SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

UNIDAD III SOLUCIONES A trmino de esta unidad los estudiantes estarn en capacidad de: Comprender el concepto de Solucin y distinguir sus componentes. Clasificar las soluciones segn su estado fsico. Definir la solubilidad y explicar los factores que influyen sobre ella. Calcular la concentracin de soluciones: fraccin molar, porcentaje, partes por milln, molaridad y molalidad, dados la cantidad de soluto y la cantidad de solvente o solucin. Preparar soluciones de diversas concentraciones y determinar concentraciones de soluciones ya preparadas. Estudiar las propiedades coligativas de las soluciones.

-

Generalidades

Los ocanos y mares de la tierra son inmensas soluciones, y las microscpicas clulas vivas son porciones diminutas de ellas. Muchos de los procesos vitales tienen lugar en aquellas muestras homogneas, a lo que nosotros llamamos soluciones, en los organismos ms complejos, las soluciones hacen posible las interacciones qumicas que proporcionan alimento, transportan los deshechos del metabolismo y transmiten impulsos nerviosos. En el laboratorio y en la industria, las soluciones no solo facilitan la medicin y la utilizacin de las sustancias qumicas adecuadas, sino que aceleran las reacciones qumicas y hacen que las reacciones se efecten, de otro modo no sucederan. Por qu?, la respuesta est en la comprensin de la naturaleza de las soluciones y quiz de lo que no son. DEFINICIN Se denomina soluciones al fenmeno de difusin de un cuerpo en el seno de otro, generalmente las soluciones se encuentran formadas por dos componentes: el soluto y el solvente. Por lo tanto, de acuerdo a nuestro concepto, la solucin es la difusin del soluto en el seno del disolvente para formar un sistema pticamente homogneo o unifacial. Se dice pticamente homogneo porque los componentes forman una sola fase, y el conjunto presenta propiedades iguales en todas sus fases, como sus partculas son molculas, tomos o iones, no se puede distinguir al microscopio y separarse por filtracin. La solucin adopta el estado fsico del disolvente, es decir, si el solvente es lquido, a solucin es lquida, etc. Las propiedades fsicas y qumicas son una combinacin de sus componentes.

F.C.P

71

DR. GUIDO BRITO Z.

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

SO LU TO

SO LV EN TE

DISOLVENTE Y SOLUTO

DISOLVENTE

Se considera como la fase dispersante, en la que se disuene el soluto. Existen varios leos de solventes de acuerdo a su constitucin; solventes orgnicos como el alcohol, ter, benceno, etc. o inorgnicos como el cido sulfrico y muchos oros como los que se destacan el agua, magnfico disolvente no solo por sus propiedades polares, sino tambin por su bajo costo y fcil consecucin. SOLUTO Es el componente menor de la solucin, es decir el disolvente se presenta en mayor proporcin y el soluto se presenta en menor proporcin, 15 g de NaCl (soluto) y el agua es el disolvente, el soluto puede ser gaseoso, liquido, o slido.

F.C.P

72

DR. GUIDO BRITO Z.

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

3.3

DISOLUCIONESio n e s s o lu c io n e s

m e z c la s hom ogneas s e c la s i f ic a n s e g n de 1 o v a rio s s o l u to s

e s ta d o f s i c o

c o n d ic i n e l c tri c a com o

c a n t id a d d e s o lu to en

en s lid a s l q u id a s

u n so lv e n te

gaseosas

i n s a tu r a d a s c o n d u c to ra s o c o n d u c to ra s n

lla m a d a s

ll a m a d a s

s a tu ra d a s

e l e c t ro li t ic a s n o e le c t r o l it i c a s s o b re s a t u r a d a s

La disolucin es un mecanismo por el cual un lquido, slido o gas se mezclan con un lquido llamado solvente, formando un sistema homogneo denominado disolucin. Las disoluciones pueden ser moleculares o inicas, para el primer caso un ejemplo lo constituye el aire dentro del cual se encuentran disueltos varios gases como oxgeno, nitrgeno y otros en diferentes proporciones. Para el segundo caso imagnese una disolucin acuosa en la que hay iones slidos o potasio. Cuando una sustancie se disuelve en un solvente determinado se dice que es soluble, cuando no se disuelve o lo hace en proporcin nfima se dice que es insoluble. 3.3.1 PROCESO DE DISOLUCIN En el proceso de disolucin se encuentran varios casos a saber: 3.3.2 DISOLUCIN QUMICA Esta disolucin involucra un cambio o reaccin en la sustancia que se disuelve, es decir que no es posible volver a obtener la sustancia primitiva despus de la disolucin si desea retirar el solvente por algn medio. Un ejemplo es la disolucin de un metal en cido, as al disolver Zn en HCI, el Zn pasa a la solucin en forma de Zn++ reduciendo al hidrgeno elemental. Otro ejemplo sera del P2O5 en agua para dar cido fosfrico. 3.3.3 DISOLUCIN FSICA O SOLVATACIN F.C.P 73

DR. GUIDO BRITO Z.

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

En ella no hay transformacin en la sustancia que se disuelve, pudiendo obtenerse nuevamente al retirar el solvente. Este tipo de disolucin se denomina frecuentemente solvatacin y si el disolvente es el agua toma el nombre de hidratacin.

SOLVATACIN: En ella el disolvente reacciona con la sustancia para dar una serie de partculas asociadas, que presentan una frmula definida. Proceso en el cul el soluto interacciona con el disolvente para formar estados de agregacin molecular, donde los iones del soluto son atrados por el disolvente para formar parte de la disolucin. En la solvatacin de algunos solutos inicos como por ejemplo el NaCl es necesario en un gran nmero de molculas de disolvente, lo que depende de la concentracin de la solucin. Cuando se presentan el caso de solvatacin de una sal, como NaCl en agua, el mecanismo de hidratacin, se indica con la ordenacin de los dipolos del agua de manera que se orientan hacia las aristas y esquinas del cristal, hidratndose aniones y cationes. Para que esto ocurra es necesario una alta energa de hidrataron que sobrepase la energa del cristal que forma la sal, de modo que los iones hidratados que se hayan alejado del cristal. Dando lugar a que oros se hidraten. Lgicamente que este fenmeno de disolucin no solo entra en juego el hecho que el agua hidrate los iones, sino que tambin influyen las fuerzas de dispersin que tiende a que los iones se una entre si. 3.4 Solubilidad

F.C.P

74

DR. GUIDO BRITO Z.

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

L a s o lu b ilid ad

de p en d e d e

tam a o d e

n a tu ralez a

te m pe ra tu ra

pre si n

las

de

g e ner alm e nte

im p o rta n te e n

p a rtcu la s

so lu to

s o lv e nte

a l a um e n ta r T

s o lu b ilid a d

a um e nta

de

la so lu b ilid a d

g a s es

Cuando una sustancia se disuelve en un disolvente determinado, se dice que es soluble, y de acuerdo con la proporcin que se disuelva se podr obtener varios tipos de soluciones. En general puede considerarse cuando se aade un soluto a un solvente, el primero comienza a disolverse aumentando poco a poco la concentracin de la disolucin, hasta que permanezca constante hasta que se ha disuelto todo el soluto sin embargo esto depende de fa cantidad de soluto y del volumen del disolvente, es decir, que un volumen determinado de solvente admite una determinada cantidad de soluto para que lo solubilice a una cierta temperatura, si aumenta fa cantidad de soluto sobre este punto la solucin resultante quedar saturada o sobresaturada. Para que se solubilice una sustancia en el disolvente hay que tener en cuenta la polaridad de ambos; por ejemplo en el caso del agua, que es polar, es fcil que se disuelvan en las sustancias de tipo polar; cuando un disolvente es no polar debido a que posee en su estructura enlaces covalentes en forma simtrica, se disolvern en l tambin sustancias no polares; en caso del Tetracloruro de Carbono en el cual se disuelven esteres, grasas, etc. Resumiendo: En solventes polares slo se disuelven sustancias polares, y en solventes no polares slo se disolvern sustancias no polares, Es por esto que el agua solo disuelve sales inicas como el Cloruro de Sodio o el Potasio, o sustancias moleculares como la glucosa, pero en ningn momento se solubilizan en ellas las grasas; esteres, etc. Se define como solubilidad de una sustancia, a la cantidad de soluto que se disuelve en una cantidad de disolvente especfico. O tambin se puede definir como solubilidad a la mxima cantidad de soluto que logra disolverse en una cantidad dada de solvente a una temperatura determinada: Ejm: la solubilidad de NaCl a 25 C; es 311 g/litro de solucin a 36 g x 100 g de agua. 3.4.1 FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD Entre los principales tenemos: naturaleza del soluto, naturaleza del solvente, temperatura y por ltimo presin, especialmente cuando se refiere a sustancias gaseosas. 3.4.1.1F.C.P

Naturaleza de solvente y soluto 75DR. GUIDO BRITO Z.

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

Se refiere a la afinidad que debe existir entre el soluto y el solvente, ya sea valores similares de polaridad o a le semejanza de la estructura molecular. Soluto Disolvente interaccin Mezcla Solubilidad Polar NaCl Polar (H20) NaCl - H20 Homognea Soluble No polar Polar No polar Polar No Polar No Polar K! - benceno Agua - aceite Hexano octano Heterognea Heterognea Homognea insoluble Inmiscibles Miscibles

3.4.1.2 Naturaleza del soluto Para que una sustancia se solubilice con otra, es indispensable que sus naturalezas sean semejantes en cuanto a su polaridad. 3.4.1.3 Naturaleza del solvente. Como en el caso anterior para que una sustancia se disuelva o disperse en el solvente su constitucin debe ser similar, pues la velocidad de disolucin ser mayor cuando ms semejantes sean las dos sustancias. Lgicamente que hay operaciones fsicas que ayudan a que la solubilizacin sea ms rpida; por ejemplo en el estado de agrupacin en que se encuentre el soluto, entre ms pulverizado est la disolucin ser ms rpida y difcil, tambin en la agitacin es un medio eficaz pues se establece un mayor contacto entre la fase dispersante y la dispersa. 3.4.1.4 Temperatura.

Es uno de los factores ms importantes en la solubilidad, sin embargo no hay regla genera que especifique que a aumentar la temperatura aumente la solubilidad de las sustancias pues dependiendo del estado fsico que se encuentren puede aumentar o disminuir dicha solubilidad con la temperatura.

Solubilidad g/100 gH2O

0 10

20

30

40 50

60

70

80

90 100

As cuando se trata de la solubilizacin de un slido en un lquido hay absorcin de energa debido del paso de slido a lquido en la fase dispersante; por lo F.C.P DR. GUIDO BRITO Z. 76

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

tanto la solubilidad aumentar al aumentar la temperatura. Esto ocurre siempre cuando se disuelven slidos en agua; pero hay algunas sustancias que no se ven afectadas por su solubilidad por la temperatura como sucede con la sal comn (NaCl), incluso puede darse el caso de aumentar la temperatura y disminuya la solubilidad en algunas sustancias como ocurre con el sulfato de sodio en agua. C

uando se traa de una solucin de lquido a lquido, por tener ambos el mismo estado fsico prcticamente la temperatura no tiene mayor incidencia en estas disoluciones. Pero en el caso de la solubilidad de un gas en lquido, el aumento en la temperatura hace decrecer la solubilidad, debido a que la energa de las molculas del lquido aumenta impidiendo la entrada del gas dentro del solvente. 3.4.1.5 PRESIN

Cuando se habla sobre el efecto de la presin sobre la solubilidad se refiere esencialmente a la de los gases, pues la influencia la presin de la solubilidad de los slidos y lquidos es prcticamente inapreciable. En los gases si es fundamental, pues al aumentar la presin de un gas hay mayor compenetracin del soluto (gas) con el solvente, reflejndose en la mayor solubilidad del gas; adems la presin de un gas ejercida sobre un lquido es directamente proporcional a la mesa del gas disuelto, (Ley de Henry). En el caso de que el gas no solo se solubilice sino que reaccione con el solvente, obviamente aumentar todava ms su solubilidad.

3.5 CLASIFICACIN DE LAS DISOLUCIONES Clasificacin Existen diferentes clasificaciones de las soluciones y stas generalmente se realizan de acuerdo a diferentes puntos de vista, por lo que existen diferentes tipos de clasificaciones. En esta unidad vamos a exponer las ms importantes: a) Analizando el tipo de partculas de soluto disuelto. b) Segn el estado fsico de sus componentes. c) Segn el tamao de las partculas. d) Segn las cantidades relativas de soluto y solvente e) Unidades de concentracin fsica y unidades de concentracin qumica, 3.5.1 Soluciones inicasF.C.P

77

DR. GUIDO BRITO Z.

