Disoluciones Fisicoquímica

Descripción de las leyes de Roult y Henry

1. Soluciones
DEFINICIÓN: mezclas homogéneas que PRESENTAN UNA SOLA FASE y
tiene las mismas propiedades físicas y químicas en todas y cada una de
sus partes
TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS: del soluto son de tamaño molecular
son inferiores a 10 Angstrom ( Å ).
COMPONENTES :
•Soluto: componente minoritario
•Solvente: componente mayoritario
CARACTERÍSTICAS:
•Al disolver una sustancia, el volumen final es diferente a la suma de los
volúmenes del disolvente y el soluto (agua-etanol)
•Sus propiedades físicas dependen de su concentración
•Sus componentes se separan por cambios de fases, como la fusión,
evaporación, condensación, etc.
•Tienen ausencia de sedimentación

2. Clasificación soluciones
CONCENTRACIÓN:
•DILUIDAS - CONCENTRADAS
•INSATURADAS - SATURADAS - SOBRESATURADAS
ESTADO DE SOLUTO Y DISOLVENTE:
SÓLIDAS – LÍQUIDAS – GASEOSAS
DEPENDIENDO DEL NÚMERO DE COMPONENTES :
BINARIAS - TERNARIAS
INTERACCIÓN INTERMOLECULAR SOLUTO-DISOLVENTE:
REALES - IDEALES
NATURALEZA SOLUTO:
ELECTROLÍTICAS – NO ELECTROLIÍTICAS

3. Soluciones Reales e Ideales
INTERACCIÓN INTERMOLECULAR SOLUTO- SOLUTO Y DISOLVENTE-
DISOLVENTE VERSUS SOLUTO-DISOLVENTE:
REALES - IDEALES
IDEALES: LAS INTERACCIONES INTERMOLECULARES SON
DESPRECIABLES O CASI NULAS
las moléculas de las distintas especies son TAN SEMEJANTES unas a otras que las moléculas
de uno de los componentes pueden sustituir a las del otro sin que se produzca una variación
de la ESTRUCTURA ESPACIAL DE LA DISOLUCIÓN, NI DE LA ENERGÍA de las interacciones
intermoleculares presentes en la misma
REALES: LAS INTERACCIONES INTERMOLECULARES SON
SIGNIFICATIVAS
las moléculas de las distintas especies son MUY DIFERENTES unas de otras que las
moléculas de uno de los componentes no pueden sustituir a las del otro y por lo tanto se
produce una VARIACIÓN DE LA ESTRUCTURA ESPACIAL DE LA DISOLUCIÓN Y DE LA
ENERGÍA de las interacciones intermoleculares presentes en la misma
IDEALMENTE DILUIDAS:
La concentración del soluto tiende a cero, en la solución las moléculas de soluto
prácticamente sólo interaccionan con moléculas de disolvente.

4. Magnitudes Termodinámicas de Mezcla.

5. Ejemplo de soluciones
Estado de la Estado del Estado del Ejemplo
solución disolvente soluto
GAS GAS GAS AIRE
LÍQUIDO LÍQUIDO GAS O
2 en H
2O
LÍQUIDO LÍQUIDO LÍQUIDO ROH en H
2
O
LÍQUIDO LÍQUIDO SÓLIDO SAL en H
2
O
SÓLIDO SÓLIDO GAS H
2
en Pd
SÓLIDO SÓLIDO LÍQUIDO Hg en Ag
SÓLIDO SÓLIDO SÓLIDO Ag EN Au

6. FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN

7. FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN

8. PROPIEDADES FÍSICAS DE LAS SOLUCIONES
•PRESIÓN DE VAPOR
•PUNTO DE EBULLICIÓN
•PUNTO DE CONGELACIÓN
•PRESIÓN OSMÓTICA

9. Presión de vapor
La presión de vapor
es la presión
ejercida por su
vapor cuando el
vapor y el líquido se
encuentran en
equilibrio dinámico
(líquido-vapor) a
una temperatura
dada.

10. Ley de Raoult
P
1
= P°

c
1
La presión de vapor
del solvente es
directamente
proporcional a la
fracción molar del
solvente en la
solución.
Una solución que cumple la ley de Raoult a
cualquier concentración es una solución
ideal.
P
2
= P°

c
2
La presión de vapor
del soluto es
directamente
proporcional a la
fracción molar del
soluto en la solución.
solvente y soluto volátiles

11. Ley de Raoult
Presión de vapor
1
P°
cdisolvente
P
1
= P°

c
1

12. Ley de Raoult
P
1
= P°

c
1

13. Fracción molar de A,
c
A
Presión
P
A, puro
P
B, puro

14. x
1v = P / PT
1
x
2v = P
2
/ PT

15. Desviaciones de la Ley de Raoult
soluciones reales
Desviación positiva
A-B < A-A ó B-B
Desviación Negativa
A - B > A-A ó B-B

16. Propiedades coligativas
•Descenso de la presión de vapor
•Presión osmótica
•Descenso crioscópico
•Ascenso ebulloscópico

17. Propiedades coligativas
Las propiedades macroscópicas de
las soluciones diluidas y soluto no
volátil, denominadas propiedades
coligativas, sólo dependen del
número de partículas del soluto
disueltas, independientemente de la
especie química.

