Propiedades físicas de las disoluciones

1. Propiedades físicas
de las disoluciones
Capítulo 12
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2. Una disolución es una mezcla homogénea de
dos o más sustancias.
El soluto son la o las sustancias presentes
en cantidades más pequeñas.
El disolvente es una sustancia presente en
cantidad más grande.
12.1

3. Una disolución saturada contiene la máxima cantidad
de un soluto que se disolverá en un disolvente en
particular, a una temperatura específica.
Una disolución no saturada contiene menor cantidad de
soluto que la que es capaz de disolver.
Una disolución sobresaturada contiene más soluto que el
que puede haber en una disolución saturada.
En una disolución sobresaturada de acetato de sodio, al agregar
un pequeño cristal como semilla se forman rápidamente cristales
de acetato de sodio.
12.1

4. Tres tipos de interacciones en el proceso de
disolución:
• interacción disolvente-disolvente
• interacción soluto-soluto
• interacción disolvente-soluto
Etapa 1 Etapa 2
Disolvent Soluto
e
Etapa 3
Disolución
∆Hsoln = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3 12.2

5. “lo semejante disuelve lo semejante”
Es probable que dos sustancias con fuerzas intermoleculares
similares sean solubles en cada una de las otras.
• moléculas no polares son solubles en los disolventes no
polares
CCl4 en C6H6
• moléculas polares son solubles en disolventes polares
C2H5OH en H2O
• los compuestos iónicos son más solubles en los
disolventes polares
NaCl en H2O o NH3 (l) 12.2

6. Unidades de concentración
La concentración de una disolución es la cantidad de
soluto presente en una determinada cantidad de una
disolución.
Porcentaje en masa
masa de soluto
% en masa = x 100%
masa de soluto + masa de disolvente
masa de soluto x 100%
=
masa de disolución
Fracción molar (X)
moles de A
XA =
suma de moles de todos los componentes
12.3

7. Unidades de concentración
(continuación)
Molaridad (M)
moles de soluto
M =
litros de disolución
Molalidad (m)
moles de soluto
m =
Masa de disolvente (kg)
12.3

8. ¿Cuál es la molalidad de una disolución de 5.86 M de
etanol (C2H5OH) cuya densidad es 0.927 g/mL?
moles de soluto moles de soluto
m = M =
masa de disolvente (kg) litros de disolución
Suponga 1 L de disolución:
5.86 moles de etanol = 270 g etanol
927 g de disolución (1000 mL x 0.927 g/mL)
masa de disolvente = masa de disolución – masa de soluto
= 927 g – 270 g = 657 g = 0.657 kg
moles de soluto 5.86 moles C2H5OH
m = = = 8.92 m
masa de disolvente(kg) 0.657 kg disolvente
12.3

9. Temperatura y solubilidad
La solubilidad de sólidos y la temperatura
Generalmente La
solubilidad aumenta
al aumentar la
temperatura
Ejemplo: Café con
azucar
12.4

10. Cristalización fraccionada es la separación de una mezcla de
sustancias en sus componentes puros con base en sus
diferentes solubilidades.
Suponga que se tiene 90 g de
KNO3 contaminada con 10 g
NaCl.
Cristalización fraccionada:
1. Disuelva la muestra en 100 mL
de agua a 600C
2. La disolución se enfría a 00C
3. Todo el NaCl permanecerá en la
Solubilidad
disolución (s = 34.2g/100g)
4. 78 g de KNO3 PURO se
precipitará (s = 12 g/100g). 90 g
– 12 g = 78 g
Temperatura (°C) 12.4

11. Temperatura y solubilidad
La solubilidad de los gases y la temperatura
La solubilidad
Solubilidad
normalmente disminuye
a medida que aumenta
la temperatura
Temperatura
12.4

12. Presión y solubilidad de los gases
La solubilidad de un gas en un líquido es proporcional
a la presión del gas sobre la disolución (ley de
Henry).
c es la concentración (M) del gas disuelto
c = kP P es la presión del gas sobre la
disolución
k es una constante (mol/L•atm) que sólo depende
de la temperatura
bajo P alto P
bajo c alto c
12.5

13. Propiedades coligativas de las disoluciones de no electrólitos
Propiedades coligativas son propiedades que dependen sólo del número
de partículas de soluto en la disolución y no de la naturaleza de las
partículas del soluto.
Disminución de la presión de vapor
0
P1 = X1 P 1 0 P 1 = presión de vapor del disolvente puro
Ley de Raoult X1 = fracción molar del disolvente
Si la disolución contiene solo un soluto:
X1 = 1 – X2
P 1 - P1 = ∆P = X2 P 1
0 0
X2 = fracción molar del soluto
12.6

14. benceno tolueno
0
PA = XA P A
Solución ideal
0
PB = XB P B
PT = PA + PB
benceno
PT = XA P A + XB P 0
0
Presión
B
benceno
12.6