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

En una solucin inica, las partculas disueltas son iones que se obtienen al disolver solutos de naturaleza cida, bsica y sales. Son soluciones que conducen fcilmente la corriente elctrica, 3.5.2 Soluciones Moleculares Las partculas disueltas son molculas o agregados moleculares que se obtienen al disolver solutos de naturaleza molecular como muchas sustancias orgnicas, no son buenos conductores de la electricidad. Ejm.: tetracloruro de carbono en benceno. 3.5.3 Segn el estado fsico SOLUTO GAS LIQUIDO SLIDO GAS LQUIDO SLIDO GAS LIQUIDO SLIDO DISOLVENTE GAS GAS GAS LIQUIDO LIQUIDO LIQUIDO SOLIDO SOLIDO SOLIDO SOLUCIN GASEOSA EJEMPLO O Y N(AIRE) AIRE HMEDO POLVO

LIQUIDA

HCI EN H2O HNO3/H2O AZCAR /A2O H2/Pd. GAS ESTUFA Hg/Cu EL ACERO (Fe-C)

GASEOSA

3.5.4 Segn el tamao de las partculas 3.6.4.1 Soluciones verdaderas Son sistemas homogneos de dos o ms sustancias, cuya composicin puede variar entre ciertos lmites, el tamao de la partcula est en el orden de 10-8cm. Evidentemente atraviesa el papel filtro, no observables con medios pticos ejemplo: NaCl acuoso. Estas soluciones son mezclas homogneas cuyas partculas disueltas (molculas o iones) son tan pequeas que no se pueden apreciar a simple vista, n siquiera con la ayuda de un microscopio. La razn es que el dimetro de estas partculas es menor de 1mm es por eso que no se pueden separar por medio de ultrafiltros. 3.5.5 Soluciones Coloidales

F.C.P

78

DR. GUIDO BRITO Z.

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

Son sistemas heterogneos de dos o ms sustancias, en los cuales el dimetro de las partculas dispersas est comprendido entre 10-7cm. y 10-5cm. Observables con medios pticos, se conocen varios tipos de dispersiones coloidales dependiendo de la fase (slida, lquida o gaseosa) en que se encuentren las sustancias dispersas y el medio dispersante. 3.5.6 Suspensiones Son sistemas heterogneos en los cules el dimetro de las partculas est en el orden de 10-5 observables a simple vista o con medios pticos. Ej. Arcilla en agua Son dispersiones de sustancias slidas en un lquido o en un gas, el tamao de sus partculas es igual a una dcima de miera, razn por la cual son visibles al microscopio. Soluciones verdaderas Soluciones coloidales Suspensiones Tamao de las partculas 10-5 - visibles a simple vista - no pasan a travs de los filtros. -Se mueven por la fuerza

1.- tamao de la partcula Tamao de la partcula 1x 10-1 -8 10 cm. A - 10-6 cm. 2.- invisible - Visible sobre el microscopio electrnico 3.- Pasan a travs de los filtros y membranas. - Pasan a travs de los filtros pero no de las

F.C.P

79

DR. GUIDO BRITO Z.

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

4.- poseen movimiento molecular.

membranas. - Poseen movimiento Browniano

de gravedad.

5.- No permiten el paso del haz de luz a travs de la solucin. Tyndall. Efecto deEfecto de John Tyndall (1820 -1893) fue el primero que realiz un experimento en el que hizo pasar un rayo de luz a travs de una solucin verdadera en forma directa y no se haca visible; al pasar el mismo rayo por la solucin coloidal la luz se dispersaba al chocar contra las partculas coloidales, los cuales producan rayos luminosos ios cuales venan a 90 de la lnea de visin del microscopio amplificado, a este fenmeno se le conoce como el Efecto de Tyndall y es un medio para diferenciar cuando una solucin verdadera; o es de tipo coloidal. A travs del experimento de Tyndall ms adelante Robert Brown observ que las partculas coloidales, que las llam Miscelas, estaban en continuo movimiento en diferentes direcciones. Este movimiento Browniano en honor s su descubridor, y demuestra la energa cintica de las molculas que anima la materia dispersa en el medio dispersante. Tambin est formando parte de la materia viva pues en la sangre de ios huesos, tejidos, etc.. son sustancias coloidales. Finalmente desde el punto de vista de la Qumica industria! son de gran utilidad pues son constituidos por barnices, polmeros, papel, etc. 3.6 CLASIFICACIN DE ACUERDO AL CONTENIDO DE SOLUTO

Atendiendo a la concentracin de una solucin, es decir de la cantidad de sustancia (soluto) disuelta en un volumen o peso del solvente las soluciones

pueden ser de varias ciases: diluidas concentradas, saturadas y sobresaturadas.

F.C.P

80

DR. GUIDO BRITO Z.

20.0 g de NaCl en 10.0 g de H2O SOLUCIONES ANALTICA Insaturadas a) 3.6.1 Soluciones Diluidas

36.0 g de NaCl en 100 g de H2O b) Saturada

45.0 g de NaCl en 100 g de H2O QUMICA c) Sobresaturada

Son las que contienen una pequea cantidad de soluto, en una gran cantidad de solvente; por: ejemplo: 01 gramos de azcar disuelto en un litro de agua. 3.6.2 Soluciones Concentradas Estas soluciones contienen una mayor cantidad de soluto en una gran cantidad de disolvente sin llegar a saturacin, ejemplo: 30 gr. de sal en 200 cm de agua. Se dice que una solucin es concentrada cuando la solucin contiene gran cantidad de soluto. Ej. cido sulfrico 95%. 3.6.3 Soluciones Saturadas Son aquella que tiene una gran cantidad de solvente lmite para una determinada cantidad de soluto a una temperatura dada. A determinada temperatura hay un lmite para la cantidad de soluto que se disolver en una cantidad determinada de solvente. Cuando se alcanza dicho lmite se dice que la solucin resultante esta saturada. Si se agrega una mayor cantidad de soluto que el que puede disolverse, se precipita al fondo del recipiente por sobre saturacin. En las soluciones saturadas estn en equilibrio el soluto disuelto y el soluto slido bajas condiciones definidas. Por ejemplo, una solucin saturada la forman 35 gr. de NaCl en 100 cm de Solucin a 25C. Cuando hay la mxima cantidad de soluto que puede disolver a una determinada temperatura, tomando en cuenta el coeficiente de solubilidad ejem. 6,5 gr de NaC disueltos en 100gr de agua. 3.6.4 Soluciones Sobresaturadas Pertenecen a esta clase las que contienen una cantidad mayor de soluto de la que el disolvente puede disolver. Como al incrementar la temperatura puede aumentar la solubilidad de las sustancias, al calentar una solucin y al calentarla puede sobrepasar el lmite de la saturacin, que refleja se enfriara al quedar el exceso de soluto depositado en el fondo del recipiente. Un ejemplo de solucin sobresaturadas es cuando se disuelve 50 gr. de KCI en 100 cm de disolvente. A ese tipo pertenecen aquellas soluciones que poseen soluto en mayor cantidad que la saturada. Solubilidad del Cloruro de sodio a distintas temperaturas Sustancia Solubilidad (g soluto en 100 g H2O) Temperatura (C)

F.C.P

81

DR. GUIDO BRITO Z.

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

Cloruro Cloruro Cloruro Cloruro Cloruro

de Sodio(Na de Sodio(Na de Sodio(Na de Sodio(Na de Sodio(Na

Cl) Cl) Cl) Cl) Cl)

34 36 37 38 39

0 25 50 75 100

Solubilidad del Nitrato de potasio a distintas temperaturas Sustancia Solubilidad (g soluto en 100 g H2O) 40 60 85 140 Temperatura (C) 0 25 50 75

Nitrato de Nitrato de Nitrato de Nitrato de

potasio (KNO3) potasio (KNO3) potasio (KNO3) potasio (KNO3)

3.7 Unidades de concentracin fsica qumica En esta clasificacin hay que considerar la relacin entre a cantidad de soluto y la cantidad de solucin.u n id a d e s d e c o n c e n tra c i n

e x p re s a n la re la c i n

e n tre

c a n tid a d d e s o lu to

c a n tid a d d e s o lu c i n

p o rc e n ta je s

m o la rid a d

n o r m a lid a d

m o la lid a d

p a rte s p o r m ill n p p m

F r a c c i n m o la r XA

e x p re s a d o s c o m o M p e s o a p e so v o lu m e n p /p a v o lu m e n v /v p o rc e n ta je s ig u a l n s o lu to Ls o lu c i n N ig u a l e qso lu to Ls o lu c i n M ig u a l n s o lu to K g o lv e n te s mg Kg nA nA + nB n = m o le s e q = e q u iv a le n te s XA = fra c c i n m o la r s o lu to n A m o le s s o lu to n B = m o le s s o lv e n te

CONCENTRACIONES FSICAS:F.C.P

82

DR. GUIDO BRITO Z.

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

Porcentaje de peso a peso (W/W). El tanto por ciento se refiere al peso del soluto por 100 gramos de solucin. Por ejemplo una solucin al peso del soluto de KCI al 10% de agua. Ejercicios del % Peso y Volumen. Una solucin contiene 10 g. de azcar disuelto en 25 g. de solucin. La densidad de dicha solucin es 1.1g/ml. Cul es el porcentaje de azcar a) Peso a peso; y b) Peso a Volumen, para dicha solucin ? a) Porcentaje por peso10 g de azcar 25 g. de solucin

x 100 g de solucin = 40%

a)

Porcentaje peso a volumen. Para esto necesitamos conocer el volumen de la solucin, lo que podemos hacer a travs de la densidad. Vol. de la solucin2 g 5 1.1g / m l =

= 23 ml.

Porcentaje de peso a volumen:10 g de azcar 23ml de solucin X 100 ml de solucin = 43 %

R = a) El porcentaje peso es 40% b) El porcentaje peso a volumen es 43%

MOLARIDAD (M). La concentracin molar se representa por la letra (M), se define como el nmero de moles de soluto contenidos en un litro de solucin. As un litro de una solucin 6M de cloruro de sodio, se prepara tomando 5 moles de NaCl y agregando suficiente agua hasta formar un litro de solucin exactamente.n (moles sto) M= (1 lit sol)F.C.P

83

DR. GUIDO BRITO Z.

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

donde: n (sto) = Ejercicios: Cuantos g de K(OH) deben utilizarse para preparar 250 ml de solucin K(OH) 0.50M. K(OH)=56g/mol 56g x 1L 0.25L 1M 0.50MW (sto) W ol) (m

56g . 0.25L . 0.50M 1L.1M X=

X = 7g El cido bromhdrico tiene una concentracin de 48% de HBr en masa y una densidad de 1.50g/ml.

a) Cuntos gramos de HBr concentrado debe utilizarse para preparar 50 ml de solucin HBr 0.60M. b) Cuntos mi de HBr concentrado deben utilizarse para preparar esta solucin. DATOS HBr=81g/mol 48% = 1.50g/ml 0.06M 81g x 1L 0.05L 1M 0.60M

81g . 0.05L . 0.60M 1L.1M X= 56g . 0.25L . 0.50M 1L.1M X=1 0 .so 0g l 4 g 8

X=2.43g X

X = 5.06 g de Sol. de HBrm V= 5.06 g l V= 1.50 g / m

V = 3.37 ml F.C.P

Una muestra de 35 ml de HCl concentrado se diluy a un volumen final de 125 ml. El cido concentrado tiene un 37% en masa de H Cl y tiene una densidad de 1.18g/ml. DR. GUIDO BRITO Z. 84

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

Cual es la molaridad de a solucin final. 35 ml HCl 37% 36g 436.6g 1L 1L 1M X

4 6 g .1 .1 3 .6 L M Vf = 125ml 3 g.1L 6 =1.18m/m X= l X=12.12M

m V=

m= .V m = 1.18g/ml.1000ml3 % 7 10 g 0 m=1180gx

M1 V1 = M2 V2

m=436.6 M1V1 M2= V2

35 m 12 .12 M lx 125 m l M2=

M2 = 3.39 M

-

Cuantos g de carbonato de sodio se requiere para preparar 750 cc de solucin 0.25 M

Na2CO3 Wmol=106g/mol 106g Xg 1L 1M 025M

0.75L

106g x 0.75L x 0.25M 1L x 1M X=

X= 19.8g Na2CO3 Se ha disuelto 19.9g de Na2CO3 en 750 ce de disolucin, encontrar cual es la Molaridad de esta solucin. Dis Conc 85DR. GUIDO BRITO Z.

StoF.C.P

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

106g 19.9g X=

1L

1M X = 0.25 M.

