Disoluciones Fisicoquímica
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Soluciones
DEFINICIÓN: mezclas homogéneas que PRESENTAN UNA SOLA FASE y tiene las mismas propiedades físicas y químicas en todas y cada una de sus partes
TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS: del soluto son de tamaño molecular son inferiores a 10 Angstrom ( Å ).
COMPONENTES :•Soluto: componente minoritario•Solvente: componente mayoritario
CARACTERÍSTICAS:•Al disolver una sustancia, el volumen final es diferente a la suma de los volúmenes del disolvente y el soluto (agua-etanol)•Sus propiedades físicas dependen de su concentración•Sus componentes se separan por cambios de fases, como la fusión, evaporación, condensación, etc.•Tienen ausencia de sedimentación
Clasificación solucionesCONCENTRACIÓN:•DILUIDAS - CONCENTRADAS•INSATURADAS - SATURADAS - SOBRESATURADAS
ESTADO DE SOLUTO Y DISOLVENTE:SÓLIDAS – LÍQUIDAS – GASEOSAS
DEPENDIENDO DEL NÚMERO DE COMPONENTES:BINARIAS - TERNARIAS
INTERACCIÓN INTERMOLECULAR SOLUTO-DISOLVENTE:REALES - IDEALES
NATURALEZA SOLUTO:ELECTROLÍTICAS – NO ELECTROLIÍTICAS
Soluciones Reales e Ideales
INTERACCIÓN INTERMOLECULAR SOLUTO- SOLUTO Y DISOLVENTE-DISOLVENTE VERSUS SOLUTO-DISOLVENTE:
REALES - IDEALES
IDEALES: LAS INTERACCIONES INTERMOLECULARES SON DESPRECIABLES O CASI NULAS
las moléculas de las distintas especies son TAN SEMEJANTES unas a otras que las moléculas de uno de los componentes pueden sustituir a las del otro sin que se produzca una variación de la ESTRUCTURA ESPACIAL DE LA DISOLUCIÓN, NI DE LA ENERGÍA de las interacciones intermoleculares presentes en la misma
REALES: LAS INTERACCIONES INTERMOLECULARES SON SIGNIFICATIVASlas moléculas de las distintas especies son MUY DIFERENTES unas de otras que las moléculas de uno de los componentes no pueden sustituir a las del otro y por lo tanto se produce una VARIACIÓN DE LA ESTRUCTURA ESPACIAL DE LA DISOLUCIÓN Y DE LA ENERGÍA de las interacciones intermoleculares presentes en la misma
IDEALMENTE DILUIDAS:La concentración del soluto tiende a cero, en la solución las moléculas de soluto prácticamente sólo interaccionan con moléculas de disolvente.
Magnitudes Termodinámicas de Mezcla.
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
FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN
FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN
PROPIEDADES FÍSICAS DE LAS SOLUCIONES
•PRESIÓN DE VAPOR
•PUNTO DE EBULLICIÓN
•PUNTO DE CONGELACIÓN
•PRESIÓN OSMÓTICA
Presión de vapor
La presión de vapor es la presión
ejercida por su vapor cuando el
vapor y el líquido se encuentran en
equilibrio dinámico (líquido-vapor) a una temperatura
dada.
Ley de Raoult
P1 = P° 1
La presión de vapor del solvente es directamente
proporcional a la fracción molar del
solvente en la solución.
Una solución que cumple la ley de Raoult a cualquier concentración es una solución
ideal.
P2 = P° 2
La presión de vapor del soluto es directamente
proporcional a la fracción molar del
soluto en la solución.
solvente y soluto volátiles
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 de A, A
Pre
sión
PA, puro
PB, puro
x1v = P / PT1
x2v = P2 / PT
Desviaciones de la Ley de Raoultsoluciones reales
Desviación positiva
A-B < A-A ó B-B
Desviación Negativa
A - B > A-A ó B-B
Propiedades coligativas
•Descenso de la presión de vapor
•Presión osmótica
•Descenso crioscópico
•Ascenso ebulloscópico
Propiedades coligativas
Las propiedades macroscópicas de las soluciones diluidas y soluto no volátil, denominadas propiedades
coligativas, sólo dependen del número de partículas del soluto
disueltas, independientemente de la especie química.
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
Propiedades coligativas
•Descenso de la presión de vapor
•Presión osmótica
•Descenso crioscópico
•Ascenso ebulloscópico
Observe la diferencia de presión que indica la columna de mercurio.
Presiónde vapor
DISOLVENTE SOLUCIÓN
Descenso de la presión de vapor
A partir de: P1 = P° 1
P = P° - P1 = P° 2
(Ley de Raoult)
P = P° 2
Propiedades coligativas
•Descenso de la presión de vapor
•Presión osmótica
•Descenso crioscópico
•Ascenso ebulloscópico
Ascenso ebulloscópico
Te = Tf - Ti = ke m
Te = ke m
ke = Constante molal de
ascenso ebulloscópico
Unidades = ° / molalidad
= kg ° / mol
Ascenso ebulloscópico
T = Tf - Ti = ke m
ke W2 1000
PM2 W1
T =
Descenso crioscópico
T = Ti - Tf = kf m
T = kf m
kf = Constante molal de descenso crioscópico
Unidades = ° / molalidad = kg ° / mol Para evitar la congelación del agua utilizada en la refrigeración de los
motores de los automóviles, se le añade un anticongelante (soluto).
Descenso crioscópico
Tf = Ti - Tf = kf m
Tf = kf m
Descenso crioscópico
T = Ti - Tf = kf m
kf W2 1000
PM2 W1
T =
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
Propiedades coligativas
•Descenso de la presión de vapor
•Presión osmótica
•Descenso crioscópico
•Ascenso ebulloscópico
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
n R T V =
C R T =
Ecuación de van’t Hoff
NaCl (s) Na+ (ac) + Cl- (ac)
Disoluciones de sólidos iónicos en líquidos
Propiedad coligativa experimental
Propiedad coligativa teóricai =
Factor i de Van’t Hoff
Se antepone el valor de i a las ecuaciones normales
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
LEY DE HENRY
La presión parcial del soluto para soluciones diluidas es directamente proporcional a la concentración del
soluto en solución
P2 = k 2
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 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?
El aire y CO2 esta a una P saturada de
vapor de agua.
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