Colegio Andrés Bello Chiguayante
PROPIEDADES COLIGATIVAS Jorge Pacheco R. Profesor de Biología y Química
PROPIEDADES DE LAS DISOLUCIONES APRENDIZAJES APRENDIZAJE S ESPERADOS: •
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Calculan las propiedades coligativas de las disoluciones relacionadas con la presión de vapor. Describen el fenómeno de la osmosis y cómo afecta a las disoluciones químicas. Calculan la importancia de la presión osmótica para el desarrollo de los seres vivos y algunos procesos industriales.
PROPIEDADES DE LAS DISOLUCIONES APRENDIZAJES APRENDIZAJE S ESPERADOS: •
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Calculan las propiedades coligativas de las disoluciones relacionadas con la presión de vapor. Describen el fenómeno de la osmosis y cómo afecta a las disoluciones químicas. Calculan la importancia de la presión osmótica para el desarrollo de los seres vivos y algunos procesos industriales.
PREGUNTAS PREGUNT AS PREVIA PREVIAS S 1. 20 g de NaC NaCll en 600 600 g de agua. agua. ¿Cuá ¿Cuáll es la mola molalid lidad ad de la disolución si la masa molar del NaCl es 58,5 g/mol? n NaCl
SI:
=
20 g
n = 0,34 mol NaCl
58,5 g/mol
0,34 mol NaCl 600 g disolvente
=
X mol NaCl 1000 g disolvente
X = 0,57 m.
PREGUNTAS PREGUNT AS PREVIA PREVIAS S 2. Si se disu disuelv elven en 10 g de de NaCl NaCl en 500 500 g de Agua. Agua. ¿Cuál ¿Cuál es la Fracción Molar del soluto y del solvente respectivamente, si se sabe que la masa molar del NaCl es 58,5 g/mol y del H2O es 18 g/mol? n NaCl
=
n H2O X NaCl X H2O
= =
=
10 g 58,5 g/mol 500 g 18 g/mol 0,17 27,78 + 0,17 27,78 27,78 + 0,17
n NaCl = 0,17 mol n H2O = 27,78 mol X NaCl = 0,006 X H2O = 0,994
PREGUNTAS PREVIAS 3. ¿Qué temperatura en escala Kelvin corresponde 20°Celcius?
K = °C + 273 K = 20°C + 273 K = 293
PROPIEDADES DE LAS DISOLUCIONES
PROPIEDADES DE LAS DISOLUCIONES •
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¿Qué son coligativas?
las
propiedades
Corresponde a las modificaciones que sufren algunas de las propiedades del solvente en disolución como son: la presión de vapor, ascenso del punto de ebullición, descenso del punto de congelación y la presión osmótica Estas propiedades dependen solo de la concentración del soluto y no de su naturaleza.
DISMINUCIÓN PRESIÓN DE VAPOR •
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¿Qué es la presión de vapor? La presión de vapor es la presión que ejerce la fase gaseosa sobre la fase líquida y paredes del recipiente, en un estado de equilibrio dinámico entre ambas fases.
DISMINUCIÓN PRESIÓN DE VAPOR •
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Según la presión de vapor, ¿cómo se clasifica los líquidos? Los líquidos pueden ser volátiles y no volátiles. Los líquidos volátiles, poseen presión de vapor elevado a temperatura ambiente. Los líquidos no volátiles, poseen presión de vapor bajo a temperatura ambiente.
DISMINUCIÓN PRESIÓN DE VAPOR •
Lee el siguiente texto y responde:
DISMINUCIÓN PRESIÓN DE VAPOR •
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¿Qué sucede con la presión de vapor del solvente al adicionar un soluto? Produce la disminución de su presión de vapor. ¿Cuál es el significado de P= P° . X? Significa que la presión parcial ejercida por el vapor del solvente sobre una disolución (P) es igual al producto de la fracción molar del solvente en la disolución (X) por la presión de vapor del solvente puro (P°).
EJEMPLO •
Un combustible está formado por 10 mol de octano y 5 mol de heptano. Las presiones de vapor (Pº) del octano y del heptano a 20 ºC son 10,45 mmHg y 35,5 mmHg, respectivamente. Determina la presión de vapor parcial y total a 20ºC.
X octano
=
10 10 + 5
X octano = 0,67
= X heptano
5 10 + 5
X heptano = 0,33 P = P° . X
P oct = P°oct . Xoct
P oct = 10,45 mmHg . 0,67
P oct = 7 mmHg
EJEMPLO •
Un combustible está formado por 10 mol de octano y 5 mol de heptano. Las presiones de vapor (Pº) del octano y del heptano a 20 ºC son 10,45 mmHg y 35,5 mmHg, respectivamente. Determina la presión de vapor parcial y total a 20ºC.
