tema 1 11 gases y disoluciones
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11
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199
4.- 2ª LEY DE GAY・ - LUSSAC Cuando se estudia la relación que existe entre la presión que se ejerce sobre un gas y su temperatura, manteniendo constante el volumen se obtienen expresiones similares a las de la 1ª ley de Gay - Lussac: P = P0 (1 + t / 273 ) o trabajando con temperaturas absolutas: P / T = cte. o bien P1 / T1 = P2 / T2 5.- LEY COMPLETA DE LOS GASES. ECUACIÓN DE ESTADO Las leyes de Boyle y de Charles relacionan en dos partes, la presión, el volumen y la t de una ・cantidad dada de gas. Veamos ahora cómo obtener una única expresión que relacione al mismo tiempo las tres variables: P, T y V. Imaginemos una cierta cantidad de gas en las condiciones iniciales P1, V1 y T1 que se transforma a unas condiciones P2, V2 y T2. Supongamos que dicha transformación se realizase en dos fases 1. En la primera supongamos que la presión cambia de P1 a P2, que la t se mantiene ・ constante en T1 y que el volumen cambia de V1 a Vx. Aplicando la ley de Boyle P1 V1 = P2 Vx => Vx = V1 ( P1 / P2 ) 2.- En la segunda fase el gas cambia de t de T・ 1 a T2 , y de Vx a V2, manteniendose constante la presión como P2. Aplicando la ley de Charles: Vx / T1 = V2 / T2 => Vx = V2 ( T1 / T2 ) e igualando las dos expresiones de Vx se obtiene
expresión que relaciona las tres variables del gas al mismo tiempo. La constante K depende de la cantidad de gas que se considere, pero no del tipo de gas considerado. Así en general puede escribirse K = n R con lo que P V = n R T donde n: número de moles de gas R: cte. universal de los gases, cuyo valor es: R = 0,082 atm L / K mol・ R = 8,31 Pa m3 / K mol・ que recibe el nombre de ecuación de estado de los gases ideales. Se denominan condiciones normales de un gas (C.N.) a las de presión 1 atm y t 0 C. Si ・ ・aplicamos la ecuación de estado a 1 mol de cualquier gas que se encuentre en C.N. se obtiene para el mismo un valor de 22,4 L, que se conoce como volumen molar en CN. V = n R T / P = 1 x 0,082 x 273 / 1 = 22,4 L A.4.- Un recipiente rígido de 20 dm3 de volumen contiene un gas encerrado. Si a 25ºC la presión ejercida por el
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2
22
1
11
200
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202
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GAS He H2 Ne CO2 O2 Cl2 Tª CRITICA -267,96 - 240 - 228 31 -188.57 144 La interpretación de estas desviaciones de los gases reales respecto del comportamiento que llamamos ideal fue estudiado por el químico holandés van der Waals, que supuso que la mayor parte de las desviaciones del comportamiento real de los gases respecto de la TCG se debían a los siguientes errores de ésta última: 1.- Haber supuesto que las partículas del gas no tienen volumen. 2.- Haber supuesto que no existen fuerzas atractivas entre las partículas del gas. Cuando una cierta cantidad de gas se encierra en un recipiente de volumen V, el espacio por el que las partículas de gas pueden moverse es V menos el volumen propio de las partículas del gas, lo que se llama covolumen. El covolumen es despreciable comparado con el espacio vacío existente entre las partículas, cuando la presión es baja; sin embargo cuando la presión aumenta y las moléculas se acercan considerablemente, el covolumen ya no es despreciable. Esto explicaría por qué a altas presiones los gases son menos compresibles de lo que corresponde al comportamiento ideal. Por otra parte, entre las partículas del gas existen fuerzas atractivas que tienden a mantenerlas unidas. Esta fuerza actúa como la presión acercando unas partículas a otras. A medida que se consideran t mayores el efecto de las fuerzas atractivas pierde importancia ・relativa frente a la mayor agitación de las partículas, sin embargo a t bajas las fuerzas atractivas ・pueden ser lo suficientemente altas para que las partículas de jen de moverse independientemente unas de otras y que el gas se condense, pasando al estado líquido. Las fuerzas atractivas también cobran más importancia cuando la presión es grande y las partículas están más próximas unas de otras, pudiendo también ser lo suficientemente grandes como para condensar el gas. 9.- DISOLUCIONES: CONCEPTO Y CLASES . Una disolución es un caso particular de dispersión. La dispersión podría definirse como: "un tipo de sistema material en el que una sustancia en estado fino de división está distribuida o dispersa en una segunda sustancia que actúa como medio". Las dispersiones pueden clasificarse en tres tipos: 1.- Grosera o suspensión: Partículas con diámetro en torno a 2 10-7 m (200nm); son bien retenidas por los filtros ordinarios y son visibles a simple vista, a la lupa o con microscopios ordinarios. Constituyen un sistema heterogéneo. 2.- Coloidal: Partículas de diámetro entre 2 10-7 y 10-9 m (200 y 1 nm) , que se denominan micelas y que atraviesan los filtros ordinarios, pero pueden ser retenidas por los ultramicrofiltros. Son visibles al microscopio solamente. Constituyen un sistema a mitad de camino entre homogéneo y heterogéneo. 3.- Disolución verdadera: Partículas de diámetro menor de 10-9 m (1 nm), es decir del orden de tamaño de las moléculas ordinarias. Constituyen un sistema perfectamente homogéneo. A la sustancia o sustancias que se encuentran en menor proporción en la disolución se les denomina solutos, mientras que la sustancia que se encuentra en mayor proporción se le denomina disolvente. Las disoluciones se pueden clasificar: a) Atendiendo a la cantidad relativa de soluto: Cuando el soluto está presente en una cantidad relativamente pequeña, se dice que está diluido, y que la disolución es una disolución diluida. Por el contrario, si el soluto está presente en
