Propiedades coligativas de las soluciones
Introducción
¡Hola!
Qué gusto encontrará nuevamente en este curso, te doy la bienvenida a la clase 14 titulada Propiedades coligativas de las soluciones del curso Química Universitaria.
Debo decirte que es muy satisfactorio saber que sigues vigente en tu proceso formativo, te invito a que continúes en él. Por otro lado y sin desviarnos del tema que nos une, hablaremos acerca de lo que vimos en la clase anterior, una solución o disolución se forma cuando se combinan dos sustancias en cualquier estado de agregación, una en menor proporción (soluto) y otra en mayor proporción (solvente). Para el caso de que el solvente sea un líquido y se adiciona un soluto, el soluto determina una modificación de las propiedades del líquido puro, a estas modificaciones se les denominan propiedades de una solution.
En esta clase aprenderemos que las propiedades físicas, como la presión de vapor, el punto de fusión, el punto de ebullición y la presión osmótica de una disolución depende únicamente de la concentración y no de la naturaleza del soluto presente. Las propiedades coligativas tienen una gran importancia en la vida diaria a nivel cotidiano ya nivel industrial. Algunas funciones importantes en procesos en los que participan son los siguientes:
- Evitar el congelamiento de líquidos dentro de tuberías y del agua del radiador de automóvil.
- Evitar el sobrecalentamiento y evaporación del agua del radiador del automóvil.
- Separar los distintos componentes de una solución mediante destilación fraccionada.
- Identificar por cálculo los pesos moleculares de solutos desconocidos.
- Crear soluciones nutrientes para regadíos de vegetales.
- Desalinizar el agua de mar.
Una vez indicada la importancia de las propiedades coligativas
¡Iniciemos la clase!
Desarrollo del tema
6.5. Propiedades coligativas de las soluciones
Según Chang (2017):
- Como vimos en la clase anterior, una solución o disolución se forma cuando se combinan dos sustancias en cualquier estado de agregación, una en menor proporción (soluto) y otra en mayor proporción (solvente).
- Para el caso de que el solvente sea un líquido y se adiciona un soluto, el soluto determina una modificación a las propiedades del líquido puro, a estas modificaciones se les denominan propiedades de una solution y se clasifican en dos tipos:
Propiedades consecutivas: Son las que dependen de la naturaleza de las partículas disueltas. Ejemplo: conductividad eléctrica, viscosidad, densidad.
Propiedades coligativas: Son aquellas que dependen del número de partículas disueltas (moléculas, átomos o iones) en una cantidad específica de disolvente y no de la naturaleza de estas partículas.
Las propiedades coligativas que revisaremos son las siguientes:
- Elevación del punto de ebullición (ΔTb)
- Descenso del punto de congelación (ΔTf)
- Descenso de la presión de vapor (ΔP)
- Presión osmótica (π)
En la figura 1 se muestra las propiedades coligativas.
A continuación procederemos a revisar un detalle de las propiedades coligativas.
1. Elevación del punto de ebullición (ΔTb)
Temperatura de ebullición. Es la temperatura a la cual la presión de vapor se iguala con la presión atmosférica (Chang, 2017).
- Cuando la presión atmosférica es baja, se requiere poca energía para que la presión de vapor del líquido se iguale a la presión externa y su punto de ebullición es bajo. A nivel del mar, la presión atmosférica es alta, luego el agua hierve a 100 ° C. En las altas cumbres cordilleranas, la presión atmosférica es baja, por lo que el agua hierve a una temperatura menor a 100 ° C.
- El punto de ebullición de una solución es mayor que el del solvente puro.
2. Descenso del punto de congelación (ΔT f )
El punto de congelación de un líquido . Es la temperatura en la cual las moléculas de una sustancia pasan del estado líquido al estado sólido (Chang, 2017).
- Este fenómeno se debe a la agrupación de las moléculas, las cuales se van acercando paulatinamente disminuyendo el espacio intermolecular que las separa hasta que la distancia del mar tal que se forma el sólido. El movimiento molecular disminuye cuando baja la temperatura lo que causa que la energía cinética de las moléculas sea menor, por lo que debe entonces a agruparse y por lo congelarse.
- Cuando se agrega un soluto a un disolvente, el punto de congelación de la solución es menor que el del solvente puro.
El punto de congelación de un líquido . Es la temperatura en la cual las moléculas de una sustancia pasan del estado líquido al estado sólido (Chang, 2017).
- Este fenómeno se debe a la agrupación de las moléculas, las cuales se van acercando paulatinamente disminuyendo el espacio intermolecular que las separa hasta que la distancia del mar tal que se forma el sólido. El movimiento molecular disminuye cuando baja la temperatura lo que causa que la energía cinética de las moléculas sea menor, por lo que debe entonces a agruparse y por lo congelarse.
- Cuando se agrega un soluto a un disolvente, el punto de congelación de la solución es menor que el del solvente puro.
Las constantes del punto de congelación y de ebullición se obtienen experimentalmente y existen tabuladas en la literatura para di diferentes líquidos (Ver tabla 1).
3. Descenso en la presión de vapor (ΔP)
Presión de vapor. Se define como la presión ejercida por el vapor sobre la superficie de su líquido, cuando se alcanza un equilibrio dinámico (Chang, 2017).
- Cuando se adiciona un soluto a un disolvente líquido se origina un descenso de la presión que ejerce el vapor del solvente de la solución.
Presión de vapor del solvente y la solución
4. Presión osmótica (π)
La presión osmótica de una disolución. Se define como la presión que se requiere para detener la ósmosis (Chang, 2017).
- Esta presión puede medirse a partir de la diferencia en los niveles finales del fluido separado por una membrana semipermeable que permite que las moléculas de solvente pasen a través de ella hasta donde se encuentra una solución diluida.
- La membrana no permite que las moléculas del soluto pasen a la sección donde se encuentran las moléculas del solvente puro.
- El paso de solvente a la sección de la solución para cuando se genera un equilibrio en la concentración, lo que provoca una diferencia de alturas que es lo que se conoce como presión osmótica.
A continuación, te presento algunos ejemplos de aplicación de las ecuaciones de las propiedades coligativas:
Para estudiar más ejemplos de aplicación de las ecuaciones de las propiedades coligativas revisa el siguiente documento: «14. Problemas_propiedades_coligativas.
Ahora te invito a ver con atención el siguiente video:
¡Vas muy bien! antes de cerrar el desarrollo de la clase te invito a visitar el siguiente sitio: Propiedades coligativas
Conclusión
Para concluir esta sesión repasemos lo siguiente:
- Propiedades constitutivas. Son las que dependen de la naturaleza de las partículas disueltas. Ejemplo: conductividad eléctrica, viscosidad, densidad.
- Propiedades coligativas. Son aquellas que dependen del número de partículas disueltas (moléculas, átomos o iones) en una cantidad específica de disolvente y no de la naturaleza de estas partículas
- Elevación del punto de ebullición (ΔTb)
- Descenso del punto de congelación (ΔTf)
- Descenso en la presión de vapor (ΔP)
- Presión osmótica (π)
- El punto de ebullición de una solución es mayor que el del solvente puro.
- Cuando se agrega un soluto a un disolvente, el punto de congelación de la solución es menor que el del solvente puro.
- Las constantes del punto de congelación y de ebullición se obtienen experimentalmente y existen tabuladas en la literatura para diferentes líquidos.
- Cuando se adiciona un soluto a un disolvente líquido se origina un descenso de la presión que ejerce el vapor del solvente de la solución.
- La presión osmótica de una disolución. Se define como la presión que se requiere para detener la ósmosis.
Las propiedades coligativas tienen una gran importancia en la vida diaria a nivel cotidiano ya nivel industrial. Algunas funciones importantes en procesos en los que participan son los siguientes:
- Evitar el congelamiento de líquidos dentro de tuberías y del agua del radiador de automóvil.
- Evitar el sobrecalentamiento y evaporación del agua del radiador del automóvil.
- Separar los distintos componentes de una solución mediante destilación fraccionada.
- Identificar por cálculo los pesos moleculares de solutos desconocidos.
- Crear soluciones nutrientes para regadíos de vegetales.
- Desalinizar el agua de mar.
Es así como llegamos al término de esta clase. Espero que todas tus dudas se hayan disipado con la información propuesta. Para finalizar la clase debes hacer la actividad correspondiente. ¡Vas muy bien, ya casi terminas este trayecto formativo felicidades!
Te espero en la siguiente clase.
Fuentes de información
- Chang, R. y Goldsby, KA (2017). Química. CD. de México. McGraw-Hill.
- Whitten, K.W., Davis, R.E., Peck M.L. & Stanley G.G. (2008). Química.
- Cd. de México. CENGAGE Learning.
- Kotz, JC, Treichel, PM y Weaver, GC (2005). Química y reactividad química.
- CD. de México. Thomson Learning.