P hep = P°hep . Xhep
P hept = 35,5 mmHg . 0,33
P hept = 11,7 mmHg P total = P octano + P heptano P total = (7 + 11,7) mmHg P total = 18,7 mmHg
EJERCICIOS 1. Un mol de glucosa se agrega a 10 moles de agua a 25 ºC. Si la presión de vapor del agua pura a esta temperatura es de 23,8 mmHg, ¿cuál será la presión de vapor de la mezcla? = X glucosa
1
X H2O
10 + 1
X glucosa = 0,09
=
10 10 + 1
X H2O = 0,91 P = P° . X
P H2O = P° H2O . X H2O
P H2O = 23,8 mmHg . 0,91
P H2O = 21,66 mmHg
EJERCICIOS 2. A 100 ºC la presión de vapor del agua es 760 mmHg. ¿Cuál es la presión de vapor de una disolución preparada a partir de 30 g de etilenglicol con 80 g de agua? ( C2H6O2= 62 g/mol). n C2H6O2 = n H2O
=
= X C2H6O2
X H2O
=
30 g 62 g/mol 80 g 18 g/mol 0,48 4,44 + 0,48 4,44 4,44 + 0,48
n C2H6O2 = 0,48 mol n H2O = 4,44 mol X C2H6O2 = 0,098 X H2O = 0,902
EJERCICIOS 2. A 100 ºC la presión de vapor del agua es 760 mmHg. ¿Cuál es la presión de vapor de una disolución preparada a partir de 30 g de etilenglicol con 80 g de agua? ( C2H6O2= 62 g/mol). P H2O = P° H2O . X H2O P H2O = 760 mmHg . 0,902
P H2O = 685,5 mmHg
AUMENTO DEL PUNTO DE EBULLICIÓN •
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¿Qué es el punto de ebullición? El punto de ebullición (Peb) corresponde a la temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido se iguala a la presión atmosférica.
CONSTANTES EBULLOSCÓPICA
AUMENTO DEL PUNTO DE EBULLICIÓN •
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Cuando un solvente parte de una disolución, sus moléculas tienen menor posibilidad de pasar al estado gaseoso, ya que las moléculas de soluto en la superficie reduce el número de moléculas de solvente que se evapora; así, su presión de vapor es menor que si estuviese en estado puro. En consecuencia, una solución con un soluto no volátil, igualará su presión de vapor a la presión atmosférica, a una temperatura mayor que el solvente puro y aumentando de esta manera su punto de ebullición.
EJEMPLO •
Determina la temperatura de ebullición (Teb) de una disolución el cual contiene 8 mol de NaCl en 7000 g de agua (T°eb H2O = 100 °C; Keb H 2O= 0,52 °C/m)
SI:
8 mol NaCl 7000 g disolvente
=
X mol NaCl 1000 g disolvente
X = 1,143 m. ∆Teb = Keb . m
∆Teb(H2O) = Keb . m
∆Teb(H2O) = 0,52°C/m . 1,143 m ∆Teb(H2O) = 0,59°C
EJEMPLO •
Determina la temperatura de ebullición (Teb) de una disolución el cual contiene 8 mol de NaCl en 7000 g de agua (T°eb H2O = 100 °C; Keb H 2O= 0,52 °C/m)
∆Teb = Teb - T°eb
Teb(H2O) = (100 + 0,59)°C Teb(H2O) = 100,59°C
EJERCICIO •
¿Cuál es la temperatura de ebullición de una disolución preparada a partir de 0,4 mol de sacarosa (C12H22O11) en 250 g de agua?
Si:
0,4 mol C12H22O11 250 g H2O
=
X mol C12H22O11 1000 g H2O
X = 1,6 m. ∆Teb(H2O) = Keb . m ∆Teb(H2O) = 0,52°C/m . 1,6 m ∆Teb(H2O) = 0,83°C
EJERCICIO •
¿Cuál es la temperatura de ebullición de una disolución preparada a partir de 0,4 mol de sacarosa (C12H22O11) en 250 g de agua?
∆Teb = Teb - T°eb
Teb(H2O) = (100 + 0,83)°C Teb(H2O) = 100,83°C
DISMINUCIÓN DEL PUNTO DE CONGELACIÓN •
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¿Qué es el punto de congelación? El punto de congelación (Pc) es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido coincide con la presión de vapor del sólido, es decir, el líquido se convierte en sólido.
CONSTANTES CRIOSCÓPICA
DISMINUCIÓN DEL PUNTO DE CONGELACIÓN •
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Cuando el agua de una disolución alcanza el punto de congelación, sus moléculas se enlazan, rompiendo las interacciones con el soluto disuelto. Esto ocasiona un descenso de la presión de vapor y, por lo mismo, una disminución en el punto de congelación en relación con el solvente puro (0°C).