15. PT es mayor que la presión PT es menor que la presión
que predice la ley de Raoult que predice la ley de Raoult
Presión
Presión
Fuerza Fuerza Fuerza Fuerza Fuerza Fuerza
A-B
< A-A y B-B A-B
> A-A y B-B
12.6

16. Aparato de destilación fraccionada
Termómetro
Refrigerante
Adaptador
Agua
Columna de fraccionamiento Agua
Matraz receptor
Matraz de destilación
Parrilla
12.6

17. Elevación del punto de ebullición
0
∆Tb = Tb – T b
T b0 es el punto de ebullición
del disolvente puro
Líquido
T b es el punto de ebullición
Presión
de la disolución
0
Sólido Tb > T b ∆Tb > 0
Vapor
∆Tb = Kb m
Temperatura
Punto Punto Punto Punto m es la molalidad de la disolució
de
de de de ebullición
congelación
congelaciónebullición Kb es la constante molal de
de la de la
solución del agua del agua disolución la elevación del punto de
ebullición (0C/m)
12.6

18. Disminución del punto de congelación
∆Tf = T 0 – Tf
f
0
T fes el punto de congelación
del disolvente puro
T f es el punto de congelación
Líquido
Presión
de la disolución
Sólido T 0 > Tf
f ∆Tf > 0
Vapor
∆Tf = Kf m
Temperatura
Punto
Punto Punto Punto
de
m es la molalidad de la disolución
congelación de de de
congelación ebullición Kf es la constante molal de la
de la ebullición
disolución del agua
del agua
de la disminución del punto de
disolución
congelación (0C/m)
12.6

19. 12.6

20. ¿Cuál es el punto de congelación de una disolución que
contiene 478 g de etilenglicol (anticongelante) en 3202 g
de agua? La masa molar de etilenglicol es 62.01 g.
∆Tf = Kf m Kf agua = 1.86 0C/m
1 mol
478 g x
moles de soluto 62.01 g
m = = = 2.41 m
masa del disolvente (kg) 3.202 kg disolvente
∆Tf = Kf m = 1.86 0C/m x 2.41 m = 4.48 0C
∆Tf = T 0 – Tf
f
Tf = T 0 – ∆Tf = 0.00 0C – 4.48 0C = -4.48 0C
f
12.6

21. Presión osmótica (π)
La ósmosis es el paso selectivo de moléculas disolventes a través de
una membrana porosa de una disolución diluida a una más
concentrada.
Una membrana del semipermeable permite el paso de moléculas del
disolvente pero impide el paso de moléculas del soluto.
Presión osmótica (π ) es la presión requerida para detener la ósmosis
Membrana Presión
semipermeable osmótica
más
diluir concentrado
12.6

22. Presión osmótica (π)
Transferencia neta del
disolvente
Alto Bajo
P P
π = MRT
M es la molalidad de la disolución
R es la constante de gas
T es la temperatura (en K) 12.6

23. Una célula en:
Moléculas de agua
Moléculas de soluto
disolución disolución disolución
isotónica hipotónica hipertónica
12.6

24. Propiedades coligativas de disoluciones de no electrólitos
Propiedades coligativas son propiedades que dependen sólo
del número de partículas de soluto en la disolución y no en la
naturaleza de las partículas del soluto.
0
Disminución de la presión P1 = X1 P 1
de vapor
Elevación del punto ∆Tb = Kb m
de ebullición
Disminución del punto ∆Tf = Kf m
de congelación
Presión osmótica (π) π = MRT
12.6

25. Propiedades coligativas de disoluciones de electrólitos
0.1 m NaCl disolución 0.1 m Na+ ions & 0.1 m Cl- ions
Propiedades coligativas son propiedades que dependen sólo
del número de partículas de soluto en la disolución y no en la
naturaleza de las partículas del soluto.
0.1 m NaCl disolución 0.2 m iones en disolución
número real de partículas en la disolución después de la disociac
factor van’t Hoff (i) =
número de unidades fórmula disueltas inicialmente en la disoluc
i debe ser
no electrólitos 1
NaCl 2
CaCl2 3
12.6

26. Propiedades coligativas de disoluciones de electrólitos
Elevación del punto ∆Tb = i Kb m
de ebullición
Disminución del punto ∆Tf = i Kf m
de congelación
Presión osmótica (π) π = iMRT
12.7

27. Un coloide es una dispersión de partículas de una sustancia
entre un medio dispersor, formado por otra sustancia.
Coloide contra disolución
• las partículas coloidales son mucho más grandes que las
moléculas de soluto
• Una suspensión coloidal no es tan homogénea como una
disolución
12.8

28. Acción limpiadora del jabón
Grasa
Estearato de sodio
Cabeza hidrofóbica
Cuerpo hidrofóbico
12.8