205
cantidad relativamente grande se dice que está concentrado y que la disolución es una disolución concentrada. b) Atendiendo a la naturaleza del disolvente: Según sea el estado de agregación del disolvente las disoluciones pueden ser gaseosas, líquidas y sólidas, pudiendo en cada uno de los tres casos tratarse de un soluto sólido, líquido o gas; con lo que existirán nueve posibles casos de disoluciones. Las disoluciones líquidas son, quizás, las más importantes, por lo que serán objeto preferente en nuestro estudio. A.7.- Pon ejemplos de disoluciones reales en los que solutos y disolventes sean de los tres estados de agregación. 10.- CONCENTRACIÓN DE LAS DISOLUCIONES La concentración de una disolución se define como la cantidad de soluto contenido por unidad de cantidad de disolvente o de disolución. La concentración de una disolución es un factor de gran trascendencia, pues las propiedades físicas y químicas de una disolución varían gradualmente en función de su concentración. Existen formas diversas de expresar la concentración de una disolución, pero las más importantes son: 1.- GRAMOS POR LITRO (g/l): representa los gramos de soluto por cada litro de disolución. Esta manera de expresar la concentración se utiliza sobre todo para disoluciones líquidas de sólidos. /
2.- TANTO POR CIENTO EN PESO (% en peso): representa los gramos de soluto por cada 100 gramos de disolución. Esta manera de expresar la concentración se utiliza sobre todo para mezclas de sólidos.
% 100
3.- TANTO POR CIENTO EN VOLUMEN (% en volumen ): representa los litros de soluto por cada 100 litros de disolución. Esta manera de expresar la concentración se utiliza sobre todo para disoluciones de gases o de líquidos.
% 100
4.- FRACCIÓN MOLAR:, xi, representa el cociente entre el número de moles de un determinado componente y el número total de moles de la disolución: xi = ni / nTOTAL hay que tener en cuenta que al ser la fracción molar el tanto por uno en moles, se debe cumplir que Σ xi = 1 5.- CONCENTRACIÓN MOLAR O MOLARIDAD , [ i ], representa el número de moles de soluto por litro de disolución. [ i ] = ni / V (litros) se expresa en moles/L , moles/ dm3, moles dm-3 o simplemente con la letra M. 6.- MOLALIDAD, m, representa los moles de soluto por kilogramo de disolvente: mi = ni / kgDISOLVENTE
206
7.- PARTES POR MILLÓN (ppm ): expresa los miligramos de soluto por kilogramo de disolución: ppm = mSOLUTO expresada en mg / mDISOLUCIÓN expresada en kg para las disoluciones acuosas diluídas, dado que la densidad del agua es de 1 kg/L, también se suele entender por ppm= mSOLUTO expresada en mg / V DISOLUCIÓN expresada en L A.8.- Se mezclan 5 g de cloruro sódico, NaCl, y 4 g de cloruro potásico, KCl, con 10 g de agua. Determinar la fracción molar de cada componente. A.9.- Determinar cuántos gramos de hidróxido sódico, NaOH, se necesitan para preparar 100 ml de disolución acuosa, 0,5 M. A.10.- Se toman 5 cm3 de la disolución anterior ( mL = cm3 ). ¿Cuántos moles de hidróxido sódico se habrán cogido?. A.11.- A) Se disuelven 12 g de sacarosa (C12H22O11) en 500 cm3 de agua. Calcular la molalidad de la disolución resultante. B) Calcular el volumen de ác. sulfúrico comercial del 96% de riqueza y densidad = 1,86 g/mL
necesarios para preparar 250 cm3 de disolución 0,2 M. A.12.- Sabiendo que una muestra de aire contiene un 0,007% de SO2 (en peso), determinar su concentración en ppm. 11.- DISOLUCIONES DE SÓLIDOS EN LÍQUIDOS. SOLUBILIDAD La sola operación de poner juntos un líquido y una sustancia sólida no producirá necesariamente una disolución. Para ello es necesario que sean contrarrestadas las fuerzas atractivas entre las partículas (átomos, moléculas o iones) del sólido por la acción de las fuerzas que se establecen entre las partículas (átomos, moléculas o iones) del sólido y del líquido. Cuando esto sucede las partículas del sólido se dispersarán en el líquido formando una disolución y en es caso decimos que el sólido es soluble en el líquido. Cuando se añade un sólido en un líquido en el que es soluble, las partículas del sólido se dispersan en el líquido disolviendose. A medida que se va disolviendo más sólido y aumentando la concentración, aumenta la probabilidad de que las partículas del sólido disueltas recristalicen formando de nuevo el sólido. Si seguimos añadiendo sólido a la disolución, llegará un momento en que la velocidad con que el sólido se disuelve es igual a la velocidad con que recristaliza, alcanzándose un equilibrio dinámico que visto globalmente nos da la impresión de que se hubiera detenido el proceso de disolución. En ese punto en que ya no se disuelve más sólido, decimos que la disolución se encuentra saturada. Se tiene la seguridad de que una disolución está saturada si en ella existe un pequeño exceso de sólido sin disolver. La concentración de una disolución que se encuentra saturada se denomina solubilidad del soluto dado en el disolvente de que se trata. La solubilidad de un determinado soluto en un determinado disolvente puede expresarse en concentración molar ( moles / L ) o también es frecuente hacerlo en g de soluto pos 100 cm3 de disolvente. A.13.- ¿Qué significa que la solubilidad del cloruro sódico en agua, a una tª dada, sea de 37g /100 cm3 de agua? La solubilidad de un determinado soluto depende de varios factores principalmente de la naturaleza del disolvente y de la temperatura.
