10° QUÍMICA

Propiedades Coligativas

Algunas propiedades físicas de las soluciones diluidas dependen de la naturaleza del disolvente y del número de partículas del soluto en la solución. Debido a que estas propiedades son el resultado de este efecto colectivo, se llaman coligativas, del latín colligatus, colectar. Estas son:

· Disminución de la presión de vapor del solvente.

· Aumento del punto de ebullición.

· Descenso del punto de fusión

· La presión osmótica.

Estas propiedades dependen solo del número y no de la Identidad del soluto

La aplicación de las distintas propiedades coligativas de las soluciones de solutos no volátiles y no electrólitos, es primordial en farmacia, fitoquímica, en medicina y en cualquier laboratorio de investigación. Su aplicabilidad en la determinación de los pesos moleculares de los diversos compuestos orgánicos obtenidos de plantas y animales, o en el estudio de las proteínas, ha hecho que el estudio de las propiedades coligativas sea de carácter obligatorio para cualquier persona que pretenda desarrollar investigación aplicada.

En soluciones diluidas las propiedades coligativas dependen solamente del número de partículas de soluto presente, no de su identidad. Se considera que el soluto es no volátil, así que no contribuye al vapor.

Todas las propiedades coligativas giran alrededor de un concepto: El potencial Químico (µ). Este es una variable termodinámica, es decir, no depende de la historia, sino que depende de su valor inicial y final. El potencial químico evalúa la variación de la energía interna (U) del sistema al modificar la composición (ni) del sistema a entropía (S) y volumen constantes (V).

Todas las propiedades coligativas resultan por la disminución del potencial químico como resultado de la presencia de un soluto.

1. Disminución de la presión de vapor del solvente

La presión de vapor de un líquido puro representa un balance entre el aumento del desorden debido a la evaporación y la disminución del desorden en los alrededores. Cuando un soluto esta presente, el desorden de la fase condensada es relativamente mayor que en el líquido puro, en consecuencia se produce una disminución de la tendencia a escapar de las moléculas del solvente.

2. Aumento del punto de ebullición

El punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a la presión atmosférica. Cuando un soluto se encuentra presente en la solución, el punto de ebullición es más alto porque la disminución del potencial químico no se encuentra en la interacción soluto-solvente. El solvente puro tiene cierto desorden o Entropía. La presión de su vapor reflejará la tendencia de la entropía a aumentar, lo cual se logra si el líquido se evapora hacia una fase donde el desorden es mayor. Cuando el soluto esta presente, se produce adición al desorden propio del solvente, debido a la presencia del soluto. Es por esto que la tendencia a escapar de las moléculas de solvente disminuye, con el resultado de un aumento del punto de ebullición.

El valor numérico de Ke es una propiedad del solvente y es independiente del tipo de soluto. ΔvapH es el calor de vaporización del solvente que se puede determinar gráficamente por pendiente DT vr m o por medidas calorimétricas.

3. Descenso del punto de solidificación

Generalmente se observa que al enfriar una solución, el solvente cristaliza antes que el soluto. La temperatura a la cual están en equilibrio los primeros cristales con la solución se denomina punto de solidificación de la solución.

Tabla 1. Constantes crioscópicas y de ebullición para distintos solventes

El descenso del punto de solidificación de una solución 1 molal de cualquier no-electrolito disuelto deberá ser Ks, o constante molal del punto de solidificación. Normalmente Ks se determina a partir de la pendiente de la gráfica de ΔT vr m. o por calorimetría.

4. Presión Osmótica

El fenómeno de ósmosis es el paso espontáneo de un solvente puro dentro de una solución separada por una membrana semipermeable, es decir permeable al solvente pero no permeable al soluto. (Ver Figura 2) Al estar en contacto una solución con el solvente puro a través de una membrana semipermeable, se produce el movimiento de las moléculas de solvente. Cuando se alcanza el equilibrio, la presión sobre la solución es distinta a la ejercida sobre el solvente puro, a tal diferencia se le conoce como presión osmótica. (Ver Figura 3)

Figura 2. El equilibrio entre el solvente puro A a una presión p y una mezcla de A y otro componente, donde la presión es p+p

Figura 3. Experimento de presión osmótica. Al alcanzar el equilibrio se produce una diferencia de presión. El tratamiento termodinámica de la presión osmótica implica que el potencial químico del solvente debe ser igual a cada lado de la membrana. Esta igualdad implica que la presión osmótica puede ser representada por la ecuación de van’t Hoff.

La presión hidrostática en el punto de equilibrio se denomina presión osmótica, se puede medir en atm o cm de Hg. La densidad (ρ) del mercurio es 13.6g /cc.

PREGUNTA: ¿Cuál de las siguientes, es una propiedad coligativa?