propiedades coligativas

1. PROPIEDADES COLIGATIVAS
Hasta el momento hemos estudiado las disoluciones en su constitución (soluto
y disolvente) en la proporción o relación en que se encuentran sus componentes
(concentración) y a como determinar su proporción (valoraciones) pero tan
importante como lo anterior, son sus propiedades.
Toda materia es definida por sus propiedades y conocerlas es una gran ventaja
para diseñar procesos o líneas de producción, crear nuevos materiales o
mejorarlos, por lo cual conocerlas es de gran utilidad por su aplicabilidad en los
sistemas o nuevos sistemas.
Algunas propiedades físicas de las disoluciones difieren de forma importante de
las del disolvente puro. El agua ebulle a 100 Celsius a la presión de una
atmósfera o nivel del mar, pero las disoluciones acuosas (las mezclas
homogéneas que contienen agua como disolvente) ebullen a temperaturas más
altas, lo que hace que se pueda suministrar mayor temperatura de
aprovechamiento al sistema para un fin particular.
Este aumento de la temperatura de la disolución con respecto al disolvente que
la forma es producto de la cantidad de soluto agregado, pero no del tipo o
identidad de las partículas del soluto. Propiedades como esta se le conocen
como propiedades coligativas de las disoluciones (dependen del efecto colectivo
del número de partículas del soluto disueltas en ellas)
Existen cuatro propiedades coligativas, estas son:
1. Disminución de la presión de vapor
2. Aumento del punto de ebullición
3. Descenso del punto de congelación
4. Presión osmótica
Disminución de la presión de vapor
Cuando un líquido puro está encerrado en un recipiente dejando un espacio
vacío, establecerá un equilibrio entre la fase líquida y la fase gaseosa dentro del
recipiente. Esto es, que las partículas del líquido en la fase líquida adquieren
suficiente energía cinética para escapar de la fase líquida hacia la fase gaseosa,
haciendo que el espacio vacío dentro del recipiente comience a enriquecerse de
estas partículas. Al mismo tiempo, las partículas que están en la fase gaseosa

2. (que se mueven a gran velocidad) chocan en la superficie del líquido retornando
a esta fase.
Cuando el número de partículas que escapan de la fase líquida hacia la fase
gaseosa igualan al número de partículas que chocan contra la superficie del
líquido desde la fase gaseosa (retorno) se establece el equilibrio. Si no se
cambian las condiciones sobre el sistema, entonces las cantidades o número de
partículas en cada fase será constante.
En ese momento, la presión ejercida por las partículas en la fase gaseosa es
igual a la presión ejercida por las partículas en la fase líquida y es conocida como
presión de vapor.
Una sustancia que no tiene presión de vapor es una sustancia no volátil, por el
contrario, una sustancia que presenta presión de vapor entonces es una
sustancia volátil. Mientras mayor sea su presión de vapor será más volátil.
Cuando agregamos una cantidad de soluto no volátil a un disolvente la presión
de vapor de la disolución formada es menor con respecto a la del disolvente puro
a la misma temperatura.
Es lógico esperarse esta conducta, ya que para que el soluto pueda estar en la
matriz del disolvente debe interaccionar significativamente con las moléculas del
disolvente, ocupando de esta manera sitios en la fase líquida, incluyendo la
superficie. Como el soluto no es volátil (significa que no pasa a la fase gaseosa)
impide el escape de las moléculas del disolvente por dos motivos:
a. Por disminución de la cantidad de moléculas en la interfase líquido-gas
b. Por la interacción con las moléculas del soluto en la fase líquida
Esto hace que la velocidad de escape de las moléculas del disolvente disminuya
al igual que su retorno desde la fase gaseosa (un nuevo equilibrio) disminuyendo
la presión de vapor. Si aumentamos la cantidad de soluto no volátil en el sistema
(o su concentración) mas marcada será esta diferencia.
Raoult encontró la proporcionalidad entre la presión de vapor de la disolución
con respecto a la presión de vapor del disolvente puro “La presión parcial ejercida
por el vapor del disolvente sobre una disolución PA, es igual al producto de la
fracción molar XA por la presión de vapor del disolvente 𝑃𝐴
0
, esto es:

3. 𝐏 𝐀 = 𝐗 𝐀 ∗ 𝐏 𝐀
𝟎
Donde: 𝐏 𝐀 = presión de vapor de la disolución
𝐏 𝐀
𝟎
= presión de vapor del disolvente puro
𝐗 𝐀 = fracción molar de la disolución
Las presiones de vapor de muchos disolventes puros ( 𝐏 𝐀
𝟎
) están reportadas en
función de la temperatura. También existen expresiones matemáticas (ecuación
de Clausius-Clapeyron, ecuación de Antoine, ecuación de Van der Waals, entre
otras) y gráficos (P vs T, gráfico de Cox, entre otros) con los que se pueden
calcular o determinar dependiendo de las condiciones de medición.
Cuadro 1. Presión de vapor del agua a varias temperaturas.
T
(Celsius)
P
(torr)
T
(Celsius)
P
(torr)
T
(Celsius)
P
(torr)
T
(Celsius)
P
(torr)
0 4,58 21 18,65 35 42,2 92 567,0
5 6,54 22 19,83 40 55,3 94 610,9
10 9,21 23 21,07 45 71,9 96 657,6
12 10,52 24 22,38 50 92,5 98 707,3
14 11,99 25 23,76 55 118,0 100 760,0
16 13,63 26 25,21 60 149,4 102 815,9
17 14,53 27 26,74 65 187,5 104 875,1
18 15,48 28 28,35 70 233,7 106 937,9
19 16,48 29 30,04 80 355,1 108 1004,4
20 17,54 30 31,82 90 525,8 110 1074,6
Determinemos la presión de vapor de una disolución de glucosa a 20 Celsius,
que tiene una concentración Xglucosa = 0,20. Sabiendo que la presión de vapor
del agua a 20 Celsius es 17,54 torr (torr es una unidad de presión, que llamaban
antes mmHg):
𝐏 𝐇𝟐𝐎 = 𝐗 𝐇𝟐𝐎 ∗ 𝐏 𝐇𝟐𝐎
𝟎
𝐗 𝐇𝟐𝐎 = 𝟏 − 𝐗 𝐠𝐥𝐮𝐜𝐨𝐬𝐚 = 1 − 0,2 = 0,8

4. 𝐏 𝐇𝟐𝐎 = 0,8 ∗ 17,54 torr = 14,03 torr
Lo que representa una disminución 3,51 torr (20%) de la presión de vapor del
agua pura.
La ley de Raoult predice que cuando aumentamos la concentración de soluto no
volátil en una disolución, la presión de vapor del disolvente volátil disminuirá.
Esta reducción depende de la concentración total de las partículas del soluto, sin
importar si se tratan de átomos, moléculas o iones.
Correspondencia entre la variación de la presión de vapor de una
disolución y la concentración de soluto disuelto no volátil.
Ya sabemos:
𝐏 𝐀 = 𝐗 𝐀 ∗ 𝐏 𝐀
𝟎
Y que por definición:
𝐗 𝐀 + 𝐗 𝐁 = 𝟏 ⇒ 𝐗 𝐁 = 𝟏 − 𝐗 𝐀
Sustituyendo XB en la ecuación de Raoult, tenemos:
𝐏 𝐀 = 𝐗 𝐀 ∗ 𝐏 𝐀
𝟎
⇒ 𝐏 𝐀 = (𝟏 − 𝑿 𝑩)𝐏 𝐀
𝟎
𝐏 𝐀 = 𝐏 𝐀
𝟎
− 𝑿 𝑩 𝐏 𝐀
𝟎
⇒ 𝐏 𝐀
𝟎
− 𝐏 𝐀 = 𝑿 𝑩 𝐏 𝐀
𝟎
⇒
𝜟𝑷 = 𝑿 𝑩 𝐏 𝐀
𝟎
Donde: 𝜟𝑷 = disminución o variación de la presión de vapor
𝑿 𝑩 = Fracción molar del Soluto
𝐏 𝐀
𝟎
= presión de vapor del disolvente puro
Muchas disoluciones no son ideales, esto quiere decir que no siguen la ley de
Raoult, debido a que las fuerzas intermoleculares entre el disolvente-soluto son
más débiles o más fuertes que las que existen entre disolvente-disolvente y entre
soluto-soluto, por lo cual la presión de vapor tiende a hacer mayor o menor que
la predicha por mediante la ley de Raoult. La ley de Raoult funciona muy bien a

