Propiedades coligativas: presión de vapor, ebullición, congelación y ósmosis

Propiedades Coligativas

Las propiedades coligativas son aquellas que sólo dependen de la concentración del soluto y no de la naturaleza de sus moléculas. Algunas son función de la naturaleza del soluto (color, sabor, densidad, viscosidad, conductividad eléctrica, etc.). Otras dependen del disolvente, aunque pueden ser modificadas por el soluto (tensión superficial, índice de refracción, viscosidad, etc.). No guardan relación con el tamaño ni con cualquier otra propiedad de los solutos.

Son función sólo del número de partículas y son resultado del mismo fenómeno: el efecto de las partículas de soluto sobre la presión de vapor del disolvente.

Propiedades Coligativas Principales

• 1.- Disminución de la Presión de Vapor.
• 2.- Aumento del Punto de Ebullición.
• 3.- Disminución del Punto de Congelación.
• 4.- Presión Osmótica.

1. Disminución de la Presión de Vapor

La presión de vapor de un disolvente desciende cuando se le añade un soluto no volátil. Este efecto es el resultado de dos factores: la disminución del número de moléculas del disolvente en la superficie libre y la aparición de fuerzas atractivas entre las moléculas del soluto y las moléculas del disolvente, dificultando su paso a vapor.

Cuanto más soluto añadimos, menor es la presión de vapor observada.

Ley de Raoult: la presión de vapor de la disolución es igual a la presión de vapor del disolvente por la fracción molar del disolvente en la disolución.

De acuerdo con esta fórmula, el descenso relativo de la presión de vapor es proporcional a la molalidad, si la disolución es diluida.

2. Aumento del Punto de Ebullición

El punto de ebullición (PE) de un líquido es aquel a la cual su presión de vapor iguala a la atmosférica. Cualquier disminución en la presión de vapor (como al añadir un soluto no volátil) producirá un aumento en la temperatura de ebullición. La elevación de la temperatura de ebullición es proporcional a la fracción molar del soluto. Este aumento en la temperatura de ebullición (DTe) es proporcional a la concentración molal del soluto:

DTe = Ke m

La constante ebulloscópica (Ke) es característica de cada disolvente (no depende de la naturaleza del soluto) y para el agua su valor es 0,52 ºC/mol/Kg. Esto significa que una disolución molal de cualquier soluto no volátil en agua manifiesta una elevación ebulloscópica de 0,52 ºC.

3. Presión Osmótica

La presión osmótica es la presión que se debe aplicar a una solución para detener el flujo de disolvente a través de una membrana semipermeable.

4. Difusión

Difusión es el proceso en el que las moléculas del soluto tienden a alcanzar una distribución homogénea en todo el espacio que les es accesible, en cierto tiempo. En Biología, es importante el fenómeno de difusión a través de membranas, por el paso de disolvente y solutos en las estructuras celulares.

Clasificación de las Membranas

• Impermeables: no son atravesadas ni por solutos ni por el disolvente.
• Semipermeables: no permiten el paso de solutos verdaderos, pero sí del agua.
• Dialíticas: son permeables al agua y solutos verdaderos, pero no a los solutos coloidales.
• Permeables: permiten el paso del disolvente y de solutos coloidales y verdaderos; sólo son impermeables a las dispersiones groseras.

En Biología y en Fisiología, al hablar de disolvente nos referimos al agua, pero los solutos pueden ser: coloidales (proteínas, polisacáridos), verdaderos de tipo molecular (glucosa, urea), verdaderos de tipo salino (NaCl, KHCO3).

Ósmosis

Ósmosis es la difusión de líquidos a través de membranas. Supongamos una disolución de NaCl separada del disolvente por una membrana semipermeable que, como hemos visto, permite el paso del agua pero no de la sal. El agua tiende a atravesar la membrana, pasando de la disolución más diluida a la más concentrada para igualar las concentraciones. Esto se debe a la existencia de una diferencia en la presión de vapor entre las dos disoluciones, de acuerdo con la segunda ley de la termodinámica.