PROPIEDADES COLIGATIVAS
Las propiedades coligativas son aquellas que están muy relacionadas con el cambio de ciertas propiedades físicas en los solventes cuando le agregamos a estos una cantidad determinada de un soluto no volátil. Específicamente las propiedades que varían son: Punto de ebullición (aumento ebulloscópico), Punto de congelación (descenso crioscópico), Descenso de la presión del vapor y la aparición de la Presión Osmótica. Estas cuatro propiedades no variarían o no aparecerían si no se agregara el soluto a un solvente puro. Obviamente las moléculas del soluto interaccionan o interfieren en el normal nor mal movimiento movimie nto de las moléculas del solvente afectando seriamente a estas propiedades mencionadas.
Estos cambios se pueden cuantificar a través de fórmulas. En el caso de las variaciones de los puntos de ebullición y de fusión la fórmula siguiente es la más utilizada. ∆T = K.m (Kb en el caso del ascenso ebulloscópico y K c en el caso del descenso crioscópico).
La m expresa la molalidad de la solución. Recordando brevemente el concepto de molalidad, es la cantidad de moles de soluto por cada 1000 gramos de solvente. La K tiene como unidad al grado/m o sea grado centígrado dividido la molalidad. De esta manera se cancelan m con m y queda el grado de temperatura cuando calculamos al ∆T. se debe aclarar que el valor de los K depende del solvente usado en cuestión. En la mayoría de los problemas de propiedades coligativas se usa como solvente al agua (solvente universal). La K b es 0.52 °C/m y para Kc es 1.86 °C/m.
De manera que en los problemas nos pueden preguntar cualquiera de las tres partes de la fórmula. K, m o ∆T. Generalmente nos preguntan ∆T. Pero con simples despejes matemáticos se puede averiguar lo que nos pregunten. También suele usarse en algunos cursos avanzados de química otra fórmula que si bien parece algo extensa es más práctica si nos dan como datos las masas de soluto y de solvente (agua). No es más que una adaptación a la anterior. ∆T =(K.g.1000)/(P.M sto . G)
G = masa de solvente (agua). g = masa de soluto. K (de ebullición o de congelación según corresponda).
Las cuatro propiedades coligativas son: 1. Descenso de la presión de vapor del disolvente : 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 La aparición de fuerzas atractivas entre las moléculas del soluto y las moléculas del disolvente, dificultando su paso a vapor
2. Elevación ebulloscopia : La temperatura de ebullición de un líquido es aquélla a la cual su presión de vapor iguala a la atmosférica (Figura de la derecha).
Cualquier disminución en la presión de vapor (como al añadir un soluto no volátil) producirá un aumento en la temperatura de ebullición (Ver Figura de la tabla). 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 ebulloscopia (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 ebulloscopia de 0,52 º C. 3. Descenso crioscópico: a temperatura de congelación de las disoluciones es más baja que la temperatura de congelación del disolvente puro (Ver Figura de la tabla). La congelación se produce cuando la presión de vapor del
líquido iguala a la presión de vapor del sólido. Llamando Tc al descenso crioscópico y m a la concentración molal del soluto, se cumple que: DTc = Kc m siendo Kc la constante crioscópica del disolvente. Para el agua, este valor es 1,86 ºC/mol/Kg. Esto significa que las disoluciones molales (m=1) de cualquier soluto en agua congelan a -1,86 º C. 4. Presión osmótica: La presión osmótica es la propiedad coligativa más importante por sus aplicaciones biológicas, pero antes de entrar de lleno en el estudio de esta propiedad es necesario revisar los conceptos de difusión y de ósmosis.
Difusión es el proceso mediante el cual las moléculas del soluto tienen a alcanzar una distribución homogénea en todo el espacio que les es accesible, lo que se alcanza al cabo de cierto tiempo (Figura de la izquierda). En Biología es especialmente importante el fenómeno de difusión a través de membranas, ya que la presencia de las membranas biológicas condiciona el paso de disolvente y solutos en las estructuras celulares (Figura de la derecha). La presencia de una membrana separando dos medios diferentes impone ciertas restricciones al proceso de difusión de solutos, que dependerán fundamentalmente de la relación entre el diámetro de los poros de la membrana y el tamaño de las partículas disueltas. Las membranas se clasifican en cuatro grupos :
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
COLOIDES
Los coloides son suspensiones de partículas en un medio molecular. Para que estas suspensiones Sean consideradas coloides, las partículas han de tener dimensiones en el intervalo 10 nm-10 m.
Son sistemas ubicuos en la naturaleza y con grandes aplicaciones tecnológicas: la sangre (suspensión de glóbulos rojos y otras partículas en un medio acuoso), la leche (suspensión de gotitas de grasa en Agua), los huesos, las nubes, la atmosfera, las pinturas, las tintas, y un sinfín de sistemas y materiales, Biológicos y sintéticos, son coloides. Ejemplos: 1. Pintura 2. Gelatina 3. Leche 4. Mayonesa 5. Queso 6. Mantequilla 7. La crema batida 8. Los tejidos vivos 9. Lubricantes 10. Espuma para afeitarse
Propiedades de los coloides
Las propiedades de los coloides son: Adsorción Por su tamaño, las partículas coloidales tienen una relación área/masa extremadamente grande, por ello son excelentes materiales adsorbentes.