11.1.- N cuanto mpunto deserá más agua) sihexano, o poco pgasolina 11.2.- L la tempede cohestambién,tendiendmenor idado, en
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NATURALEZ
En este puntmás parecidae vista de las elevada.
Así ocurre qiendo prácticel cloroform
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ZA DEL DISO
to podría aplas sean las pas interaccion
ue los sólidocamente inso, el xileno,
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ATURA
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uir la solubilidLa represenla t se deno・
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OLVENTE
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s iónicos sonolubles en del éter de pee insolubles eel cloroformo
al que la maya que al aumunidas y se f, se disminuydad. Este segntación de laomina curva
r, calcula:
s sustancias a n disolver 120g
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la de que "lotomos, molécs entre ellas,
n muy solubldisolventes aetróleo, etc..)en agua y mo, el xileno, e
yoría de las smentar la t la・favorece de eye la fuerza gundo factor
a solubilidad a de solubilid
60ºC g de nitrato po
Cl, que precip
o semejante dculas o iones, éstas se ha
es en disolveapolares ( c); mientras quy solubles e
el éter de pet
sustancias sóas partículas esta forma laentre las parr se opone ade un dete
idad.
otásico, KNO3
itarían si enfr
disuelve lo se) del sólido y
arán más inte
entes muy poomo la gasoue los sólidoen disolventeróleo, etc..).
ólidas aumentdel sólido di
a dispersión ertículas del sóal primero perminado solu
. riásemos una
semejante". Ey del líquido, ensas y la so
olares (sobreolina, el ben
os covalenteses apolares (
tan su solubiisminuyen laen el líquido
sólido y las dero es en geuto en un d
disolución sa
207
En efecto, desde el
olubilidad
e todo en nceno, el apolares ( como la
ilidad con s fuerzas . Aunque el líquido eneral de disolvente
aturada de
208
12.- DISOLUCIONES DE LÍQUIDOS EN LÍQUIDOS Cuando dos líquidos se ponen en contacto, la intensidad de la interacción entre las partículas de uno y de otro viene determinada por la naturaleza de las fuerzas existentes entre las moléculas de los líquidos. 1.- Si las fuerzas intermoleculares en uno y otro líquido son análogas, las partículas de cada uno de ellos podrá interponerse fácilmente entre las del otro, y en consecuencia ambos líquidos serán totalmente miscibles y se disolverán en cualquier proporción. Así ocurre por ejemplo entre el agua y el etanol. 2.-. Si las fuerzas intermoleculares son muy distintas, predominarán las fuerzas que cada líquido ejerce por sus propias partículas, y o bien se disolverán en pequeña proporción, o bien serán completamente inmiscibles, separándose en dos fases diferenciadas. Tal ocurre con el benceno y el agua, si los mezclamos convenientemente y los dejamos reposar, al cabo de un cierto tiempo se separarán en dos fases quedando la fase bencénicas sobrenadando sobre el agua. Así ocurre que líquidos polares son miscibles entre sí, líquidos apolares son miscibles entre si y líquidos polares y líquidos apolares son poco o nada miscibles entre sí. Como pudiera esperarse, la solubilidad entre dos líquidos aumenta en general con la temperatura, dándose la peculiaridad de que a veces dos líquidos poco miscibles se hacen totalmente miscibles en cualquier proporción por encima de una t llamada・ temperatura de codisolución. 13.- DISOLUCIONES DE GASES EN LÍQUIDOS Los gases se disuelven en los liquidos en mayor o menor proporción según sea la naturaleza de ambos, y dependiendo de la presión y de la temperatura. 13.1.- INFLUENCIA DE LA PRESIÓN. LEY DE HENRY La solubilidad de un gas en un líquido depende evidentemente de la frecuencia con que las partículas del gas choquen con el disolvente. Dicha frecuencia aumenta cuando aumente la concentración del gas, o sea cuando aumenta la presión. Este hecho queda patente en la llamada ley de Henry: "La solubilidad, si, de un gas en un líquido es directamente proporcional a su presión parcial Pi". si = k Pi Esto explica por qué al abrir una botella de una bebida gaseosa y disminuir la presión el gas escapa de la disolución en forma de burbujas, debido a la disminución de la solubilidad del gas en el líquido. 13.2.- INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA La influencia de la temperatura en la solubilidad de los en gases en los líquidos puede ser variable, en función de la naturaleza de estos. En muchos casos, como sucede con el aire en agua, la solubilidad disminuye con la temperatura. 14.- PROPIEDADES COLIGATIVAS DE LAS DISOLUCIONES Si se disuelve un soluto cualquiera en un líquido, las propiedades de la disolución resultante son distintas a las del disolvente y a las del soluto. La variación producida puede depender del tipo y de la cantidad de soluto disuelta.
