Date post: | 11-Jan-2015 |
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9. Disoluciones
Tema 9. Disoluciones
»Unidades de concentración:· Molaridad· Fracción molar· Porcentaje en masa (ppm)· Molalidad
» Fundamentos de la solubilidad:· Interacciones soluto-disolvente· Efecto de la Tª· Efecto de la presión
» Propiedades coligativas:· Descenso de la presión de vapor
· Aumento del punto de ebullición · Descenso del punto de congelación· Presión osmótica· Propiedades coligativas de los
electrolitos
9. Disoluciones
Unidades de concentración
Una disolución es una mezcla homogénea de un soluto (sustancia disuelta que está en menor proporción) distribuido en un disolvente (sustancia que produce la disolución, está en mayor proporción y determina el estado de agregación en el que se encuentra la disolución).
Disolución Componentes
Disoluciones gaseosas
Aire N2, O2, H2 y otros
Gas Natural CH4, C2H6
Disoluciones Líquidas
Agua de mar H2O, NaCl, y muchos otros
Vinagre H2O y ácido acético
Gaseosa H2O, CO2, sacarosa, y otros
Disoluciones Sólidas
Latón amarillo Cu-Zn
Amalgama para dientes Ag-Sn-Hg
9. Disoluciones
Unidades de concentración
Molaridad
M=
moles de soluto
litros de disolución
Preparación de disoluciones diluidas a partir de disoluciones más concentradas:
nº moles en disoluc. concentrada = nº de moles en disoluc diluida
McVc= MdVd
Molalidad
m =
moles de soluto
Kg de disolvente
9. Disoluciones
Unidades de concentración
Fracción molar:
XA =moles de A
moles totales
xi= xA+xB+....= 1 % en masa
% masa =masa de soluto
masa total de disolución
ppm = masa de soluto
masa total de disoluciónx 106 = % masa x 104
Para disoluciones muy diluidas se utilizan:
ppm: partes por millón (g/g, mg/L)
ppb: partes por billón (ng/g, g/L)
ppt: partes por trillón (pg/g, ng/L)(Nota: 1.0 L para densidad 1.0 g/mL = 1000 g)
9. Disoluciones
Fundamentos de la solubilidad
Factores que afectan a la solubilidad:Factores que afectan a la solubilidad:» Interacciones soluto-disolvente» Efecto de la temperatura» Efecto de la presión
Interacciones soluto-disolvente
- Dos sustancias que tienen el mismo tipo y magnitud de fuerzas intermoleculares serán solubles entre sí.
- La solubilidad de las sustancias no polares en agua es muy pequeña, y en general los compuestos orgánicos no son solubles en agua. Sin embargo, existen unos pocos compuestos orgánico solubles en agua como el metanol, etanol y el etilenglicol. Todos ellos poseen grupos –OH en la molécula, observándose un aumento de la solubilidad por interacciones por puentes de H.
etanol etilenglicol glicerol
9. Disoluciones
Fundamentos de la solubilidad
-La solubilidad de lo compuestos iónicos en agua (varía de unos compuestos a otros) depende de un equilibrio entre dos fuerzas, ambas de naturaleza eléctrica.
a) Fuerzas de atracción entre las moléculas de agua y los iones, que tienden a disolver el sólido. (Ej. NaCl, NaOH)
b) Fuerzas de atracción entre iones con cargas opuestas, que tienden a mantenerlos en estado sólido.
(Ej.BaSO4, CaCO3)
9. Disoluciones
Disolución diluida: Una disolución donde puede ser disuelto más cantidad de
soluto.Disolución saturada:
Una disolución donde no se puede disolver más cantidad de soluto, y se establece un equilibrio entre las moléculas en estado sólido y en disolución.
Disolución sobresaturada:Una disolución en la cual se disuelve más soluto que en una
disolución saturada..
Fundamentos de la solubilidad
Efecto de la temperatura sobre la solubilidad
9. Disoluciones
Fundamentos de la solubilidad
Solubilidad:Cantidad de soluto requerido para formar una disolución
saturada. A 20ºC y 1 atm de presión una disolución saturada contiene:· 204 gr de sacarosa en 100 gr de agua.· 0.00138 moles de O2 por litro de agua.
Disolución de sólidos en líquidos
sólido + líquido disolución Hdisolución 0
La solubilidad de los sólidos aumenta con la
temperatura.
Tª
Solubilidad
9. Disoluciones
Fundamentos de la solubilidad
9. Disoluciones
Disolución de gases en líquidos
gas + líquido disolución Hdisolución 0
Fundamentos de la solubilidad
La solubilidad de los gases disminuye al aumentar la Tª.
9. Disoluciones
Fundamentos de la solubilidad
9. Disoluciones
Efecto de la presión sobre la solubilidad
Fundamentos de la solubilidad
La presión tiene un efecto importante sobre la solubilidad para los sistemas gaseosos. A una Tª determinada, el aumento de presión implica un incremento en la solubilidad del gas en el líquido.
