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Disoluciones Fisicoquímica

Descripción de las leyes de Roult y Henry

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Disoluciones Fisicoquímica

  1. 1. Soluciones <ul><li>DEFINICIÓN: mezclas homogéneas que PRESENTAN UNA SOLA FASE y tiene las mismas propiedades físicas y químicas en todas y cada una de sus partes </li></ul><ul><li>TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS: del soluto son de tamaño molecular son inferiores a 10 Angstrom ( Å ). </li></ul><ul><li>COMPONENTES : </li></ul><ul><li>Soluto: componente minoritario </li></ul><ul><li>Solvente: componente mayoritario </li></ul><ul><li>CARACTERÍSTICAS: </li></ul><ul><li>Al disolver una sustancia, el volumen final es diferente a la suma de los volúmenes del disolvente y el soluto (agua-etanol) </li></ul><ul><li>Sus propiedades físicas dependen de su concentración </li></ul><ul><li>Sus componentes se separan por cambios de fases, como la fusión, evaporación, condensación, etc. </li></ul><ul><li>Tienen ausencia de sedimentación </li></ul>
  2. 2. Clasificación soluciones <ul><li>CONCENTRACIÓN: </li></ul><ul><li>DILUIDAS - CONCENTRADAS </li></ul><ul><li>INSATURADAS - SATURADAS - SOBRESATURADAS </li></ul><ul><li>ESTADO DE SOLUTO Y DISOLVENTE: </li></ul><ul><li>SÓLIDAS – LÍQUIDAS – GASEOSAS </li></ul><ul><li>DEPENDIENDO DEL NÚMERO DE COMPONENTES : </li></ul><ul><li>BINARIAS - TERNARIAS </li></ul><ul><li>INTERACCIÓN INTERMOLECULAR SOLUTO-DISOLVENTE: </li></ul><ul><li>REALES - IDEALES </li></ul><ul><li>NATURALEZA SOLUTO: </li></ul><ul><li>ELECTROLÍTICAS – NO ELECTROLIÍTICAS </li></ul>
  3. 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. 4. Magnitudes Termodinámicas de Mezcla .
  5. 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 2 O 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. 6. FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN
  7. 7. FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN
  8. 8. PROPIEDADES FÍSICAS DE LAS SOLUCIONES <ul><li>PRESIÓN DE VAPOR </li></ul><ul><li>PUNTO DE EBULLICIÓN </li></ul><ul><li>PUNTO DE CONGELACIÓN </li></ul><ul><li>PRESIÓN OSMÓTICA </li></ul>
  9. 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. 10. Ley de Raoult P 1 = P°  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°  2 La presión de vapor del soluto es directamente proporcional a la fracción molar del soluto en la solución. solvente y soluto volátiles
  11. 11. Ley de Raoult Presión de vapor 1 P°  disolvente P 1 = P°  1
  12. 12. Ley de Raoult P 1 = P°  1
  13. 13. Fracción molar de A,  A Presión P A, puro P B, puro
  14. 14. x 1 v = P / P T 1 x 2 v = P 2 / P T
  15. 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. 16. Propiedades coligativas <ul><li>Descenso de la presión de vapor </li></ul><ul><li>Presión osmótica </li></ul><ul><li>Descenso crioscópico </li></ul><ul><li>Ascenso ebulloscópico </li></ul>
  17. 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. 18. Temperatura (°C) Presión (atm) Vapor Líquido Hielo 0 100 110 1 Agua Solución 1 - 0,5  Te  Tc
  19. 19. Temperatura (°C) Presión (atm) Vapor Líquido Hielo 0 100 374 1 Agua Solución 1 Solución 2
  20. 20. Propiedades coligativas <ul><li>Descenso de la presión de vapor </li></ul><ul><li>Presión osmótica </li></ul><ul><li>Descenso crioscópico </li></ul><ul><li>Ascenso ebulloscópico </li></ul>
  21. 21. Observe la diferencia de presión que indica la columna de mercurio. Presión de vapor DISOLVENTE SOLUCIÓN
  22. 22. Descenso de la presión de vapor A partir de: P 1 = P°  1  P = P° - P 1 = P°  2 (Ley de Raoult)  P = P°  2
  23. 23. Propiedades coligativas <ul><li>Descenso de la presión de vapor </li></ul><ul><li>Presión osmótica </li></ul><ul><li>Descenso crioscópico </li></ul><ul><li>Ascenso ebulloscópico </li></ul>
  24. 24. Ascenso ebulloscópico k e = Constante molal de ascenso ebulloscópico Unidades = ° / molalidad = kg ° / mol  T e = T f - T i = k e m  T e = k e m
  25. 25. Ascenso ebulloscópico  T = T f - T i = k e m k e W 2 1000 PM 2 W 1  T =
  26. 27. Descenso crioscópico 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).  T = T i - T f = k f m  T = k f m
  27. 28. Descenso crioscópico  T f = T i - T f = k f m  T f = k f m
  28. 29. Descenso crioscópico  T = T i - T f = k f m k f W 2 1000 PM 2 W 1  T =
  29. 30. Descenso crioscópico para algunas soluciones acuosas
  30. 31. Propiedades coligativas <ul><li>Descenso de la presión de vapor </li></ul><ul><li>Presión osmótica </li></ul><ul><li>Descenso crioscópico </li></ul><ul><li>Ascenso ebulloscópico </li></ul>
  31. 32. 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.
  32. 33. Soluto Solvente Membrana semipermeable
  33. 35. Presión osmótica Es la presión necesaria para detener el flujo de solvente. Disolvente Presión =  Disolución Membrana semipermeable Niveles iguales
  34. 36. Presión osmótica Ecuación de van’t Hoff n R T V  = C R T  =
  35. 37. NaCl (s)  Na + (ac) + Cl - (ac) Disoluciones de sólidos iónicos en líquidos
  36. 38. Factor i de Van’t Hoff Se antepone el valor de i a las ecuaciones normales Propiedad coligativa experimental Propiedad coligativa teórica i =
  37. 39. Factor i de Van’t Hoff para distintos solutos en solución acuosa
  38. 40. LEY DE HENRY P 2 = k  2 La presión parcial del soluto para soluciones diluidas es directamente proporcional a la concentración del soluto en solución
  39. 41. Disolución de gases en líquidos La solubilidad disminuye con la temperatura. Mayor presión Mínimas interacciones soluto-soluto La solubilidad aumenta con la presión.
  40. 42. Disolución de gases en líquidos Ley de Henry S = k H . P <ul><li>Se cumple para gases que no reaccionan con el solvente. </li></ul>
  41. 43. Solubilidad de Gases
  42. 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  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.
  43. 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
  44. 46. Relación entre la solubilidad de un gas y la temperatura

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