disoluciones fisicoquímica

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