Factor de van´t Hoff (i) F El factor de van´t Hoff (i) indica la medida del grado de disociación o de ionización de un soluto en agua.
Tema 1: Disoluciones
Propiedades de las disoluciones
ü El factor de van´t Hoff es 1 para la disoluciones no electrolíticas y mayor que 1 para las electrolíticas.
Factor de van´t Hoff (i)
Factor de van´t Hoff (i) de algunas sustancias
ü Los valores de i medidos experimentalmente y los calculados son diferentes, debido a la formación de pares iónicos en disoluciones de esa concentración.
Electrolito Azúcar HCl
ü Un par iónico está formado por uno o más cationes y uno o más aniones unidos mediante fuerzas electrost áticas.
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i (medido) 1,0 1,9
i (calculado) 1,0 2,0
NaCl
1,9
2,0
MgSO4 FeCl3
1,3 3,4
2,0 4,0
Propiedades de las Disoluciones
Las propiedades coligativas :
FPropiedades constitutivas: propiedades físicas que dependen de la cantidad de part ículas de soluto en disolución y de la naturaleza de las sustancias. Ej : densidad, solubilidad, viscosidad entre otros.
F Estas propiedades dependen del n úmero de part ículas de soluto presente (en disolución) independientemente de que sean átomos, iones o moléculas.
FPropiedades coligativas: propiedades físicas que sólo dependen del número de part ículas de soluto en la disolución y NO de la naturaleza de las partículas.
ü SOLO se aplican a disoluciones con concentraciones menores de 0,02 mol/litro ü En este curso, las propiedades coligativas las aplicaremos a solutos NO VOLATILES.
Presión de Vapor de una Sustancia
Las propiedades coligativas son:
? Es la Presión ejercida por el gas de dicha sustancia cuando está en equilibrio con la fase líquida o sólida.
1. Disminución de la presi ón de vapor. 2. Elevaci ón de la temperatura de ebullición. 3. Disminución de la temperatura de congelaci ón.
?Cuanto mayor es la presión de vapor de la sustancia, las fuerzas de atracción son más dé biles y la sustancia es má s volátil.
4. Presi ón osmótica.
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Propiedades Coligativas Preparado por V.Chan/Esc.Química/ITCR
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Propiedades Coligativas Preparado por V.Chan/Esc.Química/ITCR
Según la ley de Raoult, la presión de vapor de una disolución (P A) está dada por:
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Reordenando esta ecuación:
PA= X AP A0 donde: XA = la fracci ón molar del disolvente, PA 0 = la presi ón de vapor de A puro PA = la presi ón de vapor del disolvente sobre la . disoluci ón.
PAo - PA = X B PA0 ∆ P = X B PA0
( 1)
FLa ecuación 1 nos demuestra que el descenso de la presión de vapor depende de la cantidad de soluto y no depende de la naturaleza del soluto ni del disolvente.
La XA se puede expresar: XA = 1 - XB en donde X B es la fracción molar del soluto
PA = ( 1 - XB ) PA 0
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2. Elevación de la temperatura de ebullición (∆Teb)
2. Elevación de la temperatura de ebullición (∆Teb)
ü La temperatura de ebullición de una disolución es la temperatura a la cual la presión de vapor es igual a la presión externa. ü Temperatura normal de ebullición es cuando la presión externa es 1 atm.
üLa adición de un soluto no volátil a un disolvente puro provoca un descenso en la presión de vapor. Por lo tanto, se requiere que la disolución alcance una temperatura mayor para que la presión de vapor iguale a la presión externa.
∆Teb = i kebm
En resumen:
Donde: ∆T eb: es el aumento de la temperatura de ebullición de la disolución. ∆T eb = T eb disolución - Teb disolvente puro
La adición de solutos no volátiles, produce una elevación de la temperatura de ebullición debido a la disminución en la presión de vapor ∆T eb α i m ∆T eb = i k ebm
k eb: constante ebulliscópica o constante de la elevación de la temperatura de ebullición (°C / m). Se aplica sólo al disolvente. i : factor de van´t Hoff m : *molalidad de la disolución (mol soluto/kg disolvente)
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Diagrama de fases
Disolvente puro Disolución
Keb para diferentes disolventes a 1 atm 1 atm
Agua
Temperatura de ebullición (°C) 100
Keb
Líquido
(°C kgdisolvente/molsoluto )
Presió n
Disolvente
0,51
Etanol
78,5
1,22
Benceno
80,1
2,53
Eter etílico
34,6
2,02
Cloroformo
61,7
3,63
Sólido ∆P= X B PA 0
∆ TC
∆ Teb
Gas
Tc
Tc
Temperatura
Teb
Teb
*Se utiliza como unidad de concentración la molalidad, debido que esta unidad no depende de la temperatura del sistema
3.Disminución de la temperatura de congelación ∆Tc
Temperatura de congelación
ü La congelación implica la transición de un estado desordenado a uno ordenado , para realizar é sto, el sistema debe liberar energía.