un mismpropieda las diver parecida mientrasdepende no de su 14.1.- P pueden líquido y
distintas a.- Las serán dede las mfase líqestaban d depenque abaha de sde éstasfracción proporcionecesaridisolventpara xD ello se d
Si tomamos,mo disolventeades de las d
- algunas dersas disolucio
- mientras quas entre las d
Parece razons que las seen de la canti
Este grupo du naturaleza,
PRESIÓN DE
Sea un líquidtener una ve
y escapar com
s:
moléculas d
Al ser las mel mismo tipomoléculas dequida será puros.
La presión dderá del númndonan la fa
ser proporcios en la diso
molar xD
onalidad amente la te d en est= 1 tienen educe que:
, por ejemploe, obtendremisoluciones o
e ellas como ones
ue otras (preisoluciones.
nable, entonegundas sonidad de solut
de propiedadse denomina
E VAPOR DE
do a una temelocidad lo smo vapor, es
del líq cierto produlíquido presiócoincidatmos vapor moléc
de s y de d
moléculas del o que las exis d y s a abasemejante
de vapor del mero de moléase líquida quonal a la conolución, esto
D. La constiene q
presión de tado puro PD
que coincidir
o, un mol de mos diversasobtenidas y la
densidad, ín
esión de vapo
ces, afirmar prácticame
to disuelta.
des de las disan propieda
E LA DISOL
mperatura desuficientemenstamos ante quido, mayor
Si en un tiempo se
cto de la evao a la presión
Lógicamenón de vapor, dirá con la psférica en el
Al disolverde éste. Pue
culas o iones
son análoga
soluto y delstentes cuanandonar la a cuando
disolvente éculas de d ue a su vez ncentración o es a su stante de ue ser vapor del
D0, ya que
r. Por todo
diversos solus disolucioneas comparam
ndice de refra
or, t de fusió・
que las primnte indepen
soluciones quades coligat
LUCIÓN
eterminada. nte grande cel fenómenonúmero de precipiente cencontraría
aporación; pun que ejercernte cuanto m de forma qpresión totalcaso de reci
r un soluto eeden sucedes) del soluto
as. Ley de R
l disolvente dndo se encue
utos y los dises de igual
mos entre si, v
acción, viscos
ón y de ebull
meras dependientes de l
ue dependentivas.
Algunas partcomo para veo de la evappartículas delerrado dejásen equilibrio
ues bien, se ría el vapor emayor sea laque a la t d・l a que estápiente abiert
en un disolveer dos cosas s, s, y las de
Raoult
de naturalezaentran en est
solvemos en concentracióveremos que
sidad,... son
ición y presió
nden de la na naturaleza
n de la conce
tículas de la encer las fue
poración. Cul líquido pasasemos un líqo dinámico cdenomina pn equilibrio.
a t de un lí・de ebullición sometido eo).
ente líquido, según que lael disolvente,
a análoga, laado puro, po
la misma canón. Si analizae:
muy diferen
ón osmótica,
naturaleza dea del soluto,
entración del
superficie derzas de cohuanto mayor arán a la fasequido, al cabcon su prop
presión de v
íquido mayorsu presión
el líquido ( la
cambia la pas partículas , d, sean an
as fuerzas enor lo que la t
209
ntidad de amos las
tes entre
son muy
el soluto, , aunque
l soluto y
el líquido esión del sea la t ・
e gas. bo de un pio vapor vapor del
r será su de vapor a presión
resión de (átomos,
nálogas o
ntre ellas tendencia
análogam represenlo consti b.- las m moléculaa la antela ley de
una sustdel disolv ahora bie P = PD = lo que siun solutdel solut 14.2.- A ello se p del líquidcalentar
lo que consti
mente para e
Este tipo dentaciones grátuye la disolu
moléculas d
Cuando las fas de s y de derior del bence Raoult (met
Cuando se ttancia no volávente, y su v
en, dado que
= xD PD0 = ( 1
ignifica que eto de naturalto multiplicad
AUMENTO D
Un soluto noproduce una d
En consecuedo iguala a más la disol
ituye la llama
el soluto s
e disolucionesáficas para laución de ben
de s y d son
fuerzas que d por separaceno-toluenotanol-tetraclo
trata de disolátil, ocurrirá valor será apr
e xD = 1 -
1 - xS ) PD0 =
el descenso eeza muy dife
da por la pres
DE LA TEMP
o volátil (sóliddisminución d
encia, como ela presión eución para q
PD =
ada Ley de R
PS =
P = PD + PS
s se conocena presión de vceno con tolu
muy difere
se establecedo, las gráfic
o. En unos caoruro de carb
luciones realeque la presióroximadamen
xS =>
= PD0 - xS PD
0
en la presiónerente, para sión de vapor ΔP
PERATURA D
do por ejempde la presión
∆P =
el punto de exterior (geneue ésta alcan
= xD PD0
Raoult.