0.75L

19.9g x 1L x 1M 106g x 0.75L

Preparar una solucin 0.0015M de MgSO4 en 500cc de solucin Wmol MgSO4 120g/mol Sto 120g X Dis 1L Conc 1M

0.5L 0.0015 = 0.09g.

120g x0.5cc x 0.0015M 1Lx1M X=

-

Preparar una solucin de HNO3; 0.017M en 250cc de solucin. Conociendo que el HNO3 tiene una concentracin del 78% y una densidad 1.74 g/cc . Wmol de HNO3 63g.

Sto 63g X

Dis 1L 0.25L

Conc 1M 0.017M = 0.27g.

63g x0.25L x 0.0017M 1Lx 1M X=

X= 0.27g HNO3

100g HNO3 de solucin

78g HNO3 masaF.C.Psol

= 0.35g de HNO3 86DR. GUIDO BRITO Z.

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

V

sol

masa de solucin = densidad de solucin

0.35 g = 0.19 cc V= 1.74 g / cc

- a).- Cual es la M de una solucin de HI concentrado que tiene 47% en masa de HI y tiene una densidad de 1.50 g/ml. - b).- Cual es la molalidad de la solucin DATOS: Wmol HI 128 g/mol M=? 47% W d= 1.50 g/cc m= ? masa de la solucin = solucin x V de la solucin masa = 1.50g/cc x 1000 cc1500g HI en sol | 47g HI sto (puro) | 100g solHI masa =

masa sto= 705g Sto 128g 705g X= 1L Diso 1L X Conc 1M

705g x1L x1M 128gx 1L

X=5.51M Mol/Ln sto g b.- m= 1K (ste )

Sto 128g 705g X = 6.93 mF.C.P

Diso

Conc 1Kg(ste) 1m X

0.795Kg(ste)

87

DR. GUIDO BRITO Z.

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

m

sol

=

m

sto

+m

ste

1500g = 705 g + X X = 1500 - 705 X = 795g = 0.755 Kg

m=

5.51 0.7 5 K 9 g

= 6.93 m -.El cido clorhdrico tiene una concentracin de 38% de HCI en masa y una densidad de 1.34g/ml. a).-Cuntos gramos de HCI concentrado debe utilizarse para preparar 80 ml de solucin HCI 0.70M. b).-Cuntos ml de HCl concentrado deben utilizarse para preparar esta solucin. 36g HCl HCl = 36g/mol 38% = 1.34g/ml 0.70M36g . 0.08 L . 0.70M 1L.1M X=

1L 0.08L

1M 0.70M

X

X= 2.016g HCl1 0 g.s l 0 o 6 =2.016gx 3 g

X

X = 5.6g de solucin de HClm V= 5.6g l V= 1.34 g / m

V = 4.17 ml

NORMALIDAD (N). La normalidad de una solucin es el nmero de ios equivalentes del soluto que existe en un litro de solucin. Se representa con la letra N.No Eq. (g sto) N= 1L( solucin )

Cuantos gramos se requiere de Na2SO4 para preparar una solucin de 0.25 N enF.C.P

88

DR. GUIDO BRITO Z.

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

275cc de solucin. Na2SO4 PM=142g/mol conc. Eq =142/2= 71 g/mol 1N x x=71 gx0.275ltx 0.25 N 1 lt x 1 N

sto. 71g 0,275L

sol. 1lL 0.25N

x=4.8g Na2SO4 Ejemplo: El equivalente qumico del H2SO4 = 98/2 = 49g. Su equivalente qumico es 49 gramos. En equivalente qumico de una base, se halla dividiendo la masa molecular del compuesto para el nmero de oxidrilos liberados, o por e nmero de hidrogenoides que toma en una reaccin qumica de neutralizacin (nmero de oxidacin). Ejemplos: El equivalente qumico del Na(OH) = 40/1 = 40 Su equivalente gramo es 40 gramos. Igualmente cuando se traa de una sal, el equivalente qumico de esta, es igual a su masa molecular dividida para el nmero de oxidacin del ion. Ejemplo: El equivalente qumico del NaCl = 55.5/1 = 58,5. Su equivalente gramo es 58.5g. El equivalente qumico del CuCl2 = 127/2 = 63,5. Su equivalente gramo es 63.5g. En general el equivalente qumico para cualquier compuesto, ion radical es igual a su masa molecular o tomos; dividida para el nmero de oxidacin del elemento, s se refiere a un ion por la carga del ion. Ejemplo: El equivalente qumico del Mg = 24/2 = 12. El equivalente gramo es 12g. El equivalente del NO3= 62/1 = 62.F.C.P

89

DR. GUIDO BRITO Z.

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

El equivalente gramo es 62g. Finalmente cuando se refiere a substancias oxidantes o reductoras si se trata de una reaccin de xido reduccin su equivalente qumico ser igual al peso de molgramo por el nmero de electrones que intervienen en la reaccin (electrones perdidos o ganados por las sustancias). Ejemplo: El equivalente gramo del KmnO4 reacciona: +7 +4 MnO4 + 2H2O + 3e MnO2 + 40H Ser igual a la masa del mol dividido por tres porque hay una transferencia de tres electrones, o sea 1/3 mol. Calcular a Normalidad (N) de una solucin en la que se disolvi 35g de CaCO3 en 2.5L de disolucin,

Wmol CaCO3=100g/mol100 g = 50 g Eq = 2

Sto 50g 35g

Dis 1L 2.55Kg

Conc 1N X

3 g.1L.1N 5 5 g 2.5L X= 0 x

X= 0.28N. Calcular el volumen de H2SO4 en solucin que se requiere para preparar 3.5L en una solucin 0.01N, conociendo que la concentracin del H2SO4 en solucin es del 97% y la densidad de 1.84g/cc. Wmol H2SO4=98g/mol Sto 49g x Dis 1L 3.L Conc 1N 0.01N

49 gx 3.5Lx 0.01 N 1L 1N x X=F.C.P

90

DR. GUIDO BRITO Z.

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

X= 1.71g. H2SO4 (Puro) 1.71g H2SO4 100g de solucin H2SO4

97 g H2SO4

X=1.76g H2SO4 en solucin acuosa1.7 g 6 V= 1.84 g / cc

=0.96cc

Preparar una solucin 0.15 N de HNO3 en 250cc de disolucin conociendo que la concentracin de a solucin de HNO3 es de 48% y cuya densidad es de1.42g/cc. Wmol de HNO3 63g63 g Eq= 1 =63g

Sto 63g x

Dis 1L 0.25.L

Conc 1N 0.15N

63 gx 0.25 Lx 0.15 N 1Lx 1N X=

X= 2.3625 2.3625gHN O3 100g de HNO3 48 g HNO3 Masa = 4.92g solucin4.9 g 2 l V= 1.42 g / mF.C.P

=3.46cc HNO3 91DR. GUIDO BRITO Z.

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

-

Cual es la normalidad de una solucin que se prepara disolviendo 58.5g de NaCl en 500m de agua.#E Q (1 N= V )

Se halla el equivalente qumico del NaCl58 .5 Eq NaCI = 1 =58,5

11 l000ml. X X=11x 500ml = 0.51 1000 ml 58 .5Eq = 11 .7 N= 0.51 L

500ml.

La normalidad de a solucin es 11.7N. eq/L

-

A cuantos ml de HCl 2N equivalentes 20ml de Na(OH) 3N. V1HCl x N1HCl = V2 Na(OH) x N2 Na(OH).V2 xN 2 V1= N 1

V1 x 2N= 20ml x 3N.20 mlx 3 N 2N V= 30ml.

Equivalen ha 30m de HCl Cuntos gramos de plata contiene 200ml de agua solucin 0,5N de AgNO3 N x V (L) = Equivalentes de soluto. 0,5 * 0,2L = 0.10 equivalentes = 10,8g de plata en 200ml de solucin. Molalidad (m).F.C.P

92

DR. GUIDO BRITO Z.

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

Corresponde al nmero de moles de soluto por kilogramos de solvente o parte. Por ejemplo una solucin molal (3m) significa que hay tres moles de solucin disueltas en kilogramo de disolvente. Si la disolucin es de 0,5m quiere decir que hay un medio de un mol de soluto disuelta en un kilogramo de solvente. Se desea preparar una solucin 0,2 molal de NaCl de 200cm de agua. Qu cantidad de agua se debe emplear para la dicha solucin tenga esta molalidad (M del NaC =58,5 gramos/ mol). Como la densidad del agua es uno, entonces los 200 cm3 equivalente s 200 gramos porque:W D= V

W=DxV=1 g/cm3 x 200 cm3 Como un litro de agua pesa aproximadamente un kilogramo y la molalidad presenta la concentracin de moles por kg disolvente entonces 1 mol de NaCl = 58,5 gramos La solucin de un mol ser, en 100g 58.5 g La solucin 0,2 molal tendr, en 200g xg200x58.5x0 .2 1x100 X= = 2.34

g Para que la solucin 0,2 molar se requiere 2,34 g de NaCl Cul ser la molalidad de una solucin que se a preparado al disolver 3 moles de NaCl en 1 Kg de solvente (agua).

m

#m oles de soluto K de solvente g =

3 moles de NaCl 1kgH 2O m=

m=3 La molalidad de la solucin es 3m. F.C.P

Cul es la molalidad de una disolucin que contiene 20,0g de azcar, DR. GUIDO BRITO Z. 93

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

C12N22O11, disueltos en 125g de agua. Peso molecular del C12N22O11=342g/mol20 .0g 342 g / m ol 125 g disolv g = 1000 g / K =0.468 moles /Kg

m del soluto ol Molalidad= Kg dedisolv.

=0.168 moles/Kg = 0.468 m Los 15,18 moles HNO3 por litro disolucin estn disueltos en 1405g de S. 956,5g HNO3 = 448,5g de agua, por lo que el nmero de moles de HNO 3 disueltos por 1000g de agua, esto es, la molalidad, ser. 15,18 moles HNO3 =0103385 moles HNO3/g de agua 448.5 g agua = 33,85 moles HNO3 /1000g agua FRACCIN MOLAR Calcular la fraccin molar de la solucin, del soluto y del disolvente de una solucin que contiene 25 g de KCl y 48 g de H20.w sto = Wmol w sto n sto n ste = Wmol n nsol = nsto + n ste FMsto = n sol n ste FMste = n sol FMsol = FMsto + FMste Sto KCl wmol 74.5g/mol wsto = 25g Ste H2 0 wmol 18g/mol wste= 48g

nsto

nsto = nste =

25 g 74 .5g / m ol 48 g 18 g / m ol

= 0.33moles = 2.66moles nsol=2.99

0.33 = 0.12 FMsto= 2.99 2.66 = 0.88 FMste= 22 .99

F.C.P

94

DR. GUIDO BRITO Z.

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

FMsol=1 Se tiene 22g de ETANOL y 9g de METANOL, calcular la FMsto, FMste y FMsol. Wmol 46g Wmol 32g sto ste W W 22g 9g

C2H5OH CH30H22 g 46 g / m ol 9g 32 g / m ol

nsto = nste =

= 0.48moles = 0.28moles

nsol= 0.760.48 = 0.63 FMsto= 0.76 0.28 = 0.37 FMste= 0.76

FMsol=1 Una mezcla de gases contiene 256,6 g. de metano (CH4) y 30.1g. de etano (C6H6). Calcular la fraccin molar de cada gas.

Para calcular la fraccin molar, es necesario primero hallar el nmero de moles de cada componente. W de una mol de CH4 12.00-4x1.01 =16.04g. W de una mol de C6H6 2x 12.00+6x1,01 = 30.06 g. Nmero de moles de metano:1 mol de CH 4 255.6g CH4 ( 16,04g CH 4 )= 16.00 moles

Nmero de moles de etano:1 mol C 2 H 6 30.1 g C2H6 ( 30.06 g C 2 H 6 )= 1,00 moles

Fraccin molar del metano:16 moles de CH 4 X CH4 = 16 moles de CH 4 + 1,00 moles de C 2 H 6F.C.P=

0,94DR. GUIDO BRITO Z.

95

SOLUCIONES ANALTICA

QUMICA

XC2H6 = 1,00-0.94=0,06 R: La fraccin molar del metano es 0,94 y a del etano es 0,06

F.C.P

96

DR. GUIDO BRITO Z.