Cg = k Pg
Ley de Henry:
Cg= Concentración del gas en la disoluciónPg= Presión parcial del gas sobre la disolución
9. Disoluciones
Propiedades coligativas
Las propiedades de la disolución dependen de la concentración de partículas de soluto, más que de su naturaleza y se denominan propiedades coligativas:
- Descenso de la presión de vapor- Presión osmótica- Aumento del punto de ebullición- Descenso del punto de congelación
Descenso de la presión de vapor (Ley de Raoult)Descenso de la presión de vapor (Ley de Raoult)
Al añadir un soluto a un disolvente puro, se produce una disminución de la presión de vapor del dte. La relación
entre la presión de vapor del disolvente (PA) sobre la disolución
y la concentración se expresa mediante la ley de Raoult:
PA = A P° P°= Presión de vapor del dte puro
9. Disoluciones
Propiedades coligativas
Pbenzene = benzene P°benzene = (0.500)(96.1 mm Hg) = 47.6 mm Hg
Ptoluene = toluene P°toluene = (0.500)(28.4 mm Hg) = 14.2 mm Hg
Ptotal = Pbenzene + Ptoluene = 61.8 mm Hg
Determinación de la presión de vapor en disoluciones ideales y de la composición del vapor en el equilibrio.
La presión de vapor del benceno y tolueno puro a 25ºC son 95.1 y 28.4 mm Hg, respectivamente. Se prepara una disolución donde la fracción molar para ambos es 0.5. ¿Cuáles son las presiones parciales de benceno y tolueno en la disolución? ¿Cúal es la presión de vapor total?
¿Cuál es la composición del vapor en el equilibrio en una disolución de benceno-tolueno?
benzene = Pbenzene/Ptotal = 47.6 mm Hg/61.89 mm Hg = 0.770
toluene = Ptoluene/Ptotal = 14.2 mm Hg/61.89 mm Hg = 0.230
9. Disoluciones
Elevación del punto de Elevación del punto de ebullición ebullición
» El punto de ebullición de una disolución es mayor que el punto de ebullición del disolvente puro.
» Esto se debe a la disminución en la presión de vapor en la disolución (Ley de Raoult). Se deben alcanzar Tª más altas antes de que hierva, es decir, antes de que su presión de vapor iguale la presión externa.
Te= Te- Teo = ke molalidad
donde:
Te es el punto de ebullición de la disolución
Teo es el punto de ebullición del disolvente puro
ke constante molal del punto de ebullición
Propiedades coligativas
9. Disoluciones
Descenso del punto de congelaciónDescenso del punto de congelación
» El punto de congelación de una disolución es menor que el punto de congelación del disolvente puro.
» Esto es consecuencia directa de la disminución en la presión de vapor del disolvente por el soluto. El disolvente puro se separa cuando la disolución se congela.
Tf= Tfo - Tf = kf molalidad
donde:
Tf es el punto de congelación de la disolución
Tfo es el punto de congelación del disolvente puro
kf constante molal del punto de congelación
Propiedades coligativas
9. Disoluciones
Propiedades coligativas
Diagrama de fases:
9. Disoluciones
Propiedades coligativas
- Líquidos anticongelantes para
coches:
Disolución de etilenglicol (soluto no
volátil con alto punto de ebullición) en
agua.
Aplicaciones:
9. Disoluciones
Propiedades coligativas
Evaporación y condensación
- Situación experimental:
Agua pura Disolución concentrada
Disolución diluida
Vacío
La fuerza motriz responsable del proceso es la presión de vapor de agua en los vasos.
El agua se desplaza desde la región en la que su presión
de vapor o fracción molar es alta (x1 = 1 para el agua pura), a
otra en la que la presión de vapor o fracción molar es baja (x1 1
para una disolución de azúcar)
tiempo
9. Disoluciones
Propiedades coligativas
Presión osmótica Presión osmótica
El proceso de transferencia de disolvente puro a través de una membrana semipermeable desde una disolución diluida a otra más concentrada, se llama ósmosis.
9. Disoluciones
πV = nRT
π = RTn
V = M RT
Como consecuencia de la ósmosis el nivel de agua asciende por una de las ramas de la U:
La presión osmótica () es la presión requerida para parar el proceso de ósmosis, y es igual a la presión externa (P).
»Si P < , la ósmosis tiene lugar en sentido normal.
M – molaridad de la disoluciónR – Constante de los gases (0.08206 L(atm)/mol(K))T – Tª en Kelvin
Propiedades coligativas
9. Disoluciones
Propiedades coligativas
»Si P > , las moléculas de agua atraviesan la membrana des de la disolución hacia el agua pura. Este proceso se denomina ósmosis inversa, y se utiliza para obtener agua potable a partir de agua de mar.
Agua pura Agua de mar
Presión
9. Disoluciones
Las propiedades coligativas están referidas para sustancias tipo “no electrolito”, pero podemos determinar el efecto de la disolución de un soluto de tipo iónico introduciendo un factor de “corrección” en las distintas ecuaciones vistas anteriormente, denominado factor de Van´t Hoff (i).
Para las disoluciones acuosa de electrolitos:
Tf= 1,86ºC/m x molalidad x i
Te= 0,52ºC/m x molalidad x i
= M x R x T x i
Donde i= nº de moles de iones por mol de electrolito.ej: i (NaCl) = 2
i (MgSO4) = 2
i (CaCl2) = 3
Propiedades coligativas de los electrolitosPropiedades coligativas de los electrolitos
Propiedades coligativas
9. Disoluciones