= xS PS0
S
n como disovapor del tipueno.
entes. Disol
en entre s y cas para la pasos se obtiebono) y en ot
es, pero queón de vapor dnte el dado p
0 de dond
n de vapor quformar una
r del disolven
= xS PD0
DE EBULLIC
plo) conduce de vapor da
= xS PD0
ebullición eseralmente lance una pres
y la presión
oluciones idpo de la figur
uciones rea
d son muy dresión de vap
enen presioneros presiones
e se encuentde la disolucipor la ley de R
P =
de PD0
ue se originadisolución d
nte puro.
CIÓN.
, generalmenado por
s la temperata atmosféricasión de vapor
de vapor tota
deales y a era. Un ejemp
ales.
distintas a laspor de la disoes superioress inferiores (a
ran muy diluón coincidiráRaoult:
PD = xD PD0
- P = xS PD0
en un disolviluída es igua
nte, a una di
tura a la quea), se deducer igual a la pr
al de la disol
ellas les correplo de disoluc
s existentes olución son ds a las esperacetona-cloro
uidas o si el á prácticamen
vente al disoal a la fracci
solución no i
e la presión de que será nresión extern
210
ución
esponden ción ideal
entre las diferentes ables por oformo).
soluto es nte con la
lver en él ón molar
ideal. Por
del vapor necesario na que en
el caso debullición f (T) pardiluida d
Expeele
donde ebulloscódisolvent cuando expresió donde i eiones en 14.3.- D presión dde congdisolver ebullición
crioscóp donde cuando expresió donde i e
del disolventen, que se den
En la figura ra el disolvende soluto no v
erimentalmenevación de la
ΔT =
Ke se ópica y este m es la mola
se trata de ón anterior se
es un factor n que se disoc
DESCENSO
El punto norde vapor, cuelación se exun soluto nn.
Experimentaópico) vale:
KC se denomm es la mola
se trata de ón anterior se
es el factor d
e puro. Por tanomina aum
aparecen lasnte puro y pavolátil.
nte se encuea t de ebullic・
= Ke m
denominas característ
alidad de la d
disolucionese modifica po
llamado factocia el soluto.
DE LA TEMP
rmal de conguando están sxplica por la o volátil, de
almente se e
mina constanalidad de la d
disolucionese modifica po
de Vant' Hoff
anto, la adicimento ebullo
s curvas de Pra la disoluci
ntra que la ción vale:
a constantica de ca
disolución.
s iónicas, enor:
or de Vant' H
PERATURA
gelación es lsometidos a disminuciónanáloga for
encuentra qu
ΔT =
te crioscópicadisolución.
s iónicas, enor:
.
ión de solutooscópico.
P = ión
nte ada
n las que el
ΔT = i K
Hoff que depe
DE CONGEL
la temperatula presión ex
n en la presiórma a como
ue la dismin
= - KC m
a y es caract
n las que el
ΔT = -
o no volátil pr
soluto al d
Ke m
ende del grad
LACIÓN
ura a la cualxterior de 1 ón de vapor se explica e
nución de la
terística de ca
soluto al d
i KC m
rovoca una e
isolverse se
do de disocia
líquido y sóatmósfera. Eque experim
el aumento e
a t de con・
ada disolvent
isolverse se
elevación del
disocia en
ación y del nú
ólido tienen El descenso dmenta el disoen la temper
ngelación (d
te
disocia en
211
punto de
iones, la
úmero de
la misma del punto olvente al ratura de
descenso
iones, la
14.4.- O semipeproduce primera
hidrostátlas mism responsalíquidos 15.- CO dispersa proporció
MEDDISPE
GAS GAS LIQUIDLÍQUIDLÍQUID SÓLIDOSÓLIDOSÓLIDO
dispers
OSMOSIS Y
Cuando dosermeable (ca
un paso de se concentra
El fenómenoticas de las d
mas se le den
Para disoluci
La ósmosis eable de la dia través de c
OLOIDES
Las dispersios o micelas t
En un coloidón y medio
Las dispersio
DIO DE ERSIÓN
FD
DO DO DO
O O O
LS GLS GLS
Los coloidsa sólida. Rec
PRESIÓN O
s disolucioneapaz de dejadisolvente de
a y la segund
o de ósmosisdisoluciones omina presi
iones diluídas
es un fenómeifusión de líqconductos (va
ones coloidatienen un tam
de se llamadispersante a
ones coloidale
ASE DISPERSA
ÍQUIDO SÓLIDO
GAS ÍQUIDO
SÓLIDO
GAS ÍQUIDO
SÓLIDO
des más impociben el nom
OSMÓTICA
es de distintar pasar a sue la disolucióa se diluye. E
s tiene como(figura). A la
ión osmótic
s puede dem
= [soluto
eno sumamenquidos a travasos vegetale
ales, o simplmaño compre
fase disperal medio en q
es pueden cla
EJEMPL
Nubes, Humos, EspumaEmulsioSuspens Piedra pJaleas, gPiedras
ortantes son abre genérico
ta concentra través las m
ón menos conEste fenómen
o consecuenca diferencia dca.