ü Temperatura de congelación: temperatura a la cual el líquido y el sólido igualan sus presiones de vapor (cuando un líquido pasa al estado sólido).
ü Al tener la disolución mayor desorden que el disolvente, es necesario que libere m ás energía para generar orden que en el caso de un disolvente puro; por consiguiente la disolución tiene menor temperatura de congelación que el disolvente.
ü Cuando la presión de externa es 1 atm se habla de temperatura normal de congelación.
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ü La disminución en la presión de vapor debido a la adición de un soluto no volátil provoca una disminución en la temperatura de congelación. ∆Tc α i m ∆Tc = i kc m
∆T c = - ik c m Donde: ∆T c: es la disminución de la temperatura de congelación de la disolución. ∆T c = T c disolución - T c disolvente puro k c = constante de la disminución de la temperatura de congelación de la disolución (°C / m). Se aplica sólo al disolvente. i : factor de van´t Hoff m : *molalidad de la disolución (mol soluto/kg disolvente)
Kc para diferentes disolventes a 1 atm Disolvente Agua Etanol Benceno Ciclohexano Cloroformo
Keb y Kc para diferentes disolventes a 1 atm
Temperatura de Kc (°C congelación (°C) kgdisolvente/molsoluto ) 0,0 1,86
Disolvente
Temperatur a de ebullición (°C)
Keb Temperat Kc ura de (°C (°C kgdisolvente/molsolut congelaci kgdisolvente/molsoluto ) ón (°C) o)
-117,3
1,99
5,5
4,9
Agua
100
0,51
0,0
1,86
20
Etanol
78,5
1,22
-117,3
1,99
Benceno
80,1
2,53
5,5
4,9
Eter etílico
34,6
2,02
6,5
20
Cloroformo
61,7
3,63
-63,7
4,68
6,5 -63,7
4,68
*Se utiliza como unidad de concentración la molalidad, debido que esta unidad no depende de la temperatura del sistema
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Propiedades coligativas Disminución de la temperatura de congelación
∆Tc
Osmosis FEs el movimiento de las part ículas del disolvente a través de una membrana semipermeable hacia una disolución más concentrada .
Disolución Disolvente puro
Ø La membrana permeable permite el paso de moléculas del disolvente pero no las del soluto.
1 atm Presió n
Líquido
Sólido ∆P= x B PA 0 ∆ Tcong Tc
Tc
Gas
Temperatura
ü Disoluciones isotónicas: se da cuando dos disoluciones tienen igual concentración y por lo tanto la misma presión osmótica. ü Disoluciones hipertónicas e hipotónicas: cuando se tienen dos disoluciones con diferentes concentraciones; la disolución de mayor concentración es la hipert ónica y la más diluida es la hipotónica.
Proceso de ósmosis Partículas de disolvente Partículas de soluto
Disolución hipertónica
Disolución isotónica Disolución hipotónica
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4.Presi ón osm ótica π
π = i MTR
ü La presión osmótica ( π ) de una disolución, es la presión que se requiere para detener el proceso de ósmosis.
en donde : i : factor de van´t Hoff M : molaridad de la disolución. R: constante de los gases (0,082 l atm/ K mol) T : Temperatura absoluta (en Kelvin)
π = i MTR Se emplea la unidad de concentración molaridad
Ø
(M) ya que las mediciones de ?π se llevan a cabo a temperatura constante.
Tomado del Chang,R. Química. 7ma edición, Cap.12
Membrana Semipermeable
La presión osmótica es directamente proporcional a la concentración de la disolución ya que depende del n úmero de part ículas de soluto disueltas en la disolución.
Algunas aplicaciones:
Presión osmótica
ü Determinación de la masa molar de un soluto. ü Transporte ascendente del agua en las plantas.
diluido
ü Conservación de alimentos por adición de grandes cantidades de az úcar o de sal.
más concentrado
ü Desalinización del agua de mar por ósmosis inversa.
Presión osmótica (π) es la presión requerida para detener la ósmosis
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