Soluciones

1. Soluciones • Es una mezcla homogénea de dos o mas sustancias químicas tal que el tamaño molecular de la partículas sea inferior a 10-9 m. • Se llama mezcla coloidal cuando el tamaño de partícula va de 10-9 m a 2 x10-7 m. • Se llama suspensión cuando el tamaño de las partículas es del orden de 2 x10-7 m.

2. Ejemplo de soluciones Estado de la Estado del Estado del Ejemplo solución disolvente soluto GAS GAS GAS AIRE LÍQUIDO LÍQUIDO GAS O2 en H2O LÍQUIDO LÍQUIDO LÍQUIDO ROH en H2O LÍQUIDO LÍQUIDO SÓLIDO SAL en H2O SÓLIDO SÓLIDO GAS H2 en Pd SÓLIDO SÓLIDO LÍQUIDO Hg en Ag SÓLIDO SÓLIDO SÓLIDO Ag EN Au

3. Mínimas interacciones soluto-soluto Lasolubilidad aumenta con la presión. Mayor presión Disolución de gases en líquidos Lasolubilidad disminuye con la temperatura.

4. Disolución de gases en líquidos Todos los gases en agua se disuelven liberando calor. CaCO3 (s)  CaO (s) + CO2 (g) CO2 (g) + H2O (l)  Solución + q

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

6. Solubilidad de Gases

7. Aplicación de la ley de Henry ¿Que pasa cuando destapo una gaseosa? CO2(g) + H2O  H2CO3 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.

8. Gases - Solubilidad Solubilidad del CO2 es 33 mM a 25°C y 1 atm Solubilidad del O2 es 0.014 mM a 25°C y 1 atm

9. Solubilidad (mM) Temperatura (oC) Relación entre la solubilidad de un gas y la temperatura

10. Propiedades de las soluciones Soluto-Solvente Gas Líquido Sólido Gas Líquido Sólido Mezclas Mezclas Homogéneas (soluciones) Heterogéneas

11. solubilidad La solubilidad de una sustancia en un líquido dado, depende de la naturaleza del soluto y del solvente, de la temperatura y de la presión. Las variaciones del valor de la presión atmosférica solo producen cambios despreciables en la solubilidad de los líquidos o de los sólidos en líquidos. En cambio la solubilidad de los gases en los líquidos varía en proporción directa de la presión parcial del gas que se solubiliza. En los sólidos y líquidos la mayoría de las solubilidades aumentan con la temperatura.

12. Disoluciones ideales. La solubilidad de un sólido, en una disolución ideal, depende de la temperatura, del punto de fusión del sólido y de su calor molar de fusión Hf. En una disolución ideal el calor de disolución es igual al calor de fusión, el cual se supone que es una constante independiente de la temperatura. En estas disoluciones, la solubilidad no está afectada por la naturaleza del disolvente. La ecuación deducida, a partir de consideraciones termodinámicas, para una disolución ideal de un sólido en un líquido es en la que X2 es la solubilidad ideal del soluto expresada en fracción molar, T0 el punto de fusión del soluto en grados absolutos y T la temperatura absoluta de la disolución. A temperaturas superiores al punto de fusión, el soluto está en estado líquido, y en una disolución ideal el soluto líquido es miscible en todas las proporciones con el disolvente. Por tanto, la ecuación no es aplicable cuando T > To. Esta ecuación también resulta inadecuada para temperaturas considerablemente inferiores al punto de fusión, en las que ya no puede utilizarse Hf.

13. ¿Como depende la solubilidad de la temperatura ?

14. Variación de la solubilidad con la temperatura

15. Propiedades coligativas Las propiedades macroscópicas de las soluciones, denominadas propiedades coligativas, sólo dependen del número de partículas del soluto disueltas, independientemente de la especie química.

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

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

18. Ley de Raoult (soluto no volátil, no iónico, disuelto en solvente volátil) p p0 Líquido puro Solución 0 1 x2 x1 + x2 = 1 p = x1p0 Agregamos un soluto no volátil

19. Ley de Raoult La presión de vapor del solvente en presencia de un soluto es proporcional a la fracción molar del solvente. P1 = P°1 Una solución que cumple la ley de Raoult a cualquier concentración es una solución ideal.

20. p = x1 p0 Ley de Raoult Teniendo en cuenta que: x1 + x2 = 1 p = (1 - x2) p0 Descenso relativo de la presión de vapor Propiedad coligativa

21. Que consecuencias tiene el descenso de la pv ? • Aumento del punto • de ebullición. • Disminución del punto • de fusión.