mostrarse que
o] R T
nte importanvés de las mes, ...) etc...
lemente coloendido entre
rsa a la susque se encue
asificarse seg
LOS
brumas, nieb, polvo volcá
as, nata batidones, mayonesiones, pintu
pómez geles,.. preciosas co
aquellos en qde sol. Cuan
ción se sepmoléculas de ncentrada a no se denom
cia un deseqde presión hi
e el valor de l
nte en la fisioembranas de
oides, son aq10-5 y 10-7 cm
stancia disueentran disper
gún la siguien
blas nico
da esa, mantequuras, tintas,
oloreadas
que el medio ndo una disp
aran mediandisolvente pla más conce
mina ósmosis
quilibrio respeidrostática qu
a presión osm
logía de los se las células,
quellas en lam.
elta que se rsas las partíc
nte tabla:
D
uilla
AA EES SES
dispersante persión coloid
nte una mepero no de soentrada, con is.
ecto de las pue se estable
mótica vale:
seres vivos, y, de la circu
as que las p
encuentra eculas.
DENOMINAC
AEROSOL LÌQAEROSOL SÓ
ESPUMAS EMULSIONESSOL
SOL SÓLIDOEMULSIÓN SSOL SÓLIDO
es líquido y dal líquida pie
212
embrana oluto), se lo que la
presiones ece entre
ya que es lación de
partículas
en menor
CIÓN
QUIDO ÓLIDO
S
O SÓLIDA O
la fase erde por
evapo
entre la liófoba liófila (h vuelven el mater disolucioparticula que se presentacapas m
partículano comp ion o pode la electrofpeso. A.15.- Ca140 g de A.16.- ¿Cbenceno?Datos: CConstantFactor de A.17.- Unmm Hg, a A.18.- Un
oración parte
Las dispersiofase dispersa (hidrófoba shidrófila si el Los colides lia dispersarse
Sin embargorial seco cuan
Los colides pones y suspeas del coloideSedimentaclas someta
an un gradienás profundas
Movimiento
as de un colopensados que
Electroforer adsorber endispersión c
oforesis. La v
alcular la presetanol, C2H6O
Cuáles son el ? El punto de e
Constante ebullte crioscópica e Vant’ Hoff p
na disolucion a 22,5ºC. ¿Cua
n recipiente ti
e de su líquid
ones coloidalea y el medio si es en aguamedio dispeiófobos son ie de nuevo a
o, los coloidendo se mezcla
presentan unensiones groe, micelas, mición Las parmediante u
nte de manes.
o brownianoide cuando se reciben las
esis. Las parn su superficcoloidal se velocidad de
sión de vapor O. Pv (etanol) a
punto de ebuebullicion y el loscópica del b del benceno:
para el naftalen
de 2,04 g de hal es la masa m
iene dos comp
o se conviert
es se dividendispersante. a), mientras qrsante es el arreversibles p
al mezclarse e
s liófilos son a con el med
na serie de poseras. Algunientras que ortículas coloidltracentrifuga
era que las c
no Consiste son observadmicelas por p
tículas coloidcie partículas
sitúan dose la migración
a 20ºC de unaa 20ºC = 43 m
ullición y el pupunto de cong
benceno: 2,535,12 ºC kg/mo
no i = 1
hemoglobina emolecular de l
partimentos ig
te en una ma
n también enSi esta afinidque si la afinagua). pues precipiten el medio d
reversibles pdio dispersant
propiedades qnas de esta otras se debedales no sedación a cam
capas más su
en el movimdas al microsparte de las
dales que pocargadas, so
s electrodosn de las mic
a solución quemm Hg.
unto de congegelación del b
3 ºC kg/mol ol
en 100 mL de la hemoglobin
guales separad
asa gelatinosa
dos grandesdad es pequenidad es gran
tan fácilmentdispersante.
pues puedente regenera d
que no presepropiedades
en a su naturimentan deb
mpos de fueuperficiales e
disoluctranspson tuEste fcuandluz endisolucluz y pal displumino
miento irregucopio. Este mmoléculas de
oseen carga on capaces ds cargados. celas depend
e contiene 150
elación de unenceno son 80
disolución tiena?