5. concentraciones bajas de soluto disuelto y cuando el soluto y disolvente tienen
tamaños moleculares y tipos de atracciones intermoleculares similares.
Ejercicios propuestos.
1. ¿Cuál será la presión de vapor de una solución de 32 gramos de NaOH
y 640 gramos de agua a 25 Celsius? La presión de vapor de agua en
estado puro es 23.776 torr a 25 Celsius.
𝐏 𝐇𝟐𝐎 = 𝐗 𝐇𝟐𝐎 ∗ 𝐏 𝐇𝟐𝐎
𝟎
Calculando XH2O:
𝐗 𝐇𝟐𝐎 =
𝒎𝒐𝒍 𝑯𝟐𝑶
𝒎𝒐𝒍𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍
𝒎𝒐𝒍 𝑯𝟐𝑶 = 𝟔𝟒𝟎𝒈 𝑯𝟐𝑶 ∗
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑯𝟐𝑶
𝟏𝟖𝒈 𝑯𝟐𝑶
= 𝟑𝟓, 𝟓𝟔 𝒎𝒐𝒍 𝑯𝟐𝑶
𝒎𝒐𝒍 𝑵𝒂𝑶𝑯 = 𝟑𝟐𝒈 𝑵𝒂𝑶𝑯 ∗
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑵𝒂𝑶𝑯
𝟒𝟎𝒈 𝑵𝒂𝑶𝑯
= 𝟎, 𝟖 𝒎𝒐𝒍 𝑵𝒂𝑶𝑯
𝒎𝒐𝒍𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝒎𝒐𝒍 𝑯𝟐𝑶 + 𝒎𝒐𝒍 𝑵𝒂𝑶𝑯 = 𝟑𝟓, 𝟓𝟔 𝒎𝒐𝒍 𝑯𝟐𝑶 + 𝟎, 𝟖 𝒎𝒐𝒍 𝑵𝒂𝑶𝑯
= 𝟑𝟔, 𝟑𝟔 𝒎𝒐𝒍𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍
𝐗 𝐇𝟐𝐎 =
𝒎𝒐𝒍 𝑯𝟐𝑶
𝒎𝒐𝒍𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍
=
𝟑𝟓, 𝟓𝟔 𝒎𝒐𝒍 𝑯𝟐𝑶
𝟑𝟔, 𝟑𝟔 𝒎𝒐𝒍𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍
= 𝟎, 𝟗𝟕𝟖
Sustituyendo en la ley de Raoult:
𝐏 𝐇𝟐𝐎 = 𝐗 𝐇𝟐𝐎 ∗ 𝐏 𝐇𝟐𝐎
𝟎
= 𝟎, 𝟗𝟕𝟖 ∗ 𝟐𝟑, 𝟕𝟕𝟔 𝒕𝒐𝒓𝒓 = 𝟐𝟑, 𝟐𝟓𝟑 𝒕𝒐𝒓𝒓

6. 2. Calcula la presión de vapor a 20 Celsius de 2 L de una disolución que
contiene glucosa en una concentración de 0,407 mol/L y cuya densidad
es de 1,026 g/mL. Presión de vapor H2O a 20 Celsius = 17,546 torr.
𝐏 𝐇𝟐𝐎 = 𝐗 𝐇𝟐𝐎 ∗ 𝐏 𝐇𝟐𝐎
𝟎
Calculemos XH2O a partir de 0,407 mol/L de disolución de glucosa:
Glucosa = C6H12O6 = GLU
Masa MolarGLU = 180 gGLU/molGLU
gGLU = 0,407 molGLU ∗
180gGLU
1 molGLU
= 𝟕𝟑, 𝟐𝟔𝐠 𝐆𝐋𝐔
gdisol = 1000mLdisol ∗
1,026disol
1mLdisol
= 𝟏𝟎𝟐𝟔𝐠 𝐝𝐢𝐬𝐨𝐥
gH2O = gdisol − gGLU = 1026gdisol − 73,26gGLU = 𝟗𝟓𝟐, 𝟕𝟒𝐠 𝐇𝟐𝐎
molH2O = 952,74gH2O ∗
1 molH2O
18gH2O
= 𝟓𝟐, 𝟗𝟑 𝐦𝐨𝐥 𝐇𝟐𝐎
moltotales = molGLU + molH2O = 0,407 molGLU + 52,93 molH2O
= 𝟓𝟑, 𝟑𝟑𝟕𝐦𝐨𝐥𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥𝐞𝐬
𝑋 𝐻2𝑂 =
molH2O
moltotales
=
52,93 molH2O
53,337moltotales
= 𝟎. 𝟗𝟗𝟐
Sustituyendo en la ley de Raoult:
PH2O = XH2O ∗ PH2O
0
= 0.992 ∗ 17,546 torr = 𝟏𝟕, 𝟒𝟎𝟔 𝐭𝐨𝐫𝐫