Propiedades de las soluciones químicas PDF

Preview

Summary

Resumen sobre las propiedades de las soluciones químicas...

Description

 

34 Propiedades de las soluciones químicas

Propiedades constitutivas

Propiedades coligativas

Dependen de la naturaleza química del soluto

Dependen de la concentración de soluto

 Densidad  Viscosidad  Conductividad eléctrica



    PROPIEDADES COLIGATIVAS

35

 Corresponde a las modificaciones que sufren algunas de las propiedades de la sustancia pura luego de convertirse en solvente de una solución diluida. • Descenso de la presión de vapor • Aumento del punto de ebullición • Descenso del punto de fusión • Presión osmótica

“Son propiedades de las soluciones que DEPENDEN sólo de la CONCENTRACIÓN DE PARTÍCULAS DE SOLUTO disueltas y NO de su naturaleza”



36

¿Cómo se calcula la concentración de partículas de una solución?



   

37

¿Cuántas partículas generan estas sustancias en solución? Glucosa

1 (No se disocia)

NaCl

2 (1 Na+ y 1 Cl- )

CaCl2

3 (1 Ca2+ y 2 Cl- )

K2SO 4

3 (2 K + y 1 SO42- )

Factor i de van’t Hoff Hace referencia al número de partículas en solución luego de la disociación i deberá ser Glucosa

1

NaCl

2

CaCl2 o K 2SO4

3



¿Cómo se expresa la concentración de partículas 38 de una solución? Osmolaridad (Osm) “moles de partículas de soluto/litro de solución” Molaridad (M): moles de moléculas de soluto/litro de solución Una solución de:

[moléculas]

I mol de NaCl/L

NaCl 1M

Glucosa 2M

2 mol de glucosa/L

[partículas]

I mol de Na +/L I mol de Cl- /L

2 mol de glucosa/L

2 Osm

2 Osm

[Osm] = i . [M] ¿Cuál es la osmolaridad de una solución de Na2CO3 3M?



     

39

DISMINUCIÓN de la PRESIÓN DE VAPOR



PRESIÓN DE VAPOR

40

La presión de vapor es la presión que ejerce la fase gaseosa sobre la fase líquida y sobre la paredes del recipiente, en un estado de equilibrio dinámico entre ambas fases.



     DISMINUCIÓN PRESIÓN DE VAPOR

41

• Las partículas de soluto no volátil están rodeadas de moléculas de solvente. • Las partículas de solvente poseen menos energía cinética y por lo tanto tienden menos a escapar del seno del líquido. • Al haber menos partículas que escapan, ejercen menor presión, por eso la presión de vapor disminuye



DISMINUCIÓN PRESIÓN DE VAPOR • Según el químico francés FM Raoult, la presión parcial ejercida por el vapor del solvente sobre una disolución (P) es igual al producto de la fracción molar del solvente en la disolución (X) por la presión de vapor del solvente puro (P°). P A = XA P

A

0

Ley de Raoult

P

A

0

= presión de vapor del solvente puro

X A = fracción molar del solvente

moles de solvente XA =

suma de los moles de solvente y soluto



      Descenso de la Presión de Vapor

42

AUMENTO DEL PUNTO DE EBULLICIÓN

DISMINUCIÓN PUNTO DE CONGELACIÓN



43

PUNTO DE EBULLICIÓN • El punto de ebullición (Peb) corresponde a la temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido se iguala a la presión atmosférica.

PUNTO DE CONGELACIÓN • El punto de congelación (Pc) es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido coincide con la presión de vapor del sólido, es decir, el líquido se convierte en sólido.



         Descenso de la Presión de Vapor Ascenso ebulloscópico y descenso crioscópico

44

Una solución con un soluto no volátil tiene una menor presión de vapor y por lo tanto ésta igualará la presión atmosférica a una temperatura mayor que lo que lo hacía el solvente puro: aumenta su punto de ebullición.

La presencia del soluto no volátil ocasiona un descenso de la presión de vapor y una disminución en el punto de congelación en relación con el solvente puro.



