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

Química

Propiedades coligativas

Propiedades coligativas: cambio de los puntos de congelación y ebullición que experimenta un solvente cuando se le agrega el soluto.

Clasifique las propiedades coligativas

• Presión de vapor
• Descenso de la presión de vapor
• Elevación del punto de ebullición (aumento ebulloscópico)
• Descenso del punto de congelación (descenso crioscópico)
• Presión osmótica

De qué dependen las propiedades coligativas

Dependen de la cantidad de moléculas de soluto agregadas (es decir, de la concentración de partículas en la solución), no de la naturaleza química del soluto cuando la solución es ideal.

Qué se entiende por aumento ebulloscópico y descenso crioscópico

Son fenómenos proporcionales a la concentración de partículas disueltas. La constante ebulloscópica y la constante crioscópica dependen del solvente usado.

Qué ocurre en el punto de ebullición y de congelación cuando se agrega soluto no volátil a un solvente puro

Al agregar un soluto no volátil a un solvente puro, aumenta el punto de ebullición y disminuye el punto de congelación del solvente.

Qué es el punto de ebullición

El punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido es igual a la presión atmosférica.

Qué se entiende por ósmosis

Ósmosis: es el movimiento del solvente a través de una membrana semipermeable desde la solución de menor concentración hacia la de mayor concentración.

Diferencia entre presión de vapor y presión osmótica y unidades

Presión de vapor: presión que ejercen las partículas de un líquido para convertirse en gas. Se mide en unidades de presión como mmHg, kPa o atm.

Presión osmótica: presión que debe aplicarse sobre una solución para impedir el flujo de solvente a través de una membrana semipermeable. Se mide en unidades de presión como atm o kPa.

Qué establece la ley de Raoult

La ley de Raoult relaciona la presión de vapor de una solución ideal con las presiones de vapor de los componentes puros y sus fracciones molares.

Indique la expresión matemática de la presión osmótica

Presión osmótica (π): π = M R T, donde M es la molaridad de la solución, R la constante de los gases y T la temperatura en kelvin.

Indique la expresión matemática de la ley de Raoult

La presión total de la solución se puede expresar como la suma de las presiones parciales: P = P_A + P_B (suma de las presiones parciales).

Para una solución ideal, la ley de Raoult se expresa como: p_i = x_i · p_i°, y la presión total p = Σ x_i · p_i°, donde x_i es la fracción molar del componente i y p_i° su presión de vapor pura.

Un ejemplo de la vida cotidiana en que se manifiestan propiedades coligativas

Al abrir un frasco de alcohol, las partículas del vapor chocan con las del aire al salir y se percibe el olor; este comportamiento está relacionado con la volatilidad y la presión de vapor.

Resumen: soluciones químicas y propiedades coligativas

Soluciones químicas - Propiedades coligativas - Dependen de la concentración de partículas. Estas son:

1. Aumento del punto de ebullición (ebulloscopía)
2. Descenso del punto de congelación (crioscopía)
3. Descenso de la presión de vapor
4. Presión osmótica

Nota

No es una propiedad coligativa aquello que depende de la naturaleza específica del soluto y no únicamente de la concentración de partículas.

Ejemplos

Problema: calcular presión de vapor de una solución no volátil

- Determinar la presión de vapor de una solución formada por 153 g de azúcar (masa molar 342 g·mol⁻¹) y 300 g de etmol (masa molar 30 g·mol⁻¹) si la presión de vapor del solvente puro es 56 mmHg.

Observación: el enunciado original suministra los datos anteriores; para resolverlo se deben calcular las fracciones molares de cada componente y aplicar la ley de Raoult y las expresiones correspondientes.