dos por una m
a que recibe
s clases segúeña se dice qde se dice qu
e y una vez s
separarse dde nuevo el s
entan otros gs son debidaaleza eléctric
bido a su peqrza muy elestán menos
Efecto ciones
parentes mienurbios, por sefenómeno seo son atraven la oscuridaciones verdapermanecen persar la luz oso. (= efecto
ular en zig-zamovimiento sel medio disp
eléctrica, biee migrar cua
Este fenóme de su carg
0 g de glucosa
a disolucion d0,1 y 5,5°C, res
ne una presion
membrana sem
el nombre d
ún la afinidadque la fase disue la fase dis
separados y
del medio y ssistema coloid
grados de dias al tamañca. queños tamaevados. Sin concentrada
Tyndall
verdaderas ntras que loser visibles lase pone de mesados por uad. Mientrasaderas no reoscuras, los hacen visib
to Tyndall).
ag que muese debe a lospersante.
en por su caando entre domeno se dga y de su t
a, C6H12O6, di
de naftaleno 2espectivamente
on osmotica ig
mipermeable. E
213
e gel.
d relativa spersa es spersa es
secos no
secarse, y dal.
spersión: ño de las
ño, salvo embargo s que las
Las son
s coloides s micelas. manifiesto n haz de
s que las eflejan la s coloides ble el haz
estran las s choques
rácter de os puntos denomina tamaño y
isueltos en
2,47 m en e.
ual a 5,83
En uno de
214
ellos se coloca una disolución que se ha preparado disolviendo 50 g de sacarosa (C12H22O11 ) en agua hasta tener medio litro de mezcla; y en el otro, una disolución que se ha preparado disolviendo 50 g de glucosa (C6H12O6) en agua hasta tener medio litro de mezcla. Al día siguiente, ¿cómo estarán los niveles de los líquidos en los dos compartimentos? A.19.- Determina la masa molar de una sustancia si al disolver 17 g de la misma en 150 g de benceno se obtiene una mezcla que se congela a – 4ºC. Datos: Constante crioscópica del benceno: 5,12 ºC kg/mol Tª de fusión del benceno = 5,5ºC A.20.- Al disolver 4 g de una sustancia en 50 g de benceno se obtuvo una disolución que hierve a 85ºC. Determina si la sustancia que se disolvió es metanal (HCHO) o etanal (CH3CHO). Datos: Constante ebulloscópica del benceno: 2,53 ºC kg/mol Tª de ebullición del benceno = 80ºC A.21.- La albumina es una proteína del huevo. Calcula la masa molar de la albumina si una disolución de 50 g de albumina por litro de agua ejerce una presión osmótica de 27mm de Hg a 25ºC. A.22.- ¿Cuál será la presión de vapor a 80ºC de una disolución que se prepara disolviendo 30 mL de glicerina (C3H8O3 ) en 70 mL de agua? Datos: Presión de vapor del agua a 80ºC = 355 mm de Hg densidad (glicerina) = 1,26 g/mL densidad (agua)= 1 g/mL.
215
ejercicios 1. En un día frio, una persona aspira 450 mL de aire a -10C y presión 756 mm Hg. ¿Qué volumen ocupará este aire en los pulmones, donde la temperatura es de 37 C y la presión de 752 m m Hg? 2. Un gas se encuentra a 27C ocupando un volumen de 5 L cuando la presión ejercida por el gas es de 3 atm. Si se expande hasta un volumen de 10 L, disminuyendo la presión ejercida por el gas hasta 1 atm, ¿cuál es la temperatura final del gas? 3. En el fondo de un lago una mujer bucea, indicando el manómetro de su muñeca una presión de 3 atm. Si la buzo deja escapar una burbuja de aire de 5 cm3, ¿cuál será el volumen de la burbuja al llegar a la superficie del agua, si la presión atmosférica es de 700 mm Hg? Suponer que la temperatura y la cantidad de gas de la burbuja permanecen constantes. 4. El diagrama X representa un recipiente metálico que contiene oxígeno gas a 25 C y 1 atm (los puntos representan la distribución de las moléculas de oxígeno). Cuál de los otros diagramas representa la ・distribución de las moléculas de oxígeno después de haber disminuido la temperatura hasta -20C? 5. Cuando se pone a calentar un cazo que contiene agua, al cabo de un cierto tiempo el agua empieza a hervir, observándose que se forman burbujas. ¿De qué están formadas estas burbujas?: a) aire; b) vapor; c) calor; d) oxígeno e hidrógeno. 6. Durante la explosión de una mezcla obtenida a partir de un volumen de un gas desconocido y dos volúmenes de oxígeno se forman dos volúmenes de CO2(G) y un volumen de N2(G). ¿Cuál es la fórmula molecular del gas desconocido? 7. Cuando se mezclan, en la mismas condiciones de P y T, 75 cm3 de cloro gas con 25 cm3 de vapor de yodo reaccionan completamente obteniéndose 50 cm3 de un gas desconocido. ¿Cuál es su fórmula molecular?
