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Dra. Patricia Satti, UNRN PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES
Propiedades de soluciones líquidas
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SolucionesEs 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.
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SolubilidadEs la máxima cantidad de soluto que puede disolver una cantidad de solvente dada a una
determinada temperatura
La solubilidad depende de varios factores1.- 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)
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Proceso de disoluciónEj. Disolución de sal en agua
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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
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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
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Tipos de interacciones entre soluto y solvente
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Soluciones de gases en líquidosEfecto de la temperaturaΔHdisolución < 0 S disminuye al aumentar T
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Soluciones de gases en líquidosEfecto 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 (CO2) a una presión un poco mayor a la atmosférica
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Ley de HenryLa 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 HenryP = presión parcial del gas
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Ley de HenrySe cumple para gases que no interaccionan con el solvente
Constantes de Henry(25°C), kN2 8.42 •10-7 M/mmHgO2 1.66 •10-6 M/mmHgCO2 4.48•10-5 M/mmHg
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Ley de RaoultA 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:
Se aplica para soluto no volátil, no iónico, disuelto en solvente volátil
PA = XA PoA
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Las soluciones que cumplen con la ley de Raoult en todo rango de temperatura y concentración se llaman ideales.
Ley de Raoult
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Soluciones ideales y realesCumplen 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.
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Solutos volátilesSi el soluto también es volátil, entonces
P = PA + PB
PA = XA PoA PB = XB Po
B
P = XA PoA + XB Po
B
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Propiedades coligativasDependen del número de partículas de solutoPERO NO DEPENDEN de la naturaleza de las partículas.
Se aplican para soluciones con solutos no volátiles1) 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
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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 RaoultComo el soluto es no volátil, la presión del vapor de la disolución (P) corresponderá a la presión de vapor del disolvente (P1).
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Descenso de la presión de vapor
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Curvas de equilibrio líquido-vapor
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Consecuencias del descenso de la presión de vapor
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Ascenso ebulloscópicoEl 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. Temperatura
SolventePuro
Solución
p0
p
T0 T
Aumentodel puntode ebullición
Descenso de la presiónde vapor
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Δ Te = T - T0 = ke m
Δ Te = ke m
ke = Constante molal de ascenso ebulloscópico
Es propiedad del disolvente (no depende del soluto)
Unidades: K × kg ×mol-1 = K / molalidad = kgsolvente K / mol
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Descenso crioscópicoEl 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.
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Δ Tf = T0 - T = kf m
Δ Tf = kf m
kf = Constante molal de descenso crioscópico
Es propiedad del disolvente (no depende del soluto)
Unidades: K × kg ×mol-1 = K / molalidad = kgsolvente K / mol
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Constantes crioscópicas y ebulloscópicas
kf > kebEl descenso crioscópico es más marcado que el aumento ebulloscópico
Disolvente
AcetonaBencenoAlcanforCCl4CiclohexanoNaftalenoFenolAgua
Pto.fusión/ºC
−95.355.5
179.8-236.580.5430
kf/K⋅kg⋅mol-1
2.405.1239.729.820.16.947.271.86
Pto.ebull./ºC
56.280.120476.580.7212.7182100
keb/K⋅kg⋅mol-1
1.712.535.614.952.795.803.040.51
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OsmósisMovimiento 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
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OsmósisSoluto Solvente
Membrana semipermeable
Soluto Solvente
Membrana semipermeable
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Osmósis
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OsmósisMovimiento 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
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Presión OsmóticaEs la presión necesaria para detener el flujo de solvente.
Disolvente
Presión = π
Disolución
Membrana semipermeable
Niveles iguales
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Presión Osmótica
Ecuación de van’t Hoff
m R Tπ =
Membranasemipermeable
Presiónosmótica
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Soluciónconcentrada
Solucióndiluida
membranasemipermeable
La presión aplicada πdetiene el flujo neto de solvente
Membrana Semipermeable
Solución Solvente puro
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Presión Osmóticaπ = c R T Ecuación de van’t Hoff
Molaridad
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, ...).
• 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).
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Tonicidad de las soluciones
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
Alta concentración de soluto
Baja concentraciónde soluto
Baja concentraciónde soluto
Alta concentraciónde soluto
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Efecto de ósmosis en los glóbulos rojos
Disolución isotónica(misma π que los
fluidos intracelularesde los glóbulos)
Disolución hipotónica(menor π)
(entra agua y puede causarla ruptura: hemólisis)
Disoluc. hipertónica(mayor π)
(sale agua: crenación)
Suero fisiológico
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Solutos iónicosEl 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.
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Solutos iónicos- Descenso crioscópico
Soluto Concentración de las soluciones
0,001 m 0,01 m
Sacarosa 0,00186 0,0186
NaCl 0,0036 0,036
AlCl3 0,079
OPC.
0,0079
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Disolución de sólidos iónicos en líquidos
NaCl (s) ⎯→ Na+ (ac) + Cl- (ac)OPC.
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Solutos iónicos
Se aplica un factor de corrección
Propiedad coligativa experimental
Propiedad coligativa teóricai =
Factor i de Van’t Hoff
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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 1,94MgSO4 1,82 1,53
K2SO4 2,84 2,69
AlCl3 3,82 3,36
OPC.
Dra. Patricia Satti, UNRN ESTRUCTURA ATOMICADra. Patricia Satti, UNRN PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONESOPC.
ΔT = i m KcFactor
ide van’t Hoff
Si el electrolitose disocia
completamente,i = número de
iones.
)oelectrolitno(T)oelectrolit(Ti
ΔΔ
=
Como determinar el factor i de van’t Hoff ?
Dra. Patricia Satti, UNRN ESTRUCTURA ATOMICADra. Patricia Satti, UNRN PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONESOPC.
Cuál será el valorde i cuando elelectrolito no
se disociacompletamente?
AxBy xAz+ + yBz-
m = molalidad del electrolitoα = grado de disociación
[ ][ ]totaloelectrolit
disociadooelectrolit=α
α.m = nro.de moles disociados (por 1000g de solv.)
m - m.α = m(1-α) = nro. de moles sin disociar
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mα = nro.de moles disociadosm(1 - α) = nro. de moles sin disociar
además
x(m.α) = nro. de moles de la especie Az+
y(m.α) = nro. De moles de la especie Bz-
mt = 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
mt = [1 + α (ν -1)] m