Una solucin gaseosa contiene 2.00g de He y 4.00g de O2. Cuales son las fracciones molares de cada componente presente en las soluciones: Solucin. Primero se halla el nmero de motes de cada componente presente en la solucin:1m H ol e moles de He = 2.00 c He ( 4.00g He ) = 0.500 moles de He

1 mol O 2 moles de O2 =4.00O2( 32.0 g O 2 )= 0.125 O2 Utilizamos estos valores para hallar las funciones molares. n He XHe= n He + NO 20,500 moles = 0,500 moles + 0.125 moles = 0,500 moles 0,625 moles

=0,800

Observe que la suma de las fracciones motares son igual a uno. Cuales son las fracciones molares de soluto disolventes en una solucin acuosa 1.0m El peso molecular de H2O es 18.0. Busquemos el nmero de moles de agua en 1000 de H2O. 1 m H 2O ol moles de H2O=1000gy H2O( 18 .0g H 2 O ) = 55.6 moles H20

Una solucin acuosa 1 m. Contiene h soluto = 1.0mol h H2O =55.6 moles htotal =56.6 moles Las fracciones molares son:h sto 1.0m ol h total = 56 .6moles =0.018 Xsoluto=

h H 2O

XH2O= h total

55 .6m ol = 56 .6moles =0.982

Estas fracciones molares rigen para todas las soluciones o causas 1,0 m. Determinar las fracciones molar de cada sustancia en una disolucin que contiene 36.0g de H2O y de 46g glicerina C3H5(OH)3

Un peso molecular de C3H5(OH)3 =92g/mol de H20= 18g/mol46 g Moles de glicerina = 92 g/mol

= 0.50

moles;

35g Moles de Agua = 18.0g/molmoles

=2

=2.00 moles total moles =0,50 + 2,00= 2.50 molesmoles de glicerina 0.50 total de moles 250 Fraccin molar de glicerina = moles de agua Fraccin molar de agua = total de moles 2.00 = 2.50

=0.2

= 0.80

2.50 Suma de fracciones molares = 0,20 + 0,80 == 1,00. Cuales son las fracciones molar de formol C6H5OH y alcohol etlico CH3CH2OH. 23.5g de C6H5OH y 41.4g de CH3CH2OH. C6H5OH=94 CH3CH2OH = 9623,5 g Wsto hsto= Wmol = 94 g/mol = 0,25 mol 0. 25 m ol Fmsto= 1.15 = 0.21

= 0.78 F m = Fm sto + F m ste = 0.21 + 0.78 = 0.99 = 1 Hay 10 gramos de KCI disueltos en 90 gramos de agua 3.8 Partes por milln (ppm). Este captulo de concentracin se aplica mucho anlisis de laboratorio, cuando las concentraciones de soluto son demasiado pequeas en una solucin. Por ejemplo: Para redactar la presencia de ios metales como Na, K, Mg, etc, por el mtodo absorcin atmica, esto es el caso de concentracin se expresa en partes por milln se refiere a miligramos de soluto por kilogramos de solucin (1 Kg - 106 mg). Se sabe que un litro de agua pesa aproximadamente 1 kilogramo. Cuando las soluciones acuosas son muy lquidas como en este caso, se toma la densidad

0.9 m ol Fmste= 1.15

de ellas similar a la del agua, y se consideran tambin miligramos por litro de solucin. W de 1 mg de soluto 1 ppm = W de 1 Kg de solucin W de 1 mg de soluto 1 ppm = V de un litro de solucin Ejemplo: Una solucin acuosa tiene una concentracin de 50 p.p.m.de ion Na. Que peso de sodio habr en 10Occ de esta solucin? 50 p.p.m =50mg Na 1lt

pero como hay 100 cc entonces: En un litro de solucin hay 50 ppm de Na.50mg * 0,10 1 0,10 litros de solucin habr = 5 mg

En los 100 cc de solucin hay 5 miligramos de Na. PROPIEDADES COLIGATIVAS DE LAS SOLUCIONES Los estudios tericos y experimentales han permitido establecer, que los lquidos poseen propiedades fsicas caractersticas. Entre ellas cabe mencionar: la densidad, la propiedad de ebullir, congelar y evaporar, la viscosidad y la capacidad de conducir la corriente elctrica, etc. Cada lquido presenta valores caractersticos (es decir, constantes) para cada una de estas propiedades. Cuando un soluto y un solvente dan origen a una solucin, la presencia del soluto determina una modificacin de estas propiedades con relacin a su estado normal en forma aislada, es decir, lquido puro. Estas modificaciones se conocen como PROPIEDADES DE UNA SOLUCIN. Las propiedades de las soluciones se clasifican en dos grandes grupos: 1.Propiedades constitutivas: son aquellas que dependen de la naturaleza de las partculas disueltas. Ejemplo: viscosidad, densidad, conductividad elctrica, etc. 2.- Propiedades coligativas o colectivas: son aquellas que dependen del nmero de partculas (molculas, tomos o iones) disueltas en una cantidad fija de solvente. Las cuales son: - descenso en la presin de vapor del solvente, - aumento del punto de ebullicin, - disminucin del punto de congelacin,

- presin osmtica. Es decir, son propiedades de las soluciones que solo dependen del nmero de partculas de soluto presente en la solucin y no de la naturaleza de estas partculas. IMPORTANCIA DE LAS PROPIEDADES COLIGATIVAS Las propiedades coligativas tienen tanta importancia en la vida comn como en las disciplinas cientficas y tecnolgicas, y su correcta aplicacin permite: a) Separar los componentes de una solucin por un mtodo llamado destilacin fraccionada. b) Formular y crear mezclas frigorficas y anticongelantes. c) Determinar masas molares de solutos desconocidos. d) Formular sueros o soluciones fisiolgicas que no provoquen desequilibrio hidrosalino en los organismos animales o que permitan corregir una anomala del mismo. e) Formular caldos de cultivos adecuados para microorganismos especficos. f) Formular soluciones de nutrientes especiales para regados de vegetales en general. En el estudio de las propiedades coligativas se debern tener en cuenta dos caractersticas importantes de las soluciones y los solutos. Soluciones: Es importante tener en mente que se est hablando de soluciones relativamente diluidas, es decir, disoluciones cuyas concentraciones son 0,2 Molar,en donde tericamente las fuerzas de atraccin intermolecular entre soluto y solvente sern mnimas. Solutos: Los solutos se presentarn como: Electrolitos: disocian en solucin y conducen la corriente elctrica. No Electrolito: no disocian en solucin. A su vez el soluto no electrolito puede ser voltil o no voltil. Para mayor entendimiento de este captulo describiremos las propiedades coligativas de solutos No Electrolitos y luego en un capitulo aparte sern considerados los solutos Electrolito. I.- PROPIEDADES COLIGATIVAS N1: Disminucin de la presin de vapor. A.- Conceptos Bsicos: Presin de vapor. 2.- Definicin: Las molculas de la fase gaseosa que chocan contra la fase lquida ejercen una fuerza contra la superficie del lquido, fuerza que se denomina PRESIN DE VAPOR, que se define como la presin ejercida por un vapor puro sobre su fase lquida cuando ambos se encuentran en equilibrio dinmico.

3.- Factores que afectan la presin de vapor: Experimentalmente se ha comprobado que: i) Para un lquido la presin de vapor aumenta a medida que aumenta la temperatura. ii) Lquidos diferentes a la misma temperatura presentan presiones de vapor diferentes. POR LO TANTO PODEMOS CONCLUIR QUE LA PRESIN DE VAPOR DEPENDE DE LA TEMPERATURA Y DE LA NATURALEZA DEL LQUIDO Para visualizar como depende la Pv con la temperatura, examinemos la siguiente Tabla: Temperatura (oC) 20 30 40 50 60 70 80 Presin de vapor en mm de Hg cido actico Agua Benceno 11,7 20,6 34,8 56,6 88,9 136,0 202,3 17,5 31,8 55,3 92,5 149,4 233,7 355,1 74,7 118,2 181,1 264,0 388,6 547,4 753,6 Etanol 43,9 78,8 135,3 222,2 352,7 542,5 818,6

Al examinar los datos experimentales se puede establecer los siguientes hechos: a.- Para un mismo lquido, la presin de vapor aumenta a medida que aumenta la temperatura. Ejemplo: Agua a 40 oC Presin de vapor 55.3 mmHg o Agua a 80 C Presin de vapor 355.1 mmHg b.- Lquidos diferentes a la misma temperatura presentan presiones de vapor diferentes. Ejemplo: Agua a 20 C Presin de vapor 17,5 mmHg Benceno a 20 C Presin de vapor 74,7 mmHg Etanol a 20 C Presin de vapor 43,9 mmHg B.- Descenso de la Presin de vapor: Efecto de solutos no electrolitos. Como ya sabemos un lquido puro posee una presin de vapor determinada, que depende slo del lquido en estudio y de la temperatura. El valor de la presin de vapor del lquido puro se altera si agregamos al lquido (solvente) un soluto cualquiera. El soluto puede ser voltil, es decir, posee una presin de vapor mayor que el 1% de la presin de vapor del solvente a la misma temperatura; o no voltil, es decir, posee una presin de vapor menor que el 1% de la presin de

vapor del solvente a la misma temperatura. En ambos casos la presin de vapor del solvente se modifica en relacin al solvente puro. i) Soluto no voltil. Si el soluto que se agrega al solvente es no voltil, se producir un DESCENSO DE LA PRESIN DE VAPOR. Por otro lado: Un soluto no voltil que se aade al lquido, reduce la capacidad de las molculas del solvente a pasar de la fase lquida a la fase vapor, debido a que se generan nuevas fuerzas de interaccin. Por ello se produce un desplazamiento del equilibrio, lo que se traduce en una reduccin de la presin de vapor sobre la solucin. El grado en el cual un soluto no voltil disminuye la presin de vapor es proporcional a la concentracin de la solucin, es decir, mientras mayor sea la concentracin de la solucin mayor es la disminucin de la presin de vapor y por lo tanto la reduccin en la presin de vapor es aproximadamente proporcional a la concentracin total de partculas del soluto (electrolito o no electrolito). La expresin cuantitativa del descenso de la presin de vapor de las soluciones que contienen solutos no voltiles esta dada por la Ley de Raoult (Francois Marie Raoult 1885). Este cientfico demostr que a una temperatura constante, el descenso de la Presin de Vapor es proporcional a la concentracin de soluto presente en la solucin. Este principio queda establecido matemticamente por las siguientes ecuaciones: PA PV PV = XA PA = PA - PA = PA XB Ecuacin 1 Ecuacin 2 Ecuacin 3 Ecuacin 4

PA - PA = PA XB Donde: PA PA XA XB PV = = = = =

Presin de Vapor de la solucin. Presin de vapor del solvente puro. Fraccin molar del solvente fraccin molar del soluto Variacin de la presin de vapor.

Las soluciones que obedecen la ley de Raoult se denominan SOLUCIONES IDEALES. Las soluciones se aproximan al comportamiento ideal cuando la concentracin de soluto es baja y cuando el soluto y el solvente son semejantes tanto en tamao molecular, como en el tipo de fuerzas de atraccin intermolecular que hay entre ellas. ii) Soluto voltil. Si consideramos una solucin ideal formada por dos componentes (A, B) en que A y B son voltiles. Las presiones parciales de los vapores de A y B sobre la solucin estn dadas por la Ley de Raoult.

PA = XA PA y PB = XB PB La presin de vapor total sobre la solucin se calcula sumando las presiones parciales de cada componente voltil. PTOTAL = PA + PB PTOTAL = XA PA + XB PB Ejemplo: Consideremos una solucin formada por 1 mol de Benceno y 2 moles de Tolueno. El Benceno presenta una presin de vapor (P) de 75 mmHg y el Tolueno una de 22 mmHg a 20C. Como se ve el benceno es el ms voltil debido a que tiene una presin de vapor puro (P) mayor que la del tolueno. 1) Calculemos la fraccin molar de Benceno y Tolueno: Xbenceno=

1 1+2

=

0,33 XTolueno

=

2 1+2

=

0,67

2) Calculemos la presin de parcial de cada componente y la presin de vapor de la solucin: Pbenceno Pbenceno Pbenceno PTOTAL PTOTAL PTOTAL = Xbenceno Pbenceno Ptolueno = Xtolueno Ptolueno = ( 0,33 ) ( 75 mmHg ) Ptolueno = ( 0,67 ) ( 22 mmHg ) = 25 mmHg Ptolueno = 15 mmHg = Pbenceno + Ptolueno = 25 mmHg + 15 mmHg = 40 mmHg

Si calculamos el porcentaje que aporta, a la presin de vapor, cada componente tendremos que: Benceno: 40 mmHg ----- 100 % Tolueno: 40 mmHg ----- 100 % 25 mmHg ----- X 15 mmHg ----- X X = 63 % X = 37 % Estos resultados indican que el vapor es ms rico en el componente ms voltil, ya que el benceno aporta el 63 % a la presin total (podramos decir que el 63 % de las molculas gaseosas son de benceno) a pesar de que la solucin inicial el benceno era el componente minoritario. Cuando una solucin ideal est en equilibrio con su vapor, el componente ms voltil de la mezcla inicial ser mayoritario en el vapor.

