Prop. Coligativas de la materia. Presion osmótica 4/4

Presión osmótica y Ósmosis

Ciertos materiales, incluyendo muchas membranas de los sistemas biológicos y sustancias sintéticas como el celofán son semipermeables. Cuando se ponen en contacto con una solución, ellas permiten el paso de algunas moléculas pero no de otras. Generalmente permiten el paso de las moléculas pequeñas de solvente como el agua pero bloquean el paso de solutos más grandes o iones. El carácter semipermeable, se debe a la red de poros diminutos de la membrana.

Consideremos una situación en la cual solamente las moléculas de solvente pueden pasar a través de la membrana. Si esa membrana se coloca entre dos soluciones de diferente concentración, las moléculas de solvente se moverán en ambas direcciones a través de la membrana. Sin embargo la concentración del solvente es mayor en la solución que contiene menos soluto que en la más concentrada. Por consiguiente la tasa de paso del solvente desde la solución menos concentrada hacia la más concentrada es mayor que la velocidad en la dirección opuesta. Así hay un movimiento neto de las moléculas de solvente desde la solución menos concentrada hacia la más concentrada, este proceso se llama ósmosis. 

Se define la presión osmótica como la tendencia a diluirse de una disolución separada del disolvente puro por una membrana semipermeable. Un soluto ejerce presión osmótica al enfrentarse con el disolvente sólo cuando no es capaz de atravesar la membrana que los separa. La presión osmótica de una disolución equivale a la presión mecánica necesaria para evitar la entrada de agua cuando está separada del disolvente por una membrana semipermeable.

Presión Osmótica -----> π
Molalidad -----------------> m
Cte. de los gases ideales---> R
Temperatura ---------------> T
π = mRT

Ejercicio 1.
Solución de sacarosa con 2 gr en 100mL de agua a 25ºC ¿Cuál es la presión osmótica?
n = masa/MM
n = (2gr)/(342gr/mol)
n = 5.847*10^-3 mol

m = n/Kg de dis.
m =   (5.847*10^-3 mol)/(0.1 kg) = 0.0584 mol/L


π = (0.0584mol/L)(0.082Latm/molK)(298K) = 1.429atm

Prop. Coligativas de la materia. Descenso Crioscópico 3/4

Descenso Crioscópico/Reducción del punto de congelación

La presión de vapor más baja de una solución con relación al agua pura, también afecta el punto de congelamiento de la solución, esto se explica porque cuando una solución se congela, los cristales del solvente puro generalmente se separan; las moléculas de soluto normalmente no son solubles en la fase sólida del solvente.

Constante de congelación--------> Kc = 1.86ºC

▲Tc = (Kc)(m) --------> Cambio de la temperatura de congelación
Tc[H2O] = 0ºC - ▲Tc

Calcular la temperatura de congelacion de una disolucion de glucosa al 9% sabiendo que es una solucion 0.55 molal.
▲Tc = (1.86ºC mol/kg)(0.55 m mol/kg)
         = 1.023ºC
Tc = 0ºC - 1.023ºC = -1.023ºC

Prop.Coligativas de la materia. Elevacion Ebulloscópica. 2/4

Elevación ebulloscópica/Elevación del punto de ebullición

El punto de ebullición de una sustancia es la temperatura a la cual su presión de vapor iguala a la presión atmosférica externa. La adición de un soluto no volátil disminuye la presión de vapor de la solución.

▲Teb -----------> T
Keb -------------> Constante molal de elevacion del punto de ebillición.
▲Te = (Keb)(molalidad)
▲Te = Teb[solucion] - Teb[disolvente]
▲Te ------------> Aumento del punto de ebullición.

Problema:
Una solucion que consiste de 7.5gr de un soluto orgánico en 75gr de tetracloruro de carbono CCl ebulle a 89ºC ¿Cuál es el PM del soluto?

Keb[CCl] = 5.02 ºC mol/kg
▲Teb = Teb[dis] - Teb[sol] = 89ºC - 76.8ºC = 12.2mol kg

m= Teb/Keb = 12.2 ºC /5.02ºC/mol/kg

PM=masa/n = 0.075kg

 n= 75bg/152(H2O)mol = 0.493mol

Propiedades coligativas de la materia.1/4

Muchas de las propiedades importantes de las disoluciones dependen del número de partículas de soluto en la solución y no de la naturaleza de las partículas del soluto. Estas propiedades se denominan propiedades coligativas porque tienen un mismo origen; esto es, todas ellas dependen del número de partículas sean átomos, moléculas o iones.

Las propiedades coligativas no guardan ninguna relación con el tamaño ni con cualquier otra propiedad de los solutos.

Son función sólo del número de partículas y son resultado del mismo fenómeno: el efecto de las partículas de soluto sobre la presión de vapor del disolvente Las cuatro propiedades coligativas son:

• descenso de la presión de vapor del disolvente
• elevación ebulloscópica
• descenso crioscópico
• presión osmótica

 

Descenso de la presión de vapor del disolvente.