8. En la siguiente tabla se indica la masa de varios compuestos químicos usada para preparar los volúmenes de disolución reseñados. Calcula la concentración de cada una de las disoluciones
Compuesto masa (g) Volumen (cm3)
AgNO3 8.50 1000
KIO3 10.7 250
Pb(NO3)2 11.2 50
K2Cr2O7 14.3 250
CuSO4 5 H2O 11.9 500 9. Calcula la concentración de cada una de las siguientes disoluciones: a) HCl(AQ) : ρ = 1,12 g/mL; riqueza: 35%. b) HNO3(AQ) : ρ = 1,41 g/mL; riqueza: 63%. 10. El formol es una disolución antiséptica que se usa en biología. Contiene 40 cm3 de formaldehído, CH2O (ρ = 0,82 g/cm3) por 100 cm3 de agua. Cuál es el porcentaje másico de la disolución? Puedes ・ ・calcular la concentración molar de la disolución? Qué suposición debes realizar? ・ 11. ¿Cuál es la concentración molar de la disolución resultante de diluir hasta 1L 250cm3 de otra disolución 3 M? 12. El vinagre es una disolución acuosa diluida de ácido acético que contiene además algunos pigmentos y agentes que le dan sabor y color. El análisis de un vinagre comercial mostró que la concentración molar de ácido acético era 0,64 mol/L. ¿Cuántos gramos de ácido acético (CH3-COOH) se encuentran presentes en 473 mL de ese vinagre?
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13. ・ ¿Cuál es la concentración molar de la disolución resultante de mezclar las siguientes cantidades: a) 400 mL de NaNO3(AQ) 2,5 mol/L; b) 240 mL de NaNO3(AQ) 3 mol/L; c) 800 mL de agua (supóngase los volúmenes aditivos). 14. En el laboratorio del instituto hay una botella con la siguiente etiqueta: H2SO4 - ÁCIDO SULFÚRICO- M=98 (disolución concentrada)- Riqueza: 96 % en masa - Densidad: 1,84 g/cm3 - Corrosivo a) Calcula la concentración molar de la disolución. b) Explica cómo prepararías 250 mL de una disolución de dicho ácido de concentración 0,50 mol/L. 15. Queremos preparar 100 mL de una disolución de permanganato de potasio de concentración 2 mol/L, para lo cual disponemos de un recipiente con la siguiente etiqueta: KMnO4- PERMANGANATO DE POTASIO - Pm 158,04 - Riqueza 90 % - Sólido - Comburente - Irritante. Explica el proceso de preparación, indicando los cálculos necesarios. 16.- Se disuelven 50 g de Na2SO4 10H2O en 50 g de agua y la disolución obtenida tiene una densidad de 1,213 g/cm3. Hallar: a) El % en peso de NaSO4 anhidro b) la molalidad 17.- Suponiendo comportamiento ideal, calcular la presión de vapor de las siguientes disoluciones a 40 C. La presión de vapor del agua a esa t・ ª es de 55,32 mmHg.・ a) 99 moles de agua y 1 mol de azúcar (sacarosa C12H22O11) b) 500g de agua y 0,5 moles c) 500g de agua y 100g de azúcar 18.- Calcular el punto de congelación de una disolución formada por 500g de agua y 68,46 g de azúcar (sacarosa C12H22O11), sabiendo que la constante crioscópica del agua vales kC = 1,86 ºC kg/mol 19.- Calcular el punto de ebullición de una disolución formada por 500g de agua y 12,01 g de urea (NH2-CO-NH2), sabiendo que la constante ebulloscópica del agua vales kE = 0,512 ºC kg/mol 20.- Se prepara una disolución de urea (NH2-CO-NH2), disolviendo 2,18g de sustancia en 103,6 g de agua. Hallar: a) Su presión de vapor a 25ºC b) Su presión osmótica a esa t .・ A 25ºC la presión de vapor del agua pura es 23,756 mmHg, su densidad 0,9970 g/cm3 y la de la disolución 1,003 g/cm3. Suponer la disolución ideal. 21.- Un gas ocupa 20L a 14ºC y 750 mmHg. Calcular su volumen en condiciones normales (CN) 22.- Suponiendo que el aire es una mezcla de oxígeno y nitrógeno con una concentración en volumen del 21 y el 79% respectivamente, calcular: a) Las fracciones molares de cada gas b) La presión parcial de cada gas cuando la presión total es de 1 atm 23.- Tenemos 4,88g de un gas cuya naturaleza es SO 2 o SO3. Para resolver la duda, lo introducimos en un recipiente de 1L y medimos una presión de 1,5 atm a 27ºC. Determinar de qué gas se trata. 24.- Un recipiente contiene 100L de O2 a 20 C. ・ Calcula su presión sabiendo que su masa es de 3,43g. ¿Qué volumen ocuparía dicho gas en CN? 25 A partir de los datos de la presión de vapor de la acetona (CH3-CO-CH3) determina su tª de ebullición a la presión atmosférica:
Temperatura (ºC)
0 20 40 60
Presión (mmHg) 50 190 410 850
26.- Un recipiente contiene 50L de un gas de densidad 1,45 g/L. Su tª es de 323K y su presión de 10 atm. Calcula: a) La cantidad de gas en moles b) La masa molecular del gas