22. P° Presión de vapor P1 = P°1 1 disolvente Ley de Raoult

23. Ley de Raoult P1 = P*1 Presión de vapor, P Fracción molar del solvente, Xsolvente

24. Descenso de la presión de vapor Comienzo Más tarde

25. Descenso de la presión de vapor (Ley de Raoult) A partir de: P1 = P°1  P = P° - P1 =P°2  P =P°2

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

27. p0 p Descenso de la presión de vapor Solvente Puro Solución  Te = T - T0 =ke m T0 T  Te = ke m Aumento del punto de ebullición Temperatura Ascenso ebulloscópico ke = Constante molal de ascenso ebulloscópico Unidades = ° / molalidad = kg ° / mol

28. Descenso de la presión de vapor A B C Solvente Puro p0 p Solución Presión de vapor Aumento de Teb T Temperatura T0 T - T0 = T (distancia AB) A  p0 = 1 atm C  p (ambos a T0) Distancia AC equivale a p0 - p Como p0 es cte. AC  (p0-p)/p0 Soluciones diluidas: las curvas son paralelas en la zona del punto de ebullición y AB/AC es cte. T = kex2(ya que AC  (p0-p)/p0 = x2, Ley de Raoult)

29. Descenso de la presión de vapor p0 p Solvente Puro Solución Aumento de Teb T0 T Temperatura Clausius Clapeyron Reemplazamos T1 y T2 por T0 y T: Presión de vapor

30. T = T - T0 y como para soluciones diluidas T y T0 no son muy diferentes : T0TT02 Además p/p0 = 1 - x2 (Ley de Raoult)

31. Como x2 = n2/(n1+n2) ≈ n2/n1 = n2/w1M1 Lv calor de vaporización por gramo de solvente = Hv/M1 m = molalidad = (n2/w1).1000 T = Ke.m

32.  Tf = kf m Descenso crioscópico  Tf = T0 - T=kf m

33. Constantes del punto de ebullición y del punto de fusión Punto de fusión, oC Punto de ebullición, oC Solvente Acetona Benceno Alcanfor Tetracloruro de carbono Ciclohexano Naftaleno Fenol Agua

34. Agua Solución 1 Líquido Hielo Presión (atm) 1 Vapor 100 110 - 0,5 0  Te  Tc Temperatura (°C)

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

36.  T = T0 - T=kf m  T = kf m Descenso crioscópico kf = Constante molal de descenso crioscópico Unidades = ° / molalidad = kg ° / mol

37. kf W2 1000 PM2 W1  T= Descenso crioscópico  T = Ti - Tf =kf m

38. Crioscopía Que factores afectan Kc? Kc • El descenso crioscópico sólo depende del número • de partículas. • Por lo tanto, soluciones de la misma molalidad de glucosa • sacarosa, urea, etc. Producen el mismo DT • Que ocurriría, con el descenso crioscópico, si se prepara • una solución de NaCl de la misma molalidad ?

39. Descenso crioscópico para algunas soluciones acuosas

40. Disoluciones de sólidos iónicos en líquidos NaCl (s)  Na+ (ac) + Cl- (ac)

41. Propiedad coligativa experimental i = Propiedad coligativa teórica Factor i de Van’t Hoff

42. Factor i de Van’t Hoff para distintos solutos en solución acuosa

43. DT = i m Kc Si el electrolito se disocia completamente, i = número de iones. Factor i de van’t Hoff Como determinar el factor i de van’t Hoff ?

44. Cuál será el valor de i cuando el electrolito no se disocia completamente? AxBy xAz+ + yBz- m = molalidad del electrolito a = grado de disociación a.m = nro.de moles disociados (por 1000g de solv.) m - m.a = m(1-a) = nro. de moles sin disociar

45. ma = nro.de moles disociados m(1 - a) = nro. de moles sin disociar además x(m.a) = nro. de moles de la especie Az+ y(m.a) = nro. De moles de la especie Bz- mt = m(1 - a) + x(m.a) + y(m.a) = m(1-a) + (x + y) ma = m[ (1-a) + (x + y) a] = [(1-a) + na].m = [1 + a (n -1)] m mt = [1 + a (n -1)] m

46. i

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

48. Ósmosis 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.

49. Soluto Solvente Membrana semipermeable