Si un soluto es no volátil la presión de vapor de su disolución es menor que la del disolvente puro. Así que la relación entre la presión de vapor y presión de vapor del disolvente depende de la concentración del soluto en la disolución. Esta relación está dada por la ley de Raoult, que establece que la presión parcial de un disolvente sobre una disolución está dada por la presión de vapor del disolvente puro, multiplicada por la fracción molar del disolvente en la disolución.

Una fuerza motora en los procesos físicos y químicos es el incremento del desorden: a mayor desorden creado, más favorable es el proceso. La vaporización aumenta el desorden de un sistema porque las moléculas en el vapor no están tan cercanamente empacadas y por lo tanto tienen menos orden que las del líquido. Como en una disolución está mas desordenada que el disolvente puro, la diferencia en el desorden entre una disolución y un vapor es menor que la que se da entre un disolvente puro y un vapor. Así las moléculas del líquido tienen menor tendencia a abandonar el disolvente para transformarse en vapor.

P1 = (X1)(P1')
P1 -----> Presion parcial del disolvente en la disolución.
X1 -----> Fraccion molar del disolvente.
P1' -----> Presion parcial del disolvente puro.

X1+X2=1
X1=1-X2

P1 = (1-X2)P1'
P1 = P1'-X2P1'
P1' - P1 = ▲P = X2P1'

A un mol de azúcar se añaden 19 moles de H2O a 30ºC Si la presion de vapor de H2O es 31.51 mmHg ¿Cuál será la presión de vapor de la mezcla?

X2 = nsoluto/nsoluto+ndisolvente = 1mol/(1mol+19mol) = 1/20 = 0.05mol
▲P = X2P1'
▲P = 0.05(31.51mmHg)
       = 1.575mmHg
P1 = P1' - ▲P1
     = 31.51mmHg - 1.5755mmHg
     = 29.93mmHg

Bibliografía:

http://www.ehu.es/biomoleculas/agua/coligativas.htm

http://labquimica.wordpress.com/2007/08/26/los-fundamentos-las-propiedades-coligativas/

 

Disoluciones de electrolitos.

Es una sustancia que produce iones en disolución, lo cual se pone en manifiesto que el hecho que da disolución presenta conductividad eléctrica. (Un polielectrólito es un polímero de electrolito.) Para un disolvente dado, un electrólito se clasifica en fuerte o débil, según la disolución a concentraciones moderadas sea un buen o mal conductor de la electricidad. En el caso del agua como disolvente NH₃, CO₂ y CH₃COO son ejemplos de electrólitos débiles, mientras que NaCl, HCl, y MgSO₄ lo son de fuertes.

Otra forma de clasificación, basada en las estructuras es dividir los electrólitos en verdaderos y potenciales.

Electrólito verdadero: está formado por iones en estado puro. La mayoría de las sales son de este tipo. Un cristal de NaCl, CuSO o MgS está formado por iones positivos y negativos. Cuando un cristal iónico se disuelve en un disolvente, se rompe en iones que están solvatados en la disolución. El término solvatado indica que, en la disolución, cada ión esta rodeado de una envoltura formada por unas pocas moléculas de disolvente, las cuales están entrelazadas por fuerzas electrostáticas y se mueven con el a través de la disolución.

Electrólito potencial: está formado por moléculas sin carga en estado puro, pero cuando se disuelve, parte de él reacciona químicamente con el disolvente, dando iones. Así, el ácido acético reacciona con el agua según HC₂H₃O₂ + H₂O <=====> H₃O⁺ + C₂H₃O₂^-, produciendo iones hidronio y acetato.

Bibliografía:

Ira N. Levine, Fisicoquímica, México1990. Mc GRAW-HILL.

Disoluciones:

Una disolución es una mezcla homogénea, es decir una mezcla de una sola fase con más de un componente. La fase puede ser sólida, liquida o gaseosa.

Existen varias formas de especificar la composición de una disolución. Sea una disolución compuesta por las especies 1, 2,… ,r.  La fracción molar Xi  de la especie i viene definida por la ecuación: 

Xi=ni/ntot

Donde ni es el número de moles del componente i y ntot el número total de moles de todas las especies en la disolución.

La concentración ci de la especie i se define como:

ci=ni/V

Siendo V el volumen de la disolución.

Disolvente y soluto. En disoluciones líquidas (y sólidas), con frecuencia es conveniente considerar una sustancia (llamada disolvente) de otras sustancias llamadas (denominadas solutos). Normalmente la fracción molar del disolvente es mayor  que la de cada unos de los solutos.

Molaridad (M). En disoluciones liquidas es la concentración de una especie en moles por litro.

Molalidad (m). La cantidad de sustancia i  dividida por la masa del disolvente.

Porcentaje peso (P/P). De la especie B en la disolución es igual a (WB/W) x 100% siendo WB la masa de B y W la de la disolución.

Bibliografía:

Ira N. Levine, Fisicoquimica, México1990. Mc GRAW-HILL.