jueves, 17 de noviembre de 2011

PROPIEDADES COLIGATIVAS DE SOLUCIONES NO ELECTROLITICAS

PROPIEDADES COLIGATIVAS DE SOLUCIONES NO ELECTOLITICAS
Las propiedades coligativas o propiedades colectivas son propiedades que dependen solo del numero de partículas de soluto en la disolución y no de la naturaleza de las partículas del soluto. Todas estas especies tienen un mismo origen ya que dependen del número de partículas de soluto presentes, independientemente de que sean átomos, iones o moléculas. Las propiedades coligativas son la disminución de la presión de vapor, la elevación del punto de ebullición, la disminución del punto de congelación y la presión osmótica. Por lo tanto en las propiedades coligativas de disoluciones de no electrolitos, son disoluciones cuyas concentraciones son ≤ 0,2 M.


Disminución de la presión de vapor.

Consideraciones:

Una de las características más importantes de los líquidos es su capacidad para evaporarse, es decir, la tendencia de las partículas de la superficie del líquido, a salir de la fase líquida en forma de vapor.

No todas las partículas de líquido tienen la misma Energía Cinética, es decir, no todas se mueven a igual velocidad sino que se mueven a diferentes velocidades.

Solo las partículas más energizadas (con mayor energía) pueden escaparse de la superficie del líquido a la fase gaseosa.

En la evaporación de líquidos, hay ciertas moléculas próximas a la superficie con suficiente energía como para vencer las fuerzas de atracción del resto (moléculas vecinas) y así formar la fase gaseosa.

Importante: Cuanto mas débiles son las fuerzas de atracción intermoleculares, mayor cantidad de moléculas podrán escapar a la fase gaseosa.

Si un líquido está en un recipiente sellado puede parecer que no existiera evaporación, pero experimentos cuidadosos demuestran quelas moléculas continúan abandonando el líquido.

Algunas moléculas de vapor regresan a la fase líquida, ya que a medida que aumenta la cantidad de moléculas de fase gaseosa aumenta la probabilidad de que una molécula choque con la superficie del líquido y se adhiera a él.

A medida que pasa el tiempo, la cantidad de moléculas que regresan al líquido iguala exactamente a las que escapan a la fase de vapor.

Entonces, el número de moléculas en la fase gaseosa alcanza un valor uniforme.

Importante: La condición en la cual dos procesos opuestos se efectúan simultáneamente a igual velocidad se denomina EQUILIBRIO DINÁMICO.

Definición:
Las moléculas de la fase gaseosa que chocan contra la fase líquida ejercen una fuerza contra la superficie del líquido, fuerza que se denomina PRESIÓN DE VAPOR, que se define como la presión ejercida por un vapor puro sobre su fase líquida cuando ambos se encuentran en equilibrio dinámico.


3.- Factores que afectan la presión de vapor:
Experimentalmente se ha comprobado que:
1) Para un líquido la presión de vapor aumenta a medida que aumenta la temperatura.
2) Líquidos diferentes a la misma temperatura presentan presiones de vapor diferentes.

POR LO TANTO PODEMOS CONCLUIR QUE LA PRESIÓN DE VAPOR DEPENDE DE LA TEMPERATURA Y DE LA NATURALEZA DEL LÍQUIDO

En definitiva para un mismo líquido. A mayor temperatura hay mayor evaporación del líquido. A medida que la temperatura aumenta, las moléculas en el líquido se mueven con mayor energía y por consiguiente pueden escapar más fácilmente de sus vecinas, ya que vencen las fuerzas de interacción que las mantienen unidas.

DESCENSO DE LA PRESIÓN DE VAPOR: Efecto de solutos no electrolitos.
Como ya sabemos un líquido puro posee una presión de vapor determinada, que depende sólo del líquido en estudio y de la temperatura. El valor de la presión de vapor del líquido puro se altera si agregamos al líquido (solvente) un soluto cualquiera.

El soluto puede ser volátil, es decir, posee una presión de vapor mayor que el 1% de la presión de vapor del solvente a la misma temperatura; o no volátil, es decir, posee una presión de vapor menor que el 1% de la presión de vapor del solvente a la misma temperatura. En ambos casos la presión de vapor del solvente se modifica en relación al solvente puro.

 Soluto no volátil. Si el soluto que se agrega al solvente es no volátil, se producirá un DESCENSO DE LA PRESIÓN DE VAPOR.

Esto se explica:

Recordemos que: La presión de vapor sobre un líquido es el resultado de un equilibrio dinámico entre la fase de vapor y la fase líquida de un compuesto.

La velocidad a la cual las moléculas dejan la superficie del líquido y pasan a la fase gaseosa, es igual a la velocidad a la cual las moléculas de la fase gaseosa regresan a la superficie del líquido.

Por otro lado:
Un soluto no volátil que se añade al líquido, reduce la capacidad de las moléculas del solvente a pasar de la fase líquida a la fase vapor, debido a que se generan nuvas fuerzas de interacción. Por ello se produce un desplazamiento del equilibrio, lo que se traduce en una reducción de la presión de vapor sobre la solución.

El grado en el cual un soluto no volátil disminuye la presión de vapor es proporcional a la concentración de la solución, es decir, mientras mayor sea la concentración de la solución mayor es la disminución de la presión de vapor y por lo tanto la reducción en la presión de vapor es aproximadamente proporcional a la concentración total de partículas del soluto (electrolito o no electrolito).

La expresión cuantitativa del descenso de la presión de vapor de las soluciones que contienen solutos no volátiles esta dada por la Ley de Raoult (Francois Marie Raoult 1885). Este científico demostró que “a una temperatura constante, el descenso de la Presión de Vapor es proporcional a la concentración de soluto presente en la solución”. Este principio queda establecido matemáticamente por las siguientes ecuaciones:

PA = XA PºA    Ecuación 1
ΔPV = PºA – PA   Ecuación 2
ΔPV = PºA XB    Ecuación 3
PºA - PA = PºA XB    Ecuación 4

Donde:
PA = Presión de Vapor de la solución.
PºA = Presión de vapor del solvente puro.
XA = Fracción molar del solvente
XB = fracción molar del soluto
ΔPV = Variación de la presión de vapor.

Las soluciones que obedecen la ley de raoult se denominan soluciones ideales. Las soluciones se aproximan al comportamiento ideal cuando la concentración de soluto es baja y cuando el soluto y el solvente son semejantes tanto en tamaño molecular, como en el tipo de fuerzas de atracción intermolecular que hay entre ellas.










AUMENTO DEL PUNTO DE EBULLICIÓN.
Definición:

Un líquido contenido en un recipiente abierto, sufre evaporación. Si la temperatura es lo suficientemente alta, se forman dentro del líquido burbujas de vapor que ascenderán a la superficie. Cuando sucede esto, se dice que el líquido hierve.

Se ha demostrado experimentalmente que cuando este fenómeno sucede la presión de vapor del líquido iguala a la presión externa o atmosférica que actúa sobre la superficie del líquido. Por lo que el punto de ebullición se define como: la temperatura a la cual la presión de vapor iguala a la presión externa o atmosférica.

Factores que afectan el punto de ebullición.

Recuerda que el líquido se encuentra en su punto de ebullición cuando la presión de vapor es igual a la presión externa o atmosférica y hay formación de vapor no solo en la superficie sino que en todo el líquido.

Los líquidos hierven a cualquier temperatura siempre que la presión externa que se ejerce sobre ellos sea igual a la presión de vapor correspondiente a dicha temperatura.
El punto de ebullición de un líquido depende de la presión externa a la cual esté sometido.

Si la presión externa o atmosférica es baja, se necesita poca energía para que la presión de vapor del líquido iguale a la presión externa, luego su punto de ebullición es bajo.
Si la presión externa o atmosférica es alta se necesita más energía para que la presión de vapor del líquido iguale la presión externa, luego su punto de ebullición es alto.

AUMENTO DEL PUNTO DE EBULLICIÓN.

La presión de vapor de un líquido aumenta al aumentar la temperatura y que el líquido hierve cuando su presión de vapor iguala a la presión externa o atmosférica que se ejerce sobre su superficie

Debido a que los solutos No volátiles disminuyen la presión de vapor de la solución, se requiere una temperatura más elevada para que la solución hierva

Las soluciones de solutos no volátiles, presentan puntos de ebullición superiores a los puntos de ebullición de los solventes puros.

Mientras más concentradas sean las soluciones mayor es los puntos de ebullición de estas.

El aumento en el punto de ebullición es proporcional al número de partículas de soluto disueltas en un solvente.


Como vemos en la tabla, el aumento en el punto de ebullición es directamente proporcional al número de partículas de soluto disueltas en una masa fija de solvente, ya sabemos que la molalidad expresa el número de moles que se disuelven en 1000 g de solvente, lo que representa una masa fija de solvente. Así, el ascenso del punto de ebullición es proporcional a la molalidad.
BIBLIOGRAFIA

Físico Química, Levine. Ira N, cuarta edición, volumen 1, editorial Mc Graw Hill, 1996
http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/3_Propiedades_Coligativas_I_Kf_4514.pdf
http://depa.pquim.unam.mx/~fermor/blog/programas/clase7.pdf

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