C.- Ejercicios resueltos

Ejercicio N1: La presin de vapor sobre el agua pura a 120C es 1480 mmHg. Si se sigue la Ley de Raoult Que fraccin de etilenglicol debe agregarse al agua para reducir la presin de vapor de este solvente a 760 mmHg? Paso 1: Ordenar los datos. Soluto etilenglicol : no hay datos Solvente agua : PA = 1480 mmHg Solucin : PA = 760 mmHg Paso 2: Pregunta concreta determinar la fraccin molar de etilenglicol (XB) en una solucin cuya presin de vapor es 760 mmHg. Paso 3: Aplicamos la Ley de Raoult PA Paso 4: PA = PA XB

Clculo de la fraccin molar de etilenglicol (XB) 1480 mmHg 760 mmHg XB XB = (1480 mmHg) XB 1480 mmHg - 760 mmHg = 1480 mmHg = 0,486

Respuesta:

La fraccin molar de etilenglicol que se debe agregar al agua para que la solucin resultante presente una presin de vapor de 760 mmHg es de 0,486

Ejercicio N2: Calcular la reduccin en la presin de vapor causada por la adicin de 100 g de sacarosa (masa molar = 342) a 1000 g de agua. La presin de vapor de agua pura a 25C es 23,69 mmHg. Paso 1: Ordenar los datos. Soluto sacarosa : masa masa molar= = 100 g 342 g/mol

Solvente agua : PA = 23,69 mmHg masa = 1000 g masa molar= 18 g/mol Solucin : no hay datos.

Paso 2: Pregunta concreta determinar la disminucin de la presin de vapor ( PV) al adicionar 100 g de sacarosa a 1000 g de agua. Paso 3: Aplicamos la Ley de Raoult PV = PA XB

Paso 4: Necesitamos conocer la fraccin molar de soluto (XB), como conocemos las masas y las masa molar de cada componente, podemos determinar el nmero de moles de soluto y solvente. sacarosa:342 g ----- 1 mol 100 g ----- X X = 0,292 moles agua: 18 g ----- 1 mol 1000 g ----- X X = 55,556 moles

Por lo tanto, la fraccin molar es: (0,292 moles) XB = Paso 5: = 5,229 x 10 -3 (0,292 moles + 55,556 moles) Clculo de la disminucin de la presin de vapor. PV = (23,69 mmHg) (5,229 x 10-3) PV = 0,124 mmHg RESPUESTA: La disminucin de la presin de pavor que se produce al agregar 100 g de sacarosa a 1000 g de agua es de 0,125 mmHg. Ejercicio N3: La presin de vapor del agua pura a una temperatura de 25C es de 23,69 mmHg. Una solucin preparada con 5,5 g de glucosa en 50 g de agua tiene una presin de vapor de 23,42 mmHg. Suponiendo que la Ley de Raoult es vlida para esta solucin, determine la masa molar de glucosa. Paso 1: Ordenar los datos. Soluto glucosa : masa = 5,5 g masa molar = ? Solvente agua : masa = 50 g masa molar = 18 g/mol PA = 23,69 mmHg Solucin Paso 2: Paso 3: : PA = 23,42 mmHg

Pregunta concreta determinar la masa molar de glucosa Aplicamos la Ley de Raoult PA PA = PA XB

Paso 4:

Clculo de la fraccin molar de glucosa (XB) 23,42 mmHg XB XB = 23,69 mmHg = 0,011 = (23,69 mmHg) XB

23,69 mmHg -

23,69 mmHg - 23,42 mmHg

Paso 5: nA =

Calcular el nmero de moles de agua (nA). 50 g = 2,778 moles 18 g/mol Clculo del nmero de moles de glucosa (nB). nmero de moles soluto

Paso 6: XB =

nmero de moles de totales nB XB = nB + n A nB 0,011 = nB + 2,778 nB Paso 7: masa de glucosa nB = masa molar 5,5 g 0,031 moles masa molar masa molar = 177,42 g/mol Respuesta: La masa molar de glucosa es 177,42 (masa molar real de glucosa es 180) = = 0,031 moles Clculo de la masa molar de glucosa.

Ejercicio N4: A una temperatura de 26C, la presin de vapor del agua es 25,21 mmHg. Si a esta temperatura se prepara una solucin 2,32 molal de un compuesto no electrolito, no voltil. Determinar la presin de vapor de esta solucin suponiendo comportamiento ideal. Paso 1: Ordenar los datos. Soluto desconocido Solvente agua Solucin : no hay datos.

: PA = 25,21 mmHg : concentracin = 2,32 m

Paso 2: Pregunta concreta determinar la presin de vapor de la solucin (PA). Paso 3: Aplicamos la Ley de Raoult PA PA = PA XB

Paso 4: A partir de la molalidad podemos calcular la fraccin molar de soluto (XB) 2,32 molal significa que se disolvieron 2,32 moles de soluto en 1000 g de agua. Como la masa molar de agua es 18 g/mol, tenemos que: 18 g ----1 mol 1000 g ----- X X = 55,56 moles

Entonces tenemos 2,32 moles de soluto (nB) en 55,56 moles de solvente (nA), luego la fraccin molar de soluto ser: nmero de moles soluto XB = nmero de moles de totales nB XB = nB + n A 2,32 moles XB = 2,32 moles + 55,56 moles XB = 0,04 Paso 5: Ahora podemos aplicar la ecuacin de la Ley de Raoult. PA = PA XB - PA = (25,21 mmHg) (0,04) PA = 24,20 mmHg.

PA 25,21 mmHg Respuesta:

La presin de vapor de la solucin 2,32 molal es 24,20 mmHg.

Ejercicio N5: Una solucin de cloruro de calcio (CaCl2) fue preparada disolviendo 25 g de esta sal en 500 g de agua. Cul ser la presin de vapor de la solucin a 80C, sabiendo que a esta temperatura el cloruro de calcio se comporta como un electrolito fuerte y que la presin de vapor del agua es 355,10 mmHg (masa molar de cloruro de sodio es 111 g/mol y del agua es 18 g/mol). Paso 1: Ordenar los datos. Soluto CaCl2 : masa = 25 g masa molar = 111 g/mol

Solvente agua

: masa = 500 g masa molar = 18 g/mol PA = 355.10 mmHg : no hay datos

Solucin

Paso 2: Pregunta concreta determinar la presin de vapor de la solucin (PA). Paso 3: Aplicamos la Ley de Raoult PA = PA XA

Paso 4: A partir de la molalidad podemos calcular la fraccin molar de solvente (XA) Como la masa molar de agua es 18 g/mol y la masa molar de cloruro de calcio es 111 g/mol, tenemos que: Agua: 18 g ----1 mol 500 g ----- X X = 27,27 moles Cloruro de calcio: 111g ----1 mol 25 g ----- X X = 0,225 moles

Ahora podemos calcular la fraccin molar de solvente (XA) pero antes debemos considerar que el cloruro de calcio es un electrolito fuerte a esta temperatura, luego: CaCl2 Ca+2 + 2Cl-1

Por cada mol disuelto de cloruro de calcio se obtienen 3 moles de iones disueltos (1 mol de Ca+2 y 2 moles de Cl-1 ), entonces 1 mol de CaCl2 ------ 3 moles de iones 0,225 moles de CaCl2 ------ X X = 0,676 moles de iones Ahora podemos calcular la fraccin molar de solvente nmero de moles soluto XA = nmero de moles de totales nA XA = nA + n B 27,27 moles XA = 27,27 moles + 0,676 moles XA = 0,976

Paso 5: PA PA PA Respuesta:

Ahora podemos aplicar la ecuacin de la Ley de Raoult. = PA XA = (355,10 mmHg) (0,976) = 346,51 mmHg. La presin de vapor para la solucin es 346,51 mmHg.

D.- Ejercicios propuestos. 1) La presin de vapor del metanol puro es 159,76 mmHg. Determinar la fraccin molar de glicerol (soluto no electrlito y no voltil) necesario para disminuir la presin de vapor a 129,76 mmHg. (Respuesta = 0,188) 2) Una solucin contiene 8,3 g de una sustancia no electrolito y no voltil, disuelta en un mol de cloroformo (CHCl3), esta solucin tiene una presin de vapor de 510,79 mmHg. La presin de Vapor del cloroformo a esta temperatura es 525,79 mmHg. En base a esta informacin determine: a- La fraccin molar de soluto. (Respuesta = 0,0285) b- El nmero de moles de soluto disueltos. (Respuesta = 0,0294 moles) c- La masa molar de soluto. (Respuesta = 272,42 g/mol) 3) La presin de vapor del Benceno (C6H6) a 25C es 93,76 mmHg. Determine la presin de vapor de una solucin preparada disolviendo 56,4 g de un soluto no voltil (C20H42) en un kilogramo de Benceno. (Respuesta = 92,32 mmHg) 4) La presin de vapor del agua a 60C es 149,4 mmHg. Si Ud. desea preparar una solucin donde la presin de vapor disminuya a 140 mmHg. Determine la masa de glucosa (C6H12O6) que debe disolverse en 150 g de agua para lograr dicho efecto. (Respuesta = 95,76 g) 5) Se disuelven 0,3 moles de sulfato de sodio (Na2SO4), electrolito fuerte y no voltil, en 2 Kg de agua a 60C. Si la presin de vapor dl agua a esta temperatura es 149,4 mmHg. Determine la presin de vapor de la solucin resultante. (Respuesta 148,20 mmHg) II.- PROPIEDADES COLIGATIVAS N2: Aumento del punto de ebullicin. A.- Conceptos Bsicos: PUNTO DE EBULLICIN 1.- Definicin: Como hemos visto un lquido contenido en un recipiente abierto, sufre evaporacin. Si la temperatura es lo suficientemente alta, se forman dentro del lquido burbujas de vapor que ascendern a la superficie. Cuando sucede esto, se dice que el lquido hierve. Se ha demostrado experimentalmente que cuando este fenmeno sucede la presin de vapor del lquido iguala a la presin externa o atmosfrica que acta sobre la superficie del lquido. Por lo que el punto de ebullicin se define como: la temperatura a la cual la presin de vapor iguala a la presin externa o atmosfrica. 2.- Factores que afectan el punto de ebullicin.

Recuerda que el lquido se encuentra en su punto de ebullicin cuando la presin de vapor es igual a la presin externa o atmosfrica y hay formacin de vapor no solo en la superficie sino que en todo el lquido.

Los lquidos hierven a cualquier temperatura siempre que la presin externa que se ejerce sobre ellos sea igual a la presin de vapor correspondiente a dicha temperatura. El punto de ebullicin de un lquido depende de la presin externa a la cual est sometido.

Si la presin externa o atmosfrica es baja, se necesita poca energa para que la presin de vapor del lquido iguale a la presin externa, luego su punto de ebullicin es bajo Ejemplo: En las altas cumbres cordilleranas, la presin atmosfrica es baja, luego el agua hierve a una temperatura menor a 100C.

Si la presin externa o atmosfrica es alta se necesita ms energa para que la presin de vapor del lquido iguale la presin externa, luego su punto de ebullicin es alto. Ejemplo: A nivel del mar, la presin atmosfrica es alta, luego el agua hierve a 100C.

B.- AUMENTO DEL PUNTO DE EBULLICIN. Ya hemos visto que la presin de vapor de un lquido aumenta al aumentar la temperatura y que el lquido hierve cuando su presin de vapor iguala a la presin externa o atmosfrica que se ejerce sobre su superficie. Debido a que los solutos No voltiles disminuyen la presin de vapor de la solucin, se requiere una temperatura ms elevada para que la solucin hierva. Las soluciones de solutos no voltiles, presentan puntos de ebullicin superiores a los puntos de ebullicin de los solventes puros. Mientras ms concentradas sean las soluciones mayor son los puntos de ebullicin de estas. El aumento en el punto de ebullicin es proporcional al nmero de partculas de soluto disueltas en un solvente.