EJEMPLO •
Un químico preparó una disolución anticongelante para automóviles a partir de 4 mol de etilenglicol (C2H6O2) y 750 g de agua. ¿Cuál será el punto de congelación de la disolución? (T°c H2O= 0°C; Kc H2O= 1,86 °C/m)
Si:
4 mol C2H6O2 750 g H2O
=
X mol C2H6O2 1000 g H2O
X = 5,3 m. ∆Tc = Kc . m
∆Tc(H2O) = Kc . m
∆Tc(H2O) = 1,86°C/m . 5,3 m ∆T (H
O)
= 9,9°C
EJEMPLO •
Un químico preparó una disolución anticongelante para automóviles a partir de 4 mol de etilenglicol (C2H6O2) y 750 g de agua. ¿Cuál será el punto de congelación de la disolución? (T°c H2O= 0°C; Kc H2O= 1,86 °C/m)
∆Tc = Tc° - Tc
Tc(H2O) = (0 – 9,9)°C Tc(H2O) = – 9,9°C
EJERCICIO •
¿Cuál es el punto de congelación de una disolución preparada a partir de 2 mol de sacarosa (C12H22O11) en 350 g de agua? (T°c H2O= 0°C; Kc H2O= 1,86 °C/m)
Si:
2 mol (C12H22O11) 350 g H2O
=
X mol (C12H22O11) 1000 g H2O
X = 5,7 m. ∆Tc = Kc . m
∆Tc(H2O) = Kc . m
∆Tc(H2O) = 1,86°C/m . 5,7 m ∆Tc(H2O) = 10,6°C
EJERCICIO •
¿Cuál es el punto de congelación de una disolución preparada a partir de 2 mol de sacarosa (C12H22O11) en 350 g de agua? (T°c H2O= 0°C; Kc H2O= 1,86 °C/m)
∆Tc = Tc° - Tc
Tc(H2O) = (0 – 10,6)°C Tc(H2O) = – 10,6°C
PRESIÓN OSMÓTICA •
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¿Qué es la Osmósis? Es el paso de un solvente desde la disolución más diluida hacia la más concentrada mediante una membrana semipermeable.
PRESIÓN OSMÓTICA •
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¿Qué es la Presión Osmótica? Presión que ejerce una disolución sobre la membrana semipermeable y que detiene la osmósis.
PRESIÓN OSMÓTICA
. ∏ = M
. R
T
Donde: ∏: Presión Osmótica (atmósfera). M: Molaridad de la disolución (mol/L). R: Constante de los gases (0,082 L . atm/mol . K). T: Temperatura absoluta (Kelvin).
EJEMPLO •
Determina la presión osmótica de una disolución de sacarosa 0,10 mol/L en contacto con agua pura, a 20ºC.
∏ = M .
R . T
20 + 273 = 293 K
∏ = 0,10 (mol/L) . 0,082 (L.atm/mol.K) . 293 K
∏ = 2,4 atm
EJEMPLO •
¿Cuál es la concentración molar de una disolución que mostró una presión osmótica de 5,20 mmHg a 25°C?
∏ = M . Sabiendo que:
760 mmHg 1 atmósfera
R . T =
5,20 mmHg X atmósfera
X = 0,00684 atmósfera 25 + 273 = 298 K
EJEMPLO •
¿Cuál es la concentración molar de una disolución que mostró una presión osmótica de 5,20 mmHg a 25°C?
∏ = M .
M =
∏
R . T
R . T
0,00684 atm M = 0,082(L.atm/mol.K). 298 K
M = 0,00028 mol/litro
EJERCICIO •
¿Cuál es la presión osmótica de una disolución que contiene 0,05 mol/L de glicerina a 25ºC?
∏ = M .
R . T
25 + 273 = 298 K
∏ = 0,05 (mol/L) . 0,082 (L.atm/mol.K) . 298 K
∏ = 1,22 atm
EJERCICIO •
¿Cuál es la presión osmótica de una disolución acuosa de urea ((NH2)2CO) 1,36 M a 22ºC?
∏ = M .
R . T
22 + 273 = 295 K
∏ = 1,36 (mol/L) . 0,082 (L.atm/mol.K) . 295 K
∏ = 32,898 atm
EJERCICIO •
¿Cuál es la concentración molar de una disolución que mostró una presión osmótica de 55,87 mmHg a 25°C?
Sabiendo que:
760 mmHg 1 atmósfera
=
55,87 mmHg X atmósfera
X= 0,0735 atmósfera 25 + 273 = 298 K
EJERCICIO •
¿Cuál es la concentración molar de una disolución que mostró una presión osmótica de 55,87 mmHg a 25°C?
∏ = M .
M =
∏
R . T
R . T
0,0735 atm M = 0,082(L.atm/mol.K). 298 K
M = 0,003 mol/litro
PREGUNTAS 1. Menciona dos ejemplos de un líquido volátil y un liquido no volátil. 2. ¿Cómo se relaciona la disminución de la presión de vapor con el aumento del punto de ebullición? 3. ¿Qué mecanismos de defensa ante las bajas temperaturas desarrollan los seres vivos? 4. Explica los siguientes enunciados argumentando a partir de la propiedad coligativa correspondiente. A) El combustible líquido de un encendedor sale en forma de gas. B) El metanol se puede utilizar como anticongelante en los radiadores de los vehículos, pero no se debe sacar en verano. (Punto de ebullición del metanol: 65 °C). C) Al adicionar sal a una cacerola con agua hirviendo esta deja de ebullir.
DESAFIO •
Una disolución que contiene 0,8330 g de un polímero de estructura desconocida en 170 mL de un solvente orgánico mostró una presión osmótica de 5,20 mmHg a 25°C. ¿Cuál es la masa molar del polímero?