En la superficie de las partículas existen fuerzas de Van der Waals e incluso enlaces interatómicos que el estar insatisfechos pueden atraer y retener átomos, iones o moléculas de sustancias extrañas. A esta adherencia de sustancias ajenas en la superficie de una partícula se le llama adsorción. Las sustancias adsorbidas se mantienen firmemente unidas en capas que suelen tener no más de una o dos
moléculas (o iones) de espesor. Aunque la adsorción es un fenómeno general de los sólidos, resulta especialmente eficiente en dispersiones coloidales, debido a la enorme cantidad de área superficie.
Efecto Tyndall Consiste en que un haz luminoso se hace visible cuando atraviesa un sistema coloidal. Este fenómeno se debe a que las partículas coloidales dispersan la luz en todas las direcciones haciéndola visible. Los rayos de luz pueden ser vistos al pasar a través de un bosque, por ejemplo, como resultado de la dispersión de la luz por las partículas coloidales suspendidas en el aire del bosque.
Aunque todos los gases y líquidos dispersan la luz, la dispersión por una sustancia pura o por una solución es muy pequeña, que generalmente no es detectable.
Movimiento browniano ¿Ha observado alguna vez partículas de polvo bailando o moviéndose al azar en un rayo de sol que ingresa a través de una ventana (o una cortina abierta), o partículas de polvo y humo moviéndose al azar en un rayo de luz proveniente de la caseta de proyección de una sala de cine? Pues, dichos fenómenos son ejemplos de movimiento browniano.
El movimiento desordenado de dichas partículas coloidales es debido al bombardeo o choque con las moléculas del medio dispersante, y en los ejemplos citados seria por las moléculas presentes en el aire (N2, O2,Ar, Cr2, etc). El movimiento se conoce como movimiento browniano en memoria del botánico ingles Robert Brown, quien observo por primera vez este movimiento irregular de partículas en 1827, mientras estudiaba con el microscopio el comportamiento de los granos de polen suspendidos en agua. El movimiento browniano impide que las partículas coloidales se asienten o sedimentos.
Electroforesis Consiste en la migración de partículas coloidales cargadas dentro de un campo eléctrico. Como señalamos oportunamente, las partículas coloidales adsorben iones en su superficie cargándose positiva o negativamente, aunque todo el sistema coloidal es eléctricamente neutro, estas partículas viajan hacia los electrodos (cátodo y ánodo) mediante fuerzas eléctricas de atracción.
Diálisis Se define como el movimiento de iones y moléculas pequeñas a través de una membrana porosa, llamada membrana dialítica o dializante, pero no de moléculas grandes o partículas coloidales. La diálisis no es una propiedad exclusiva de los coloides, puesto que ciertas soluciones también se pueden dializar, por ejemplo, los bioquímicos utilizan con frecuencia la diálisis para separar moléculas proteínicas de iones acuosos.
En los coloides, la diálisis permite purificar el sistema coloidal, puesto que se eliminan iones y otras moléculas pequeñas consideradas impurezas. Se utilizan como membranas dialíticas, el celofán y las membranas de origen animal.
CLASES DE COLOIDES. Los coloides se clasifican en tres clases generales que dependen del tamaño de la partícula, y son:
Dispersiones coloidales. Soluciones de Macromoléculas. Coloides de Asociación.
Dispersiones coloidales
Las dispersiones coloidales consisten en suspensiones en medio de sustancias insolubles en forma de partículas conteniendo muchas partículas individuales. Como ejemplo están las dispersiones coloidales de oro, Au2S3 , ó aceite en agua.
Soluciones de Macromoléculas
Las soluciones macromoleculares, por otra parte, son soluciones verdaderas de moléculas tan grandes ó muy complejas, que quedan dentro del intervalo coloidal.
Ejemplo de esto son las soluciones acuosas de proteínas, almidón, caucho, acetato de polivinilo, ó las soluciones de hule y de otros materiales muy polimerizados en solventes orgánicos.
Coloides de Asociación
Los coloides de asociación consisten en soluciones de sustancias solubles y de relativamente bajo peso molecular, las cuales, para una concentración particular según el caso, se asocian formando agregados de tamaño coloidal. Las soluciones jabonosas son un ejemplo sobresaliente de esta categoría.
PROPIEDADES COLIGATIVAS Y COLIDES
Luisa Fernanda Gruesso.
Docente: Mario Hernando Cifuentes Guzmán.
INSTITUCION EDUCATICA FRANCISCO JOSE DE CALDAS SANTANDER DE QUILICHAO 2013