Como vemos en la siguiente tabla disolveremos diferentes cantidades de soluto en 1000 g de agua a una presin externa de 1 atmsfera. Nmero de moles de soluto, disueltos en 1 Kg de agua 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 Punto de ebullicin solucin (C) 100,26 100,52 100,78 101,04 101,30 101,56 101,82 102,08 102,34 102,60 Punto de ebullicin agua pura (C) 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 Aumento del punto de ebullicin (C) 0,26 0,52 0,78 1,04 1,30 1,56 1,82 2,08 2,34 2,60

Como vemos en la tabla, el aumento en el punto de ebullicin es directamente proporcional al nmero de partculas de soluto disueltas en una masa fija de solvente, ya sabemos que la molalidad expresa el nmero de moles que se disuelven en 1000 g de solvente, lo que representa una masa fija de solvente. As, el ascenso del punto de ebullicin es proporcional a la molalidad. Este fenmeno queda establecido por las siguientes ecuaciones: Teb = Teb Teb = Keb m - Teb Ecuacin 1 Ecuacin 2

Donde: Teb = Ascenso del punto de ebullicin. Teb = Temperatura de ebullicin de la solucin. Teb = Temperatura de ebullicin del solvente puro. Keb = Constante molal de la elevacin del punto de ebullicin o constante ebulloscpica. m = molalidad (nmero de moles de soluto / 1000 g de solvente) La magnitud de Keb, denominada constante molal de elevacin del punto de ebullicin o constante ebulloscpica, depende solo del solvente y representa el aumento del punto de ebullicin cuando un mol de un soluto no electrolito no voltil se disuelve en 1000 g de solvente. Innumerables experimentos han demostrado que cuando un mol de un soluto no electrlito no voltil se disuelve en 1000 g de agua, el punto de ebullicin del agua aumenta en 0,52 C. Este valor es conocido como constante molal de elevacin del punto de ebullicin o constante ebulloscpica del agua y sus unidades son C/molal. A continuacin se sealan para algunas solventes sus puntos de ebullicin normales y sus constantes ebulloscpicas. Solvente Agua Benceno Tetracloruro de carbono Etanol Cloroformo Punto de ebullicin normal (C) 100,00 80,10 76,80 78,40 61,20 Constante ebulloscpica (C/molal) 0,52 2,53 5,02 1,22 3,63

Para el agua la constante ebulloscpica es 0,52 C/molal, por consiguiente, una solucin acuosa 1 molal de sacarosa o de cualquier otro soluto no voltil hervir a una temperatura de 100,52 C. Es importante hacer notar que la elevacin del punto de ebullicin es proporcional a la cantidad de partculas de soluto presentes en determinada cantidad de solvente C.- Ejercicios resueltos

Ejercicio N1: Calcular el punto de ebullicin de una solucin de 100 g de anticongelante etilenglicol (C2H6O2) en 900 g de agua (Keb = 0,52 C/m). Paso 1: Ordenar los datos. Soluto etilenglicol : masa = 100 g masa molar= 62 g/mol (derivada de la formula C2H6O2) Solvente agua: masa = 900 g

masa molar=18 g/mol Keb=0,52 C/m Teb=100 C Solucin : no hay datos

Paso 2: Pregunta concreta determinar el punto de ebullicin de la solucin (Teb) Paso 3: Aplicamos las ecuaciones: Teb = Teb Teb = Keb m - Teb Ecuacin 1 Ecuacin 2

Para poder obtener la temperatura de ebullicin de la solucin necesitamos la ecuacin 1, pero como no tenemos Teb (ascenso de la temperatura de ebullicin), necesitamos obtenerlo de ecuacin 2. Paso 4: Para poder utilizar ecuacin 2 necesitamos la molalidad de la solucin que podemos calcular a partir de los siguientes datos: Moles de soluto : 62 g ----- 1 mol 100 g ----- X X = 1,613 moles de soluto Molalidad : 1,613 moles ----- 900 g de solvente X ----- 1000 g de solvente X = 1,792 molal

La solucin tiene una concentracin molal de 1,792 Paso 5: Aplicando ecuacin 2, tenemos:

Teb = Keb m Teb = (0,52 C/molal) (1,792 molal) Teb = 0,9319 C Paso 6: Aplicando ecuacin 1, tenemos:

Teb = Teb - Teb 0,9319 C = Teb - 100 C Teb = 100,9319 C

Respuesta:

La temperatura de ebullicin de la solucin es 100,9319 C

Ejercicio N2: Qu concentracin molal de sacarosa en agua se necesita para elevar su punto de ebullicin en 1,3 C (Keb = 0,52 C/m y temperatura de ebullicin del agua 100C). Paso 1: Ordenar los datos. Soluto sacarosa : no hay datos Solvente agua Solucin Paso 2: Paso 3: : Keb = 0,52 C/m Teb = 100 C : Teb = 1,3 C

Pregunta concreta determinar la molalidad de la sacarosa. Aplicamos las ecuaciones. Teb = Teb Teb = Keb m - Teb Ecuacin 1 Ecuacin 2

Para poder obtener la molalidad basta con aplicar la ecuacin 2. Paso 4: Aplicando la ecuacin 2.

Teb = Keb m 1,3 C = (0,52 C/molal) m m = 2,5 molal RESPUESTA: La molalidad de esta solucin es de 2,5.

Ejercicio N3: Se disuelven 0,572 g de resorcina en 19,31 g de agua y la solucin hierve a 100,14C. Calcular la masa molar de resorcina, Keb del agua es 0,52 C/m. Paso 1: Ordenar los datos. Soluto resorcina : masa = 0,572 g

Solvente agua : masa = masa molar Keb = Teb = Solucin Paso 2: Paso 3: : Teb

19,31 g = 18 g/mol 0,52 C/m 100,00 C

= 100,14 C

Pregunta concreta determinar la masa molar de resorcina Aplicamos las ecuaciones Teb = Teb - Teb Ecuacin 1

Teb = Keb m

Ecuacin 2

Para poder calcular la masa molar del soluto necesitamos saber cual es la masa de un mol de molculas de resorcina. Luego necesitamos saber que molalidad tiene la solucin. Utilizamos entonces la ecuacin 1 para determinar el aumento del punto de ebullicin y la ecuacin 2 para calcular la molalidad. Paso 4: Clculo de la molalidad Teb = Teb - Teb Teb = 100,14 C - 100,00 C Teb = 0,14 C Teb = Keb m 0,14 C = (0,52 C/molal) m m = 0,269 molal Esto significa que 0,269 moles de soluto (resorcina) se disolvieron en 1000 g de solvente (agua) Paso 5: Clculo de moles de resorcina presentes en 19,31 g de agua.

0,269 moles de resorcina ------ 1000 g de agua X ------ 19,31 g de agua X = 0,005194 moles de resorcina. Paso 6: Clculo de la masa molar.

masa de resorcina nresorcina = masa molar 5,194 x 10-3 moles masa molar Respuesta: 0,572 g = masa molar

= 110,12 g/mol

La masa molar de resorcina es 110,12.

Ejercicio N4: Si se disuelven 5,65 g de C16H34 en 100 g de benzol, se observa una elevacin en el punto de ebullicin del benzol de 0,66 C. En base a estos datos calcule Keb del benzol. Paso 1: Ordenar los datos. Soluto C16H34 formula) Solvente benzol : masa = 100 g Solucin : Teb = 0,66 C : masa = 5,65 g masa molar = 226 g/mol (derivada de la

Paso 2: Pregunta concreta determinar la constante ebulloscpica del benzol (Keb).

Paso 3:

Aplicamos las ecuaciones: Teb = Teb Teb = Keb m - Teb Ecuacin 1 Ecuacin 2

Con la ecuacin 2 podemos calcular Keb pero antes debemos conocer cual es la molalidad de la solucin. Paso 4: Calculo de la molalidad de la solucin (m).

Moles de soluto: 226 g ------ 1 mol 5,65 g ------ X X = 0,025 moles Molalidad de la solucin: solvente (benzol) 0,025 moles de soluto ------- 100 g de X ------- 1000 g de solvente X = 0,25 molal Paso 5: Aplicando la ecuacin 2, tenemos:

Teb = Keb m 0,66 C = Keb (0,25 molal) Keb = 2,64 C/molal Respuesta: La constante ebulliscpica del benzol es 2,64 C/molal

Ejercicio N5: Cul es el punto de ebullicin de 100 g de una solucin acuosa de urea al 20 % en peso, si la masa molar de urea es 60 g/mol. (Keb = 0,52 C/molal) Paso 1: Ordenar los datos. Soluto urea Solvente agua : masa molar = 60 g/mol : Teb = 100 C masa molar = 18 g/mol Keb = 0,52 C/molal : concentracin = 20 % p/p masa = 100 g

Solucin

Paso 2: Pregunta concreta determinar el punto de ebullicin de la solucin (Teb). Paso 3: Aplicamos las ecuaciones:

Teb = Teb Teb = Keb m

- Teb

Ecuacin 1 Ecuacin 2

Para poder calcular la temperatura de ebullicin de la solucin (Teb) necesitamos la ecuacin 1, pero para ello debemos conocer el aumento de la temperatura de ebullicin ( Teb) que obtenemos de la ecuacin 2 conociendo la molalidad. Paso 4: Calculo de la molalidad (m).

Necesitamos conocer la molalidad de la solucin, la cual podemos obtener a partir de el dato de concentracin (20 %en peso). 20 % p/p que 20 g de soluto hay en 100 g de solucin o 20 g de soluto estn disueltos en 80 g de solvente, entonces: Moles de soluto: 60 g ------ 1 mol 20 g ------ X X = 0,333 moles de soluto Molalidad: 0,333 moles de soluto ------- 80 g de solvente X ------- 1000 g de solvente X = 4,167 molal Paso 5: Clculo del ascenso del punto de ebullicin.

Teb = Keb m Teb = (0,52 C/molal) (4,167 molal) Teb = 2,166 C Paso 6: Clculo de la temperatura de ebullicin de la solucin. Teb - Teb Teb - 100,0 C 102,166 C

Teb = 2,166 C = Teb = Respuesta:

La temperatura de ebullicin de la solucin es 102,166 C.

D.- Ejercicios propuestos. 1) Determine la masa molar de un compuesto no electrolito sabiendo que al disolver 384 g de este compuesto en 500 g de benceno, se observ una temperatura de ebullicin de la solucin de 85,1 C. (Benceno: Keb = 2,53 C/molal y punto de ebullicin 80,1 C) (Respuesta = 388,66 g/mol) 2) Cuantos gramos de glucosa (masa molar 180 g/mol) son necesarios disolver en 1000 g de agua para que la temperatura de ebullicin del agua se eleve en 3 C. (Agua: temperatura de ebullicin 100 C y Keb = 0,52 C/molal ) (Respuesta = 1038,46 g) 3) Determine la constante ebulloscpica de un solvente, si al disolver 100 g de urea (masa molar 60 g/mol) en 250 g de este solvente, ste incrementa su temperatura de ebullicin en 2,1 C.

(Respuesta = 0,315 C/molal) 4) Si 40 g de un compuesto C6H10O5 se disuelven en 500 g de agua, determine el punto de ebullicin de esta solucin. (Agua: temperatura de ebullicin 100 C y Keb = 0,52 C/molal ) (Respuesta = 100,26 C) 5) Si al disolver 20 g de urea (masa molar 60 g/mol) en 200 g de solvente se observa que el punto de ebullicin de la solucin es de 90 C, determine el punto de ebullicin de un solvente puro cuya constante ebulloscpica es 0,61 C/molal, (Respuesta = 88,98 C). III.- PROPIEDADES COLIGATIVAS N3: Descenso del punto de congelacin. A.- Conceptos Bsicos: Punto de congelacin 1.- Definicin: La transformacin de un lquido a slido se llama Congelacin, y el proceso inverso se llama Fusin.

Congelacin LQUIDO Fusin SLIDO

En otras palabras: El PUNTO DE CONGELACIN de un lquido corresponde a la temperatura en la cual las molculas de un compuesto (como por ejemplo el agua) pasan del estado lquido al estado slido. Este fenmeno se debe a la agrupacin de las molculas, las cuales se van acercando paulatinamente disminuyendo el espacio intermolecular que las separa hasta que la distancia sea tal que se forma el slido. Este acercamiento se debe bsicamente a que el movimiento molecular se va haciendo menor debido a la disminucin de la temperatura lo que provoca que la energa cintica de las molculas sea menor. Por lo tanto, como la energa calrica del ambiente (medida por la temperatura) no es lo suficientemente alta como para contrarrestar la atraccin entre las molculas, ellas tienden entonces a agruparse y por lo tanto congelar. B.- Descenso del punto de congelacin. Si se disuelve un soluto no voltil en un lquido (solvente), se observa experimentalmente un descenso en el punto de congelacin.

