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Propiedades coligativas

UNC PROPIEDADES COLIGATIVAS

I.

DISMINUCIÓN DE LA PRESIÓN DE VAPOR

P1 Solución acuosa pura

P2 agua + Glucosa

P 1 > P2 P = Po – P = Po. Xs Donde: P = Disminución de la presión de vapor Po = Presión de vapor del disolvente puro P = Presión de vapor de la solución Xs = Fracción molar del soluto También:

Ppresión de vapor de la solución = Popresión disolvente puro . Xfracción molar disolvente EJERCICIO 1. La presión de vapor del agua a 28 ºC es 28.35 mmHg. Calcular la presión de vapor a 28ºC de una solución que contiene 68 g de azúcar (C12H22O11) en 1000 g de agua. SOLUCION Popresión disolvente puro = 28.35 mmHg Soluto (azúcar) = 68g Ppresión de vapor de la solución = ? Disolvente (H2O) = 1000g Usando la formula: Ppresión de vapor de la solución = Popresión disolvente puro . Xfracción molar disolvente Xdisol =

𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 + 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎

Xdisol =

1000/18 = 0,9964 1000/18 + 68/342

P = (28,35)(0.9964) = 28,25 mmHg II.

AUMENTO DEL PUNTO DE EBULLICION ΔTb = T’b – Tb = Kbm Donde: ΔTb = Diferencia del punto de ebullición de un solvente T`b = punto de ebullición de la solución Tb = Punto de ebullición del disolvente Kb = Constante molal de elevación del punto de ebullición

Jorge Lezama Bueno

1

Propiedades coligativas

UNC Disolvente

Tb (oC)

Kb

100 78,5 34,6 80,1 61,2 76,8 56,8 118,1

0,512 1,19 2,11 2,57 3,88 5,01 1,72 1,785

Agua Etanol Éter Etílico Benceno Cloroformo Tetracloruro Acetona Ac. Acético

Ejercicio 1. ¿Cuantos gramos de azúcar C12H22O11 se necesitan agregar a 2 Kg de agua para que la solución resultante tenga un punto de ebullición de T`b = 101.5 ºC a una atmosfera de presión? Solución: W=?

ΔTb = T’b – Tb = Kbm

Disolvente = 2 kg de H2O

T’b = 101,5 °C

ΔTb = 101,5 - 100 = 0,512 m

PM azúcar = 342 𝐦=

𝐦 = 𝟐, 𝟗𝟐𝟗 =

𝟏,𝟓 𝟎,𝟓𝟏𝟐

= 𝟐, 𝟗𝟐𝟗 𝒎𝒐𝒍𝒂𝒍

𝒏 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑲𝒈 𝒅𝒊𝒔𝒐𝒍𝒗𝒆𝒏𝒕𝒆

𝟐, 𝟗𝟐𝟗 =

𝑾/𝟑𝟒𝟐 𝟐𝑲𝒈

W = 2 x 2,929 x 342 = 2003,43 g de azúcar III. DISMINUCION DEL PUNTO DE CONGELACION

ΔTf = Tf – T´f = Kfm Donde: ΔTf = Es la medida del descenso del punto de congelación en °C m = concentración molal Kf = es la constante del descenso del punto microscópico °Ckg/mol Tf = punto de congelamiento del disolvente puro T´f= Punto de congelamiento de la solución

El valor del descenso crioscopico, varía para los diferentes disolventes asi por ejemplo: DISOLVENTE Benceno Alcanfor Ciclohexano Naftaleno Agua Ácido acético Nitrobenceno Fenol Etanol Tetracloruro de carbono Ácido fórmico Jorge Lezama Bueno

PUNTO DE CONGELACION 5,5 178,4 6,5 80,2 0.0 16,6 5,7 43 -117,3 -22,9 8,40

Kf (kg °C/mol soluto) 5,12 37,7 20 6,9 1,86 3,90 7 7,40 1,99 31,80 2,76 2

Propiedades coligativas

UNC

Ejercicio

1. ¿Cuál es el punto de congelación de una solución que contiene 23 g de etanol en 600 g de agua? Solución: T´f = ?

