Descenso crioscópico

Tf = T0 - T = kf m

Tf = kf m

Constantes del punto de ebullición y del punto de fusión

Punto defusión, oC

Punto deebullición, oCSolvente

AcetonaBencenoAlcanforTetracloruro de carbonoCiclohexanoNaftalenoFenolAgua

Temperatura (°C)

Pre

sió

n (

atm

)

Vapor

Líquido

Hielo

0 100 110

1

Agua

Solución 1

- 0,5 Te Tc

Temperatura (°C)

Pre

sió

n (

atm

)

Vapor

Líquido

Hielo

0 100 374

1

Agua

Solución 1

Solución 2


T = T0 - T = kf m

T = kf m

kf = Constante molal de descenso crioscópico

Unidades = ° / molalidad = kg ° / mol


T = Ti - Tf = kf m

kf W2 1000

PM2 W1

T =

CrioscopíaCrioscopía

1000xH

RTMmT

f

20A

B KKcc

•El descenso crioscópico sólo depende del número El descenso crioscópico sólo depende del número de partículas.de partículas.

QueQuefactoresfactoresafectanafectan

KKcc??

•Por lo tanto, soluciones de la misma molalidad de glucosaPor lo tanto, soluciones de la misma molalidad de glucosasacarosa, urea, etc. Producen el mismo sacarosa, urea, etc. Producen el mismo TT

•Que ocurriría, con el descenso crioscópico, si se prepara Que ocurriría, con el descenso crioscópico, si se prepara una solución de NaCl de la misma molalidad ? una solución de NaCl de la misma molalidad ?

Soluto Concentración de las soluciones

0,001 m 0,01 m

Sacarosa 0,00186 0,0186

NaCl 0,0036 0,036

AlCl3 0,0079 0,079

Descenso crioscópico para algunas soluciones acuosas

NaCl (s) Na+ (ac) + Cl- (ac)

Disoluciones de sólidos iónicos en líquidos

Propiedad coligativa experimental

Propiedad coligativa teóricai =

Factor i de Van’t Hoff

Soluto Concentración de las soluciones

0,001 m 0,01 m

NaCl 1,97 1,94

MgSO4 1,82 1,53

K2SO4 2,84 2,69

AlCl3 3,82 3,36

Factor i de Van’t Hoff para distintos solutos en solución acuosa

T = i m KcT = i m Kc

FactorFactor

iidede

van’t Hoffvan’t Hoff

Si el electrolitoSi el electrolitose disociase disocia

completamente,completamente,i = número de i = número de

iones. iones.

)oelectrolitno(T

)oelectrolit(Ti

Como determinar el factor i de van’t Hoff ?Como determinar el factor i de van’t Hoff ?

Cuál será el valorCuál será el valor

de de ii cuando el cuando elelectrolito noelectrolito no

se disociase disociacompletamente?completamente?

AAxxBByy xA xAz+z+ + yB + yBz-z-

m = molalidad del electrolitom = molalidad del electrolito = grado de disociación = grado de disociación

totaloelectrolit

disociadooelectrolit

m = nro.de moles disociados (m = nro.de moles disociados (por 1000g de solv.por 1000g de solv.))

m - m.m - m. = m(1- = m(1- nro. de moles sin disociar nro. de moles sin disociar

mm= nro.de moles disociados= nro.de moles disociadosm(1 - m(1 - = nro. de moles sin disociar= nro. de moles sin disociar

ademásademás

x(m.x(m.) = nro. de moles de la especie A) = nro. de moles de la especie Az+z+

y(m.y(m. = nro. De moles de la especie B = nro. De moles de la especie Bzz--

mmt t = m(1 -= m(1 -) + x(m.) + x(m.) + y(m.) + y(m.) = m(1-) = m(1-) + (x + y) m) + (x + y) m==

m[ (1-m[ (1-) + (x + y) ) + (x + y) ] = [(1-] = [(1- + + ].m = [1 + ].m = [1 + ( ()] m)] m

mmtt = [1 + = [1 + ( ( -1)] m -1)] m

ctc KmT

11mKT cc

ii

1

1i

ÓsmosisÓsmosis

El flujo de solvente desde una solución diluida hacia una solución más concentrada a través de una membrana semipermeable recibe el nombre

de ósmosis.

Una membrana semipermeable permite el pasaje de solvente y no de solutos.

Soluto Solvente

Membrana semipermeable

Disolvente

Presión =

Disolución

Membrana semipermeable

Niveles iguales

Presión osmótica

Es la presión necesaria para detener el flujo de solvente.

Presión osmótica

Ecuación de van’t Hoff

m R T =

Membranasemipermeable

Presiónosmótica

Soluciónconcentrada

Solucióndiluida

membranasemipermeable

La presión aplicada detiene el flujo neto de solvente

Membrana Semipermeable

Solución Solvente puro

Baja concentraciónde soluto

Alta concentraciónde soluto

Alta concentraciónde soluto

Baja concentraciónde soluto

Tonicidad de las solucionesPropiedad de la membrana en el sentido de dejar pasar el solvente y no el soluto.

Se clasifican en:

•Isotónicas

•Hipotónicas

•Hipertónicas

Solución isotónicaSolución hipotónica Solución hipertónica

No hemólisisSoluciones isotónicas

Glucosa300 mOsm

NaCl 150 mM300 mOsm

ó

Agua destilada

Hemólisis instantáneaSolución hipotónica

Hemólisis en 1 horaSolución hipotónica

NaCl 100 mM200 mOsm

Glucosa600 mOsm

NaCl 300 mM600 mOsm

ó

CrenaciónSoluciones hipertónicas

soluciones

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