PROPIEDADES COLIGATIVAS
Adrian CrespoApuntes31 de Enero de 2021
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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ
Materia:
Fisicoquímica
Estrategia de continuidad académica
Unidad III
“Propiedades Coligativas”
Alumno:
Vázquez Crespo Óscar Adrián
Profesor:
Barrán Herrera José de Jesús
Contenido
PROPIEDADES COLIGATIVAS 3
DISMINUCIÓN DE LA PRESIÓN DE VAPOR 3
DEFINICION 3
CONCEPTO 3
AUMENTO DEL PUNTO DE EBULLICION 4
DEFINICION 4
CONCEPTO 4
DESENCENSO DEL PUNTO DE CONGELACION 6
DEFINICION 6
CONCEPTO 6
EJERCICIO 11
PRESION OSMOTICA 11
DEFINICION 11
CONCEPTO 12
EJERCICIO 15
APLICACION DE LAS PROPIEDADES COLIGATIVAS 15
PROPIEDADES COLIGATIVAS
Las propiedades coligativas son aquellas propiedades de las disoluciones que están interrelacionadas.
Por ejemplo, supongamos que se añade un soluto a un disolvente puro A, la fracción molar de A disminuye. La relación > 0 muestra que una disminución de debe traer consigo una disminución del potencial químico de A Por tanto, la adición de un soluto a T y P constantes reduce el potencial químico del disolvente, , por debajo de . Esta variación del potencial químico del disolvente modifica la presión de vapor, el punto de ebullición normal y el punto de congelación normal, y da lugar al fenómeno de la presión osmótica. Estas cuatro propiedades son las propiedades coligativas. Cada una está relacionada con un tipo de equilibrio entre fases. [pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]
DISMINUCIÓN DE LA PRESIÓN DE VAPOR
DEFINICION
La presión de vapor es la presión que ejerce la fase gaseosa o vapor sobre la fase líquida en un sistema cerrado a una temperatura determinada, en la que la fase líquida y el vapor se encuentran en equilibrio dinámico. Su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas.
CONCEPTO
Consideremos la disolución de un soluto no volátil en un disolvente. Con el término «no volátil» queremos decir que la contribución del soluto a la presión de vapor de la disolución es despreciable. Esta condición se cumple para casi todos los solutos sólidos, pero no para los solutos líquidos o gaseosos. La presión de vapor de la disolución P es por lo tanto debida únicamente a la presencia del disolvente A. Para simplificar, supondremos que las presiones son lo suficiente mente bajas como para considerar que todos los gases son ideales. Cuando esto no sea así, será necesario sustituir las presiones por fugacidades.
Ecuación de la presión de vapor de la disolución para las disoluciones de no electrólitos y las disoluciones de electrólitos es
soluto no volatil (1)[pic 9]
donde se emplea la escala de fracciones molares para definir el coeficiente de actividad del disolvente El cambio de la presión de vapor con respecto al disolvente puro A, , es , Utilizando (1) se obtiene[pic 10][pic 11][pic 12]
soluto no volatil (2)[pic 13]
La medida de presiones de vapor en la disolución permite la determinación de · Utilizando seguidamente la ecuación de Gibbs-Duhem se obtiene y del soluto.[pic 14]
Si la disolución es muy diluida, entonces y[pic 15]
dilución diluida ideal, soluto no volatil (3)[pic 16]
Para un único soluto que no se disocia, es igual a la fracción del soluto y ; en estas condiciones, es independiente de la naturaleza de B y sólo depende de su fracción molar en la disolución.[pic 17][pic 18][pic 19][pic 20]
AUMENTO DEL PUNTO DE EBULLICION
DEFINICION
El punto de ebullición normal de un líquido puro o una disolución es la temperatura a la cual su presión de vapor es igual a 1 atm. Un soluto no volátil reduce la presión de vapor
CONCEPTO
Considérese una solución en equilibrio con el vapor del disolvente puro. La condición de equilibrio es que
µ(T. p, X)= µvap(T, p). (4)
Si la solución es ideal,
µº(T , p) + RT In x = µvap(T, p),
y
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La energia de Gibbs molar de vaporización es
[pic 22]
de manera que
(5)[pic 23]
El aspecto matemático que sigue es idéntico al empleado para la deducción de las fórmulas de la disminución de la temperatura de congelación, pero con el signo invertido en cada término que contiene .[pic 24]
Esta diferencia en el signo significa tan sólo que mientras la temperatura de congelación
disminuye, la de ebullición aumente.
Podemos escribir las ecuaciones finales directamente.
(6)[pic 25]
El punto de ebullición T de la solución está expresado en función del calor de vaporización y del punto de ebullición del disolvente puro. y y la fracción mol x del disolvente en la solución. Si la solución está diluida en todos los solutos, entonces in se aproxima a cero y T tiende a . La constante del aumento de la temperatura de ebullición está definida por[pic 26][pic 27][pic 28]
[pic 29]
(7)
El aumento de la temperatura de ebullición. de modo que . [pic 30][pic 31]
Mientras m sea pequeña, la ecuación (7) se integra a
[pic 32] (8)
Para el agua, M = 0,0180152 kg/mol, = 373,15 K y = 40656 J/mol. entonces[pic 33][pic 34]
K b = 0,51299 K kg/mol. La relación [Ec. (8)] entre el aumento de la temperatura de
ebullición y la molalidad de una solución ideal diluida, corresponde a la relación entre la disminución de la temperatura de congelación y la molalidad. Para cualquier líquido, la constante es más pequeña que .[pic 37][pic 35][pic 36]
El aumento de la temperatura de ebullición se emplea para determinar el peso molecular de un soluto, al igual que la disminución de la temperatura de congelación. Es deseable utilizar un disolvente que tenga un valor alto de . Si cn la ecuación (7)[pic 38]
sustituimos por , entonces[pic 39][pic 40]
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Pero muchos líquidos obedecen la regla de Trouton : 90 J /K mol. Como R = 8.3 J/K mol, entonces, aproximadamente = 10-1 M. A mayor masa molar del disolvente, mayor será el valor de . Los datos de la tabla 13.4 ilustran esta relación.[pic 42][pic 43][pic 44][pic 45]
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