ΔTf = Tf – T´f = Kfm

Kf = 1,86

ΔTf = 0 – T´f = 1,86 m

Tf = 0 °C 𝑛 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠

m = 𝐾𝑔 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 =

Wetanol = 23 g

23/46 0,600 𝑘𝑔

= 0,833𝑚𝑜𝑙/𝑘𝑔

Por consiguiente, dando valores: Wagua = 600 g

0 – T´f = Kfm 0 – T´f = (1,86)(0,833) = 1,55 °C T´f = -1,55 °C

La temperatura a la cual se congela la disolución a 1 atm de presión es de: - 1,55 °C IV. PRESION OSMOTICA ΠV = nRT

Π = CRT

C = n/V

Donde: Π : Presión osmótica de la solución = N/m2 , Pascales ; atm R : 8,31 J/mol°K = 0,081 L.atm/mol.°K Ejercicio 1. ¿Cuál será la presión osmótica de 0,5 moles de sacarosa disueltos en un kilo de agua. Si la densidad de la solución es de 1.03 g/cm3 a 25 °C. ? Solución: n = 0.5 moles

Π V = nRT

Solvente = 1000g Densidad de la solución = 1,03 g/cm3 Temperatura = 25°C = 298 =O Considerando 1 Kg de agua = 1 kg de solución

ρ = W/v

𝑊

v=ρ =

1000 1.03 𝑘𝑔

= 970,87 mL

= 0,97087

Entonces: C = 0.5/0.97087 = reemplazando en la fórmula: Π = CRT Jorge Lezama Bueno

Π = (0,5154)(0.082)(299) = 12,59 atm 3

Propiedades coligativas

UNC PROBLEMAS

DISMINUCION DE LA PRESION DE VAPOR 1. A que temperatura muy próxima a 26 ° C, la presión de vapor del agua resulta ser 25,21 mmHg. ¿Calcular la presión de vapor a la misma temperatura de una solución 2,32 molal de un compuesto no volátil suponiendo comportamiento ideal exprese su respuesta en atmosfera. 2. La presión de vapor de agua pura a 25 °C es 23,76 mmHg, la presión de vapor de una solución que contiene 5,40 g de una sustancia no volátil en 90 g de agua es 23,22 mmHg. ¿Calcular el peso molecular del soluto? 3. Una solución saturada de fenol en agua a 21 °C tiene una presión de vapor de agua 18,31 mmHg, mientras que la del agua pura es de 18,65 mmHg. ¿Calcular la solubilidad del fenol en agua expresada en gramos de fenol por 100 g de agua? AUMENTO DEL PUNTO DE EBULLICIÓN 1. Una disolución que contiene 3,24 g de un electrolito no volátil y 200 g de agua hierve a 100,130 °C a una atmosfera. ¿Cuál es el peso molecular del soluto? 2. Una solución de glicola preparada al disolver 1,62 g de una sustancia en 19,62 g de agua, hierve a 100,60 °C. ¿hallar el peso molecular de la glicola? 3. Suponiendo comportamiento ideal, calcular los puntos de ebullición de tres soluciones de urea al 5% (p/p), al 10% (p/p), al 15% (p/p) de NH2-CO-NH2, Kbagua = 0,512 °C/mol y Tbagua = 100 °C. DISMINUCIÓN DEL PUNTO DE CONGELACION 1. Se disuelve una muestra de un compuesto orgánico covalente (desconocido), que pesa 1,20 g en 50 g de benceno. La solución resultante congela a 4,42 °C. Determinar el peso molecular del compuesto. 2. Si un radiador de un automóvil contiene 12 litros de agua. a) ¿Cuánto descenderá el punto de solidificación debido a la adición de 5 kg de glicol C2H4(OH)2 b) ¿Cuántos kg de alcohol metílico se necesitaran para producir el mismo resultado. Suponer pureza del 100% 3. Si se vende al mismo precio por kg la glicerina C3H5(OH)3 y el alcohol metílico CH3OH. ¿Cuál resultará más barato para preparar a una disolución anticongelante para un radiador de un automóvil? 4. ¿Cuál es el punto de congelación de una solución acuosa de etanol 2 molar cuya densidad es 1,203 g/mL? PRESIÓN OSMÓTICA 1. ¿Hallar la concentración en gramos por litro de una disolución de glucosa que a 25 °C es isotónica (sus presiones osmóticas son iguales), con una solución de una urea a 12 °C la cual contiene 3 gramos de urea en un volumen de 150 cm3? 2. Se preparó una disolución de hemocianina de cangrejo, (una proteína pigmentada que se extrae de los cangrejos) disolviendo 0,750 g en 125 mL de un medio acuoso a 4 °C se observó una elevación en la presión osmótica de la disolución de 2,6 mmHg. La densidad de la solución es 1.00 g/cm3. determinar el peso molecular de la proteína. 3. ¿Cuál es la presión osmótica a 0°C , de una disolución acuosa que contiene 46 g de glicerina C3H8O3 por litro? 4. La presión osmótica de la sangre a 37 °C es 7,65 atmosferas. ¿Cuánta glucosa debe utilizarse por litro para una inyección intravenosa que ha de tener la misma presión osmótica que la sangre? 5. Cuál será la presión osmótica de 0,5 moles de sacarosa disueltos en un kilo de agua, si la densidad de la solución es 1,03 g/cm3 a 25 °C.

Jorge Lezama Bueno

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