18. Temperatura (°C)
Presión (atm)
Vapor
Líquido
Hielo
0
100 110
1
Agua
Solución 1
- 0,5
D TeD Tc

19. Temperatura (°C)
Presión (atm)
Vapor
Líquido
Hielo
0 100 374
1
Agua
Solución 1
Solución 2

20. Propiedades coligativas
•Descenso de la presión de vapor
•Presión osmótica
•Descenso crioscópico
•Ascenso ebulloscópico

21. Observe la
diferencia de
presión que
indica la
columna de
mercurio.
Presión
de vapor
DISOLVENTE SOLUCIÓN

22. Descenso de la presión de vapor
A partir de: P
1
= P°

c
1
D P = P° - P
1
=

P°

c
2
(Ley de Raoult)
D P =

P°

c
2

23. Propiedades coligativas
•Descenso de la presión de vapor
•Presión osmótica
•Descenso crioscópico
•Ascenso ebulloscópico

24. Ascenso ebulloscópico
D T
e
= T
f
- T
i
=

k
e
m
D T
e
= k
e
m
k
e
= Constante molal de
ascenso ebulloscópico
Unidades = ° / molalidad
= kg ° / mol

25. Ascenso ebulloscópico
D T = T
f
- T
i
=

k
e
m
k
e
W
2
1000
PM
2
W
1
D T =

27. Descenso crioscópico
D T = T
i
- T
f
=

k
f
m
D T = k
f
m

k
f
= Constante molal de descenso crioscópico
Unidades = ° / molalidad = kg ° / mol
Para evitar la congelación del agua utilizada en la refrigeración de los
motores de los automóviles, se le añade un anticongelante (soluto).

28. Descenso crioscópico
D T
f
= T
i
- T
f
=

k
f
m
D T
f
= k
f
m

29. Descenso crioscópico
D T = T
i
- T
f
=

k
f
m
k
f
W
2
1000
PM
2
W
1
D T =

30. Soluto Concentración de las soluciones
0,001 m 0,01 m
Sacarosa 0,00186 0,0186
NaCl 0,0036 0,036
AlCl
3 0,0079 0,079
Descenso crioscópico para algunas
soluciones acuosas

31. Propiedades coligativas
•Descenso de la presión de vapor
•Presión osmótica
•Descenso crioscópico
•Ascenso ebulloscópico

32. ÓsmosisÓsmosis
El flujo de solvente desde una solución diluida
hacia una solución más concentrada a través de
una membrana semipermeable recibe el nombre
de ósmosis.
Una membrana semipermeable permite el
pasaje de solvente y no de solutos.

33. SolutoSolvente
Membrana
semipermeable

35. Disolvente
Presión = p
Disolución
Membrana semipermeable
Niveles
iguales
Presión osmótica
Es la presión necesaria para detener el flujo de solvente.

36. Presión osmótica
n R T
Vp =
C R T
p =
Ecuación de van’t Hoff

37. NaCl (s) ¾® Na
+
(ac) + Cl
-
(ac)
Disoluciones de sólidos iónicos en líquidos

38. Propiedad coligativa experimental
Propiedad coligativa teórica
i =
Factor i de Van’t Hoff
Se antepone el valor de i a las
ecuaciones normales

39. Soluto Concentración de las soluciones
0,001 m 0,01 m
NaCl 1,97 1,94
MgSO
4 1,82 1,53
K
2SO
4 2,84 2,69
AlCl
3 3,82 3,36
Factor i de Van’t Hoff para distintos
solutos en solución acuosa

40. LEY DE HENRY
La presión parcial del soluto para
soluciones diluidas es directamente
proporcional a la concentración del
soluto en solución
P
2
= k

c
2

41. Disolución de gases en líquidos
La solubilidad disminuye con la temperatura.
Mayor presión
Mínimas interacciones soluto-soluto
La solubilidad aumenta con la presión.

42. Disolución de gases en líquidos
Ley de Henry
S = k
H
. P
•Se cumple
para gases que
no reaccionan
con el solvente.

43. Solubilidad de Gases

44. Aplicación de la ley de Henry
¿Que pasa cuando destapo una gaseosa?
El aire y CO2 esta a una P saturada de
vapor de agua.
CO
2
(g) + H
2
O ¬¾® H
2
CO
3
Cuando se destapa, la P de CO2 cae a 0,03
atm, ¯ la solubilidad y por lo tanto el CO2
que sobre se escapa de la solución.

45. Gases - Solubilidad
Solubilidad del CO
2
es 33 mM a
25°C y 1 atm
Solubilidad del O
2 es 0.014 mM a
25°C y 1 atm

46. Relación entre la solubilidad de un gas
y la temperatura