¿En qué condiciones se cocinarán más rápido los fideos? 1- Agua destilada (H2Od)

45

2- H 2Od + 10g de sal de mesa 3- H 2Od + 1Kg de sal de mesa ¿En qué condiciones se enfriarán más rápido los fluidos festivos? 1- Agua destilada (H2 Od) 2- H 2 Od + 1Kg de sal de mesa 3- H 2 Od + 1Kg de azúcar (sacarosa) PM: sacarosa = 342 g/mol; NaCl=58,5 g/mol



       

46

PRESIÓN OSMÓTICA



47 ¿QUÉ ES OSMOSIS? Tipo particular de DIFUSIÓN a través de MEMBRANA

“Es el flujo neto de solvente desde la disolución más diluida hacia la más concentrada (DIFUSIÓN DE SOLVENTE) a través de una MEMBRANA SEMIPERMEABLE”



        DIFUSIÓN

48

Movimiento de moléculas o iones a favor de su GRADIENTE DE CONCENTRACIÓN

Se mueven desde la zona de mayor concentración hacia la de menor concentración.



TIPOS DE MEMBRANAS SEGÚN SU PERMEABILIDAD

49

PERMEABLE: permite el paso de soluto y solvente

IMPERMEABLE: “no” permite el paso de soluto ni de solvente

SEMIPERMEABLE: permite el paso de solvente pero no de soluto



      Membrana permeable

50

- Difunden soluto y solvente hasta equilibrar concentraciones - No se registran cambios de volumen en los compartimientos

    



  Membrana semipermeable

51

ÓSMOSIS - Difunden solvente tratando de equilibrar concentraciones - Se registran cambios de volumen en los compartimientos



      

52





53



    

54



PRESIÓN OSMÓTICA

55

“Presión que debe aplicarse a una solución para evitar el flujo neto de agua desde el agua pura a la solución a través de una membrana semipermeable” “Permite evitar el cambio de volumen ocasionado por la ósmosis”

Ecuación de van´t Hoff π: Presión Osmótica (atmósfera).

π. V = n . R . T

R: Constante de los gases (0,082 L . atm/mol . K). T: Temperatura absoluta (Kelvin).

π = n/V . R . T

V: Volumen (litros –L-) n: Número de moles de partículas de soluto

π = [Osm]. R . T moles de partículas/L



      Ecuación de van´t Hoff para solutos disociables

56

π = i[M]. R . T Para mas de 1 soluto

π = (i1.[M]1+i 2.[M]2+i3.[M]3 +.....i n[M] n).R.T π = Σ[Osm] . R . T En membranas semipermeables π de la solución a una temperatura dada depende exclusivamente de la ΣΣ[Osm]



Para membranas semipermeables

57

π = Σ[Osm] . R . T Es una constante a una temperatura dada

Depende exclusivamente de la ΣΣ[Osm]

     





COMPARANDO SOLUCIONES Solución A NaCl 3M

Solución B sacarosa 6M

6 Osm

6 Osm

[Osm]

59

A respecto aB Isoosmolar ó Isoosmótica

π = ΣΣ[Osm] . R . T

πA Ósmosis

=

πB

NO

Isotónica Flujo neto de H 2O



   

60 Solución A NaCl 3M

Solución B sacarosa 3M

A respecto aB

6 Osm

3 Osm

Hiperosmolar ó Hiperosmótica

[Osm]

π = Σ [Osm] . R . T

πA Ósmosis

> SI



πB

Hipertónica Flujo neto de H 2O hacia la solución A



61 Solución A NaCl 1,5M

Solución B sacarosa 6M

A respecto aB

3 Osm

6 Osm

Hipoosmolar ó Hipoosmótica

[Osm]

π = Σ [Osm] . R . T

πA Ósmosis

<

πB

SI

→

Hipotónica Flujo neto de H 2O desde la solución A



      320 mOsm62

EJEMPLOS

Membrana impermeable al Na + y al Cl Solución de NaCl:

A: 160 mM

Isotónica

B: 320 mM

Hipertónica

C: 50 mM

Hipotónica



63

π

¿Cómo se modifica la de una solución cuando la membrana es permeable a algunos solutos (no es semipermeable)?

πEXPERIMENTAL< πTEORICO



    Solución con 2 solutos:

soluto 1

64

soluto 2

πTEÓRICO = (Osm1+Osm2) R T

Membrana permeable a solutos 1 y 2 Difunden solutos cambio de volumen

π EXPERIMENTAL= 0 

65 soluto 1

Solución con 2 solutos:

soluto 2

πTEÓRICO= (Osm1+Osm2) R T Membrana impermeable a soluto 1 y permeable a soluto 2 Difunde soluto 2

πEXPERIMENTAL< πTEORICO π EXPERIMENTAL= Osm1 R T 

     Si hay permeabilidad al soluto

π

πB

Ósmosis

(2+3)

(4+1)

SI

Isoosmolar

Hipertónica Flujo neto de H 2O hacia A desde B



71 Permeable a sacarosa e imp.

ππ = Σσ[Osm] . R . T

al resto - permeable al H2 O

NaCl 1M + Sacarosa 3M

Membrana Z

Solución A

NaCl 2M + Glucosa 1M

Solución B

A respecto a B

[Osm] Σσ[Osm]

5 Osm

5 Osm

(2+3)

(4+1)

2 Osm

5 Osm

(2+0)

(4+1)

πA

< πB

Hipotónica

SI

Flujo neto de H 2O desde A hacia B

Ósmosis

Isoosmolar



   

Parcialmente permeable a sacarosa y a glucosa - Imp. a

72

σSACAROSA:0,2 σGLUCOSA:0,6

π = Σ σ [Osm] . R . T

NaCl - permeable al H2O NaCl 1M + Sacarosa 3M

Membrana R

Solución B

Solución A

NaCl 2M + Glucosa 1M

A respecto a B

[Osm] Σσ[Osm]

Ósmosis

5 Osm

5 Osm

(2+3)

(4+1)

2,6 Osm

4,6 Osm

(2+0,6)

(4+0,6)

πA

< πB SI

isoosmolar

Hipotónica Flujo neto de H 2O desde A a B



73

EJEMPLOS

320 mOsm

Membrana impermeable al Na + y al Cl -. Permeable al glicerol Solución de NaCl + glicerol:

A: 160 mM + 100mM 420 mOsm [Osm] Hiperosmolar

Σσ[Osm]

B: 320 mM + 10mM 650 mOsm Hiperosmolar

C: 50 mM + 220mM 320 mOsm Isoosmolar

320 mOsm

640 mOsm

100 mOsm

Isotónica

Hipertónica

Hipotónica



    

74

EL CUERPO ESTÁ EN EQUILIBRIO OSMÓTICO Membrana Celular

Pared Capilar





 





 

 





 

 

 



 

 

 







      

















 





 

  





El agua tiene una tendencia muy pequeña a disociarse para dar iones75 H + y OHH2O

H + + OH-

En el equilibrio, la concentración de moléculas de agua excede en gran número a la de H + y OH-.

Como las concentraciones de H+ y de OH - en el agua pura y en soluciones diluidas son muy bajas, se buscó una escala para manejar números sencillos.



     Definimos como “p” a un operador matemático que implica aplicar la función: -log10

76

• Definimos pH = -log([H+ ]) • pOH = -log([OH- ]) • pK = -log (K) • En general pX = -logX • La constante de disociación del agua es: [ H + ] [OH-] = Kw [ H + ] [OH-] = 10-14 pH + pOH = 14 • Se creó la escala de pH para manejar números sencillos (0 – 14). El pH mide el grado de acidez y el pOH el de alcalinidad de soluciones diluidas en una escala logarítmica • Cada unidad de pH representa una diferencia de concentración de H+ de 10 (escala logarítmica) – Un pequeño cambio en el pH representa un gran cambio en la concentración de H+ y OH -.



77 • Una solución es neutra cuando [H+] = [OH-] es decir cuando pH = pOH (como pH + pOH = 14, pH = 7) • Una solución es ácida cuando [H+] > [OH-] es decir cuando pH < pOH (como pH + pOH = 14, pH < 7) • Una solución es básica cuando [H+] < [OH-] es decir cuando pH > pOