OBJETIVOS:
Explicar de manera concreta la propiedad coligativa. Descenso de la presión de vapor. Mencionar los factores que afectan a la presión de vapor. Realizar ejercicios para entender cómo se calcula la presión de vapor.
INTRODUCCIÓN: Las propiedades coligativas son aquellas que dependen del número de partículas (moléculas, átomos o iones) disuelta en cantidad fija de solvente. Estas se dividen en cuatro propiedades, nosotros trataremos de explicar la primera que es el descenso de la presión de vapor, los factores que la afectan, y su aplicación en la vida.
DESCENSO DE LA PRESIÓN DE VAPOR Definición: Las moléculas de la fase gaseosa que chocan contra la fase líquida ejercen una f uerza 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.
Factores que afectan la presión de vapor: 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.
Como se da el factor 1. Ejemplo: Agua a 40 °C ⇒
Presión de vapor 55.3 mmHg
Agua a 80 °C ⇒ Presión de vapor 355.1 mmHg
Como se da el factor 2. Ejemplo: Agua a 20 °C ⇒
Presión de vapor 17,5 mmHg
Benceno a 20 °C ⇒ Presión de vapor 74,7 mmHg Etanol a 20 °C ⇒ Presión de vapor 43,9 mmHg
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.
I - Soluto no volátil Si el soluto que se agrega al solvente es DE LA PRESIÓN DE VAPOR .
no volátil, se producirá un DESCENSO
II - Soluto volátil. Si consideramos una solución ideal formada por dos componentes (A, B) en que A y B son volátiles. Las presiones parciales de los vapores de A y B sobre la solución están dadas por la Ley de Raoult. PA = XA PºA y PB = XB PºB La presión de vapor total sobre la solución se calcula sumando las presiones parciales de cada componente volátil. PTOTAL = PA + PB PTOTAL = XA PºA + XB PºB
METODOS PARA LA DETERMINACION DE VAPOR I - Método Isopiéstico: Se usa para la determinación precisa de presiones de vapor. En este método, la disolución cuya presión de vapor queremos determinar y una disolución que contenga un soluto patrón, por ejemplo, cloruro potásico, se colocan en vasijas separadas y en un recipiente cerrado, como se muestra en la figura 1.
Fig. 1.
Se hace el vacío y se coloca el recipiente en un termostato cuya temperatura se regula a ± 0,001 ºC. El vapor de la disolución que posee la presión de vapor más alta pasa a la que la tiene más baja, hasta que las presiones de vapor de las dos disoluciones son iguales, es decir, hasta que dichas soluciones son isopiésticas. Las muestras se pesan periódicamente y cuando se establece el equilibrio, o sea, cuando ya no hay variación de peso, se analizan las disoluciones y se determinan sus concentraciones.
II - Método termoeléctrico desarrollado por Hill Y Baldes. Dice que es para determinar la presión de vapor relativa de pequeñas cantidades de líquido. El aparato consiste en un par termoeléctrico formado por un hilo de constantan (aleación de cobre y níquel) y otro de manganina (aleación de cobre, manganeso y níquel) que forman dos bucles y están conectados a un galvanómetro, como se indica en la figura 2.
Fig. 2.
El aparato se calibra con disoluciones de presión de vapor conocidas, y el descenso de la presión de vapor se obtiene a partir de una curva patrón obtenida al representar la presión de vapor frente a las lecturas del galvanómetro.
EJERCICIOS Formulario: Formula
Concepto Ley de Raoult
Sig. Variables = La presión total del sistema en equilibrio = Composición en la fase Liquida, compuesto 1 = Presión de vapor
compuesto 1
X 1+ X 2
X 1
=1
= 1 – X 2
La presión de vapor de la disolución en función de la concentración del soluto
X1 la fracción molar del disolvente. X 2 la fracción molar del soluto.
Despeje de la fracción molar Sustituimos X1 en la ley de Raoult
Calcúlese el descenso relativo de la presión de vapor, a 20 ºC, de una disolución que contiene 171,2 g de sacarosa ( w 2) en 1 000 g ( w 1) de agua. El peso molecular de la sacarosa ( M 2) es 343.3 y el peso molecular del agua ( M 1) es 18,02.
CONCLUSIÓN Por lo tanto podemos concluir que la presión de vapor depende de la temperatura y de la naturaleza del líquido. Y según sus factores,
Número 1,
“a mayor temperatura hay mayor evaporación de liquido debido a que su moléculas vencen las fuerzas de interacción que las mantienen unidas.
Numero 2, “para diferentes líquidos a una temperatura dada las sustancias de v apor elevadas se evaporan más rápidamente que las sustancias con presión baja de vapor, se dice entonces que los líquidos que se evaporan rápidamente son volátiles. Mientras más volátil es un líquido menores son las fuerzas de interacción intermolecular, mayor es la evaporación del líquido y mayor es su presión de vapor” Conocimos también diferentes tipos de métodos como lo son: el método isopiéstio y el método termoeléctrico que nos permite estudiar las propiedades de equilibrio de las soluciones. Y la ley de Raoult para resolver determinados ejercicios.