Por lo cual, podemos decir, que las soluciones congelan a temperaturas inferiores a las del solvente puro Este hecho es una consecuencia de la disminucin de la presin de vapor ocasionado por dicho soluto Esto se explica mediante el hecho que en el punto de congelacin de la solucin la presin de vapor del slido debe ser igual a la presin de vapor del lquido con el que est en equilibrio Pero como la solucin a bajado su presin de vapor (con respecto al lquido puro) el slido deber formarse a una temperatura inferior

La diferencia entre los puntos de congelacin del solvente puro y la solucin se designa por Tc y se conoce con el nombre de DESCENSO DEL PUNTO DE CONGELACIN o descenso crioscpico. Se ha podido demostrar que el descenso del punto de congelacin es proporcional a la concentracin molal del soluto. Este fenmeno queda establecido por las siguientes ecuaciones: Tc Tc Donde: Tc Tc Tc Kc m = Tc - Tc Ecuacin 1 Ecuacin 2

= Kc m

= = = = =

Descenso del punto de congelacin Temperatura de congelacin de la solucin. Temperatura de congelacin del solvente puro. Constante molal del descenso del punto de congelacin. molalidad.

Al igual que la constante ebulloscpica (Keb), la constante crioscpica (Kc) representa el descenso en el punto de congelacin para soluciones de concentracin 1 molal.

Por lo que debemos concluir que la magnitud de Tc no slo depende de la concentracin molal de la solucin, sino tambin de la naturaleza del solvente, ya que el valor de la constante es diferente para cada uno de ellos. A continuacin se sealan para algunas solventes sus constantes crioscpicas. Solvente Agua Benceno Etanol cido actico Ciclohexano Alcanfor Naftaleno Fenol cido frmico Benzofenona Difenilanina Nitrobenceno Constante crioscpica (C/molal) 1,86 5,12 1,99 3,90 20,00 37,70 6,90 7,27 2,77 9,80 8,60 7,00

Para el agua la constante crioscpica es 1,86 C/molal, por consiguiente, una solucin acuosa 1 molal de cualquier soluto se congelar a una temperatura de -1,86 C. Nota: Recuerde que en el caso de la elevacin del punto de ebullicin se requiere que el soluto sea no voltil, aqu no hay tal restriccin. En el caso del punto de congelacin se puede agregar un solvente voltil e igualmente se observa una disminucin en el punto de congelacin.

C.- Ejercicios resueltos Ejercicio N1: Calcular el punto de congelacin de una solucin de 100g de anticongelante etilenglicol (C2H6O2), en 900 g de agua (Kc = 1,86 C/molal) Paso 1: Ordenar los datos. Soluto etilenglicol : masa = 100 g masa molar = 62 g/mol Solvente agua : masa = 900 g Tc = 0 C Kc = 1,86 C/molal Solucin : sin datos Paso 2: Pregunta concreta Calcular el punto de congelacin de una solucin de etilenglicol. Paso 3: Aplicamos ecuaciones: Tc Tc = Tc - Tc Ecuacin 1 Ecuacin 2

= Kc m

Para poder obtener la temperatura de congelacin de la solucin necesitamos la ecuacin 1, pero como no tenemos Tc (ascenso de la temperatura de ebullicin), necesitamos obtenerlo de ecuacin 2. Paso 4: Para poder utilizar ecuacin 2 necesitamos la molalidad de la solucin que podemos calcular a partir de los siguientes datos: Moles de soluto : 62 g ----- 1 mol 100 g ----- X X = 1,61 moles de soluto Molalidad : 1,61 moles ----- 900 g de solvente X ----- 1000 g de solvente X = 1,79 molal

La solucin tiene una concentracin molal de 1,79 Paso 5: Tc Tc Tc Paso 6: Tc 3,33 C Tc Respuesta: = Tc - Tc = 0 - Tc = - 3,33 C Aplicando ecuacin 2, tenemos: = Kc m = (1,86 C/molal) (1,79 molal) = 3,33 C Aplicando ecuacin 1, tenemos:

La temperatura de ebullicin de la solucin es 3.33 C bajo cero.

Ejercicio N2: El alcanfor, C10H16O, se congela a 179,8 C (Kc = 40 C/molal). Cuando se disuelven 0,816 g de sustancia orgnica de masa molar desconocida en 22,01 g de alcanfor lquido, el punto de congelacin de la mezcla es 176,7 C Cual es el peso molecular aproximado del soluto? Paso 1: Ordenar los datos. Soluto : masa = 0,186 g Tc Solucin : Tc : Kc = 40,0 C/m = 179,8 C = 176,7 C

Solvente alcanfor

Paso 2: Pregunta concreta determinar la masa molar del soluto desconocido. Paso 3: Aplicamos ecuaciones. Tc Tc = Tc - Tc Ecuacin 1 Ecuacin 2

= Kc m

Para poder obtener la masa molar necesitamos conocer la molalidad de la solucin. Con la ecuacin 1 podemos determinar el descenso de la temperatura de congelacin y luego con la ecuacin 2 podemos conocer la molalidad de la solucin. Paso 4: Aplicando ecuacin 1, tenemos Tc Tc Tc Paso 5: = Tc - Tc = 179,8 C = 3,1 C

176,7 C Aplicando ecuacin 2, tenemos:

T c = Kc m 3,1 C = (40 C/molal) m m = 0,0775 molal Paso 6: Calculo de la masa molar.

En base a la molalidad podemos saber cuantos moles corresponden a 0,186 g de soluto desconocido. 0,0775 moles de soluto ------- 1000 g de solvente X ------- 22,01 g de solvente X = 1,7058 x 10-3 moles de soluto Por lo tanto: 0,186 g de soluto --------- 1,7058 x 10-3 moles de soluto X -------- 1 mol X = 109 g RESPUESTA: La masa molar del soluto es de 109.

Ejercicio N3: Se disuelven 10 g de naftaleno en 50 mL de Benceno (d = 0,88 g/mL) Cual es el punto de congelacin de esta solucin, sabiendo que la masa molar de naftaleno es 128 g/mol? (benceno: Kc = 5,12 C/molal y Tc = 5,5 C) Paso 1: Ordenar los datos. Soluto naftaleno : masa masa molar = Solvente benceno densidad Kc Tc Solucin : = = = = 10 g 128 g/mol 50 mL

Volumen = 0,88 g/mL 5,12 C/m 5,5 C

: no hay datos

Paso 2: Pregunta concreta determinar el punto de congelacin de la solucin. Paso 3: Aplicamos las ecuaciones

Tc Tc

= Tc - Tc

Ecuacin 1 Ecuacin 2

= Kc m

Nos piden calcular punto de congelacin de la solucin, para lo cual necesitamos conocer el descenso en el punto de congelacin, por lo tanto, a partir de la ecuacin 2 obtemos el descenso en el punto de congelacin y luego aplicamos la ecuacin 1 para determinar el punto de congelacin de la solucin. Paso 4: Para poder conocer el descenso en el punto de congelacin debemos calcular la molalidad de la solucin. a.- Primero calcularemos los moles de soluto que tenemos: 128 g ------ 1 mol 10 g ------ X X = 0,08 moles b.- Luego calculamos la masa de solvente (por medio de la densidad) masa d = Volumen masa 0,88 g/mL masa = 44 g c.- Calculamos la molalidad 0,08 moles de soluto -------- 44 g de solvente X -------- 1000 g de solvente X = 1,82 moles Por lo tanto, la molalidad de la solucin es 1,82 Paso 5: Clculo del descenso del punto de congelacin de la solucin. Tc Tc Tc Paso 6: = Kc m = (5,12 C/molal) (1,82 molal) = 9,32 C = 50 mL

Clculo del punto de congelacin de la solucin. Tc = Tc - Tc 9,32 C = 5,5 C Tc Tc = - 3,82 C

Respuesta:

El punto de congelacin de la solucin es 3,82 C bajo cero.

Ejercicio N4: Una disolucin acuosa contiene el aminocido glicina (NH2CH2COOH). Suponiendo que este aminocido no ioniza, calcule la molalidad de la disolucin si se congela a -1,1 C. (agua: constante crioscpica 1,86 C/molal; punto de congelacin 0 C)

Paso 1:

Ordenar los datos.

Soluto glicina :no haydatos Solvente agua Solucin Paso 2: Paso 3: : Kc = 1,86 C/m Tc = 0 C : Tc = -1,1 C

Pregunta concreta determinar la molalidad de la solucin. Aplicamos las ecuaciones Tc Tc = Tc - Tc Ecuacin 1 Ecuacin 2

= Kc m

Como necesitamos la molalidad de la solucin podramos utilizar la ecuacin 2, pero para ello necesitamos conocer el descenso del punto de congelacin que podemos obtener de la ecuacin 1. Paso 4: Tc Tc Tc Paso 5: Calculo del descenso del punto de congelacin. = Tc - Tc = 0 C - (-1,1 C) = 1,1 C Calculo de la molalidad de la disolucin

Tc = Kc m 1,1 C = (1,86 C/molal) m m = 0,59 molal Respuesta: La molalidad de la disolucin es 0,59.

D.- Ejercicios propuestos. 1) Calcular el punto de congelacin de una solucin acuosa al 1,26 % p/p de un compuesto no electrolito.(agua: Kc = 1,86 C/molal y Tc =0 C; masa molar de soluto 51g/mol ) (Respuesta = -0,465C) 2) Calcule el peso molecular de un no electrolito si el agua se congela a -0,50 C cuando en 20 g de ella se disuelven 12 g de soluto. (Agua: temperatura de congelacin 0 C y constante crioscpica 1,86 C/molal ) (Respuesta = 2232 g/mol)

3) Cual ser el punto de congelacin de una solucin que contiene 17,25 g de cido ctrico (C6H8O7) disueltos en 250 g de agua. (Agua: temperatura de congelacin 0 C y constante crioscpica 1,86 C/molal ) (Respuesta = -0,668 C) 4) A 100 mL de agua se agregan 50 mL de alcohol (masa molar 46 y densidad 0,7 g/mL) Cual ser el punto de congelacin de esta mezcla. (Agua: temperatura de congelacin 0 C y constante crioscpica 1,86 C/molal ) (Respuesta = 14,13 C) 5) Si se disuelven 3,96 g de cido benzoico en 80,6 g de benceno y la solucin se congela a -4,47 C. Hallar el peso molecular aproximado del cido benzoico. (Benceno: temperatura de congelacin 5,5 C y constante crioscpica 5,12 C/molal) (Respuesta = 244,3 g/mol).

IV.- PROPIEDADES COLIGATIVAS N4: Presin Osmtica. A.- Conceptos Bsicos: presin osmtica 1.- Definicin: Ciertos materiales como el celofn o bien ciertas estructuras complejas como las membranas de los sistemas biolgicos son SEMIPERMEABLES, es decir, cuando estn en contacto con la solucin permiten el paso de algunas molculas, pero no de otras. Generalmente, estas membranas, permiten el paso de pequeas molculas de solvente (ejemplo el agua), pero bloquean el paso de molculas o iones de soluto de mayor tamao. Este carcter semipermeable se debe a la presencia de pequeos canales o poros en su estructura membranosa Consideremos una situacin en la que slo las molculas de disolvente pueden pasar a travs de la membrana. Si esta se coloca entre dos soluciones de concentracin diferente, las molculas de disolvente se mueven en ambas direcciones a travs de la membrana. Solucin A Solucin B

La concentracin de solvente es menor La concentracin de solvente es ms elevada en la solucin que tiene ms soluto en la solucin que tiene menos soluto (solucin ms concemtrada*) (solucin menos concentrada*)

A

B La velocidad de paso del solvente de la solucin menos concentrada a la ms concentrada, es mayor que la velocidad en la direccin opuesta.

Por ltimo trmino hay un movimiento neto de molculas de solvente de la solucin menos concentrada hacia la ms concentrada OSMOSIS: Movimiento neto de solvente desde la solucin menos concentrada hacia la solucin ms concentrada

*Recuerde que: Los trminos de solucin ms o menos concentrada estn referidos a la cantidad de soluto (ms o menos soluto). En la siguiente figura se muestran dos soluciones separadas por una membrana semipermeable. A B El solvente se mueve de B hacia A, como si las soluciones tendieran a lograr concentraciones iguales. Al cabo de un tiempo los niveles del lquido (volumen) en las dos ramas son desiguales.

Solucin concentrada

Solucin diluida

Membrana semipermeable

A

B La diferencia de presin resultante de las alturas desiguales del lquido en las dos ramas llega a ser tan grande que el flujo de lquido cesa.

A

B

Presin aplicada, detiene la Osmosis

Si aplicamos una presin sobre el brazo izquierdo del codo, como se muestra en la prxima figura, podramos detener el flujo neto de solvente. La presin aplicada sobre el brazo de la izquierda del aparato detiene el movimiento neto del solvente desde el lado derecho de la membrana

Esta presin aplicada se conoce como Presin Osmtica ( ) y es la presin requerida para detener la osmosis; esta presin depende de la temperatura y de la concentracin de la solucin. 2.- Factores que afectan la Presin Osmtica. La presin osmtica obedece a una ley similar a la de los gases ideales. Vant Hoff fue el primer cientfico que analiz estos hechos, los cuales se expresan en la siguiente ecuacin, conocida como ecuacin de Vant Hoff: nRT Donde: V R n T = V

= = = = =

Presin Osmtica (atm) Volumen de la solucin (L) Constante de los gases ideales (0,082 L atm/ K mol) Nmero de moles de soluto Temperatura (K)

De acuerdo a la ecuacin de Vant Hoff, se observa que a temperatura constante la presin osmtica solo depende de la concentracin de partculas y no de la naturaleza del soluto, de ah que la presin osmtica es una propiedad coligativa de una solucin. Si el volumen de la solucin fuera un litro, entonces: n = Molaridad*, formularse como: V por lo tanto, nuestra relacin puede

=MRT *Cuando las soluciones son muy diluidas (menores a 0,1 M) se puede considerar que la Molaridad es igual a la Molalidad.

B.- PRESIN OSMTICA. Las soluciones se pueden clasificar entre si respecto de su presin osmtica en: Caso 1 Solucin A Concentracin 0,01 molal Solucin B Concentracin 0,01 molal

membrana semipermeable a) Ambas soluciones tienen la misma concentracin, a una temperatura dada, luego podemos decir que no se presenta el fenmeno de Osmosis. b) Se puede concluir, entonces, que ambas soluciones tiene igual Presin Osmtica. c) Cuando dos soluciones tienen igual Presin Osmtica se dice que son ISOTNICAS o ISOOSMTICA entre s (iso = igual; osmtica = presin osmo; tnica = concentracin). Caso 2 Solucin A Concentracin 0,02 molal Solucin B Concentracin 0,01 molal

membrana semipermeable

a) La solucin A tiene mayor concentracin que la solucin B, se dice entonces, que la solucin A es HIPERTNICA con respecto a la solucin B. b) Tambin se puede decir que la solucin B es HIPOTNICA con respecto a la solucin A. c) Como la solucin B es hipotnica, con respecto a la solucin A, genera una menor presin osmtica, ya que tiene menos partculas en solucin, por lo tanto, se puede decir que la solucin B es HIPOOSMTICA con respecto a la solucin A. d) Como la solucin A es HIPERTNICA, con respecto a la solucin B, genera una mayor presin osmtica, ya que tiene mayor nmero de partculas en solucin, luego se dice que es HIPEROSMTICA con respecto a la solucin B. En resumen: Solucin A Concentrada Mayor nmero de partculas Solucin B Diluda Menor nmero de partculas

disueltas Hipertnica Gran presin osmtica Hiperosmtica

disueltas Hipotnica Pequea presin osmtica Hipoosmtica

La smosis juega un papel importante en los sistemas vivos. Por ejemplo, las membranas de los glbulos rojos son semipermeables. Si se colocan estas clulas en una solucin hipertnica respecto a la solucin intracelular se provoca que el agua salga de la clula, como se muestra en la figura. Esto causa que la clula se arrugue, y ocurre el proceso que se conoce como crenacin. Si se colocan estas clulas en una solucin hipotnica respecto al lquido intracelular se ocasiona que el agua penetre en la clula. Esto causa la ruptura de la clula, proceso que se conoce como hemlisis. A las personas que necesitan el reemplazo de los fluidos corporales nutrientes, y que no pueden ser tomados por va oral, se les administran soluciones por infusin intravenosa, la cual provee los nutrientes directamente al interior de las venas. Para evitar crenacin o hemlisis de los glbulos rojos, las soluciones deben ser isotnicas con los lquidos en el interior de las clulas. Ejemplo: La presin osmtica promedio de la sangre es 7,7 atm a 25 C. Qu concentracin de glucosa, C6H12C6 ser isotnica con la sangre? Solucin: M = RT =MRT 7,7 atm = = 0,31 molar (0,082 L atm/K mol)(298 K)

En condiciones clnicas, la concentracin de las soluciones se expresan generalmente en porcentajes en peso. El porcentaje en peso de una solucin de glucosa 0,31 M es 5,3 %. Hay otros ejemplos interesantes de smosis. Un pepino colocado en una salmuera concentrada pierde agua por smosis y se arruga para convertirse en un pepinillo. Una zanahoria que se hace flcida al perder agua a la atmsfera, puede recuperla por smosis si se coloca en agua y as recobra su firmeza. Las personas que comen demasiada sal en los alimentos sufren la retencin de agua en las clulas de los tejidos debido a la smosis. La hinchazn que resulta se denomina edema. El movimiento del agua del suelo hacia el interior de las races de las plantas y posteriormente hacia sus rganos superiores se debe, al menos una parte, a la smosis. La conservacin de la carne mediante salado y de las frutas al cubrirlas de azcar, las protege contra la accin bacteriana. A travs del proceso de smosis, una bacteria que se encuentre en la carne salada o en la fruta caramelizada pierde agua, se encoge y muere. Durante el proceso de smosis, el agua se mueve de un rea de alta concentracin de agua (concentracin baja de soluto) hacia un rea de baja concentracin de agua (alta concentracin de soluto). El movimiento de una sustancia de una zona donde su concentracin es elevada a otra donde es baja, es espontneo. Las clulas biolgicas transportan no solamente agua, sino tambin otros materiales seleccionados a travs de sus membranas. Esto permite la entrada de nutrientes y la eliminacin de materiales de desecho. En algunos casos, las sustancias deben moverse de un rea de baja concentracin a una de concentracin elevada. Este movimiento se llama transporte activo. Este proceso no es espontneo y por tanto requiere gasto de energa por las clulas. C.- Ejercicios resueltos Ejercicio N1: Calcular el valor de la presin osmtica que corresponde a una solucin que contiene 2 moles de soluto en un litro de solucin a una temperatura de 17 C. Paso 1: Ordenar los datos.

Soluto Solvente Solucin

: masa

= 2 moles

: no hay datos : volumen =1L temperatura = 17 C

Paso 2: Pregunta concreta determinar la presin osmtica de la solucin ( ). Paso 3: Aplicamos las ecuaciones: nRT = V = MRT

Ecuacin 1 Ecuacin 2

Si analizamos los datos estos nos dicen que tenemos 2 moles de soluto por un litro de solucin, entonces la molaridad es 2, esto nos permite utilizar la ecuacin 2 directamente. El nico detalle que tenemos que tener encuenta es que la temperatura la entregan en grados Celcius y la necesitamos en grados Kelvin. Paso 4: Conversin de unidades.

T(K) = T(C) + 273,15 T(K) = 17 + 273,15 T(K) = 290,15 Paso 5: Clculo de la presin osmtica de la solucin ( ). Respuesta: = MRT = (2 mol/L)(0,082 atm L/mol K)(290,15 K) = 47,585 atm

La presin osmtica de la solucin es 47,585 atm.

Ejercicio N2: Qu masa de anilina habra que disolver en agua para tener 200 mL de una solucin cuya presin osmtica, a 18 C, es de 750 mmHg; sabiendo que la masa molar de la anilina es 93,12 g/mol. Paso 1: Ordenar los datos. Soluto anilina Solvente agua Solucin : masa molar = 93,12 g/mol : no hay datos : volumen = 200 mL temperatura = 18 C presin osmtica = 750 mmHg

Paso 2: Paso 3:

Pregunta concreta determinar la masa en gramos de anilina. Aplicamos las ecuaciones: nRT

= V = MRT

Ecuacin 1 Ecuacin 2

Ambas ecuaciones podran ser usadas para calcular el nmero de moles de anilina necesarios para preparar la solucin, sin embargo, como en los datos nos dan el volumen de la solucin sera ms conveniente utilizar la ecuacin 1. No olvidar convertir las unidades de: presin en atmsferas, volumen a litros y temperatura a grados Kelvin. Paso 4: Conversin de unidades. T(K) = T(C) + 273,15 T(K) = 18 + 273,15 T(K) = 291,15 1000 mL ------- 1 L 200 mL ------- X X = 0,2 L 760 mmHg ------- 1 atm 750 mmHg ------- X X = 0,987 atm

Temperatura Volumen Presin

Paso 5:

Clculo de los moles de anilina existente en la solucin (n). nRT = V n (0,082 atm L/mol K) (291,15 K) = 0,2 L

0,987 atm n

= 0,0083 moles

Paso 6: Transformando los moles a masa (g) 93,12 g ------ 1 mol X ------ 0,0083 moles X = 0,7699 g Respuesta: La masa de anilina es 0,7699 g.

Ejercicio N3: Cuantos gramos de sacarosa C12H22O11 debern disolverse por litro de agua para obtener una solucin isoosmtica con otra de urea CO(NH2)2 que contiene 80 g de soluto por litro de solucin a 25 C. Paso 1: Ordenar los datos. : = Solucin 2 no hay datos Soluto urea : 80 g 342 g/mol masa molar = volumen =1L =

Solucin 1 Soluto sacarosa masa masa molar = 60 g/mol Solvente agua: volumen = 1 L no hay datos Solucin : volumen =1L

Solvente agua: Solucin : volumen

temperatura = 25 C

25 C

temperatura =

Paso 2: Pregunta concreta determinar la masa de sacarosa para tener una solucin isoosmtica con la solucin de urea. Paso 3: Aplicamos las ecuaciones: nRT = V = MRT Ecuacin 2 Ecuacin 1

Nos piden calcular la masa de sacarosa necesaria para obtener una solucin isoosmtica con una solucin de urea dada. Que dos soluciones sean isoosmtica entre s significa que tienen igual presin osmtica, es decir poseen igual concentracin. Por lo tanto, no es necesario calcular la presin osmtica, pues conociendo la concentracin de la solucin de urea conocemos la concentracin de la solucin de sacarosa requerida. Paso 4: Determinamos la concentracin de la solucin de urea.

60 g ------ 1 mol 80 g ------ X X = 1,33 moles Como los 80 g (1,33 moles) estn disueltos en un litro, nuestra solucin es 1,33 M en urea. Paso 5: Clculo de la masa de sacarosa.

Como la solucin de urea es 1,33 M, la solucin de sacarosa tambin es 1,33 M (soluciones isoosmticas entre s). Entonces necesitamos 1,33 moles de sacarosa por un litro de solucin, por lo tanto, slo nos basta con transformar los moles de sacarosa a masa. 342 g ------ 1 mol X ------ 1,33 moles X = 454,86 g Respuesta: La masa de sacarosa requerida para tener una solucin isoosmtica con una solucin de urea dada es 454,86 g.

Ejercicio N4: Se midi la presin osmtica de una solucin acuosa de cierta protena a fin de determinar su masa molar. La solucin contena 3,50 mg de protena disueltos en agua suficiente para formar 500 mL de solucin. Se encontr que la presin osmtica de la solucin a 25 C es 1,54 mmHg. Calcular la masa molar de la protena. Paso 1: Ordenar los datos. Soluto protena : masa Solvente agua Solucin = 3,50 mg

: no hay datos : volumen = 500 mL temperatura = 25 C presin osmtica = 1,54 mmHg

Paso 2: Paso 3:

Pregunta concreta determinar la masa molar de la protena. Aplicamos las ecuaciones: nRT = V = MRT Ecuacin 2 Ecuacin 1

Utilizaremos la ecuacin 1, ya que el volumen dado es 500 mL y as calcularemos los moles de protena disueltas en estas condiciones. No olvidar conversin de unidades. Paso 4: Conversin de unidades. T(K) = T(C) + 273,15 T(K) = 25 + 273,15 T(K) = 298,15 1000 mL ------- 1 L 500 mL ------- X X = 0,5 L 760 mmHg ------- 1 atm 1,54 mmHg ------- X X = 0,002 atm 1000 mg ------ 1 g 3,5 mg ------- X X = 3,5 x 10-3 g

Temperatura Volumen Presin masa

Paso 5:

Clculo de los moles de protena (n). nRT = V n (0,082 atm L/mol K) (298,15 K) = 0,5 L

0,002 atm n

= 41 x 10-6 moles

Paso 6: Transformando los moles a masa (g) masa molar gramos de sustancia por un mol 3,5 x 10-3 g ------- 41 x 10-6 moles X g ------ 1 mol X = 85,37 g Respuesta: La masa molar de la protena es 85,37.

D.- Ejercicios propuestos. 1) Cual es la presin osmtica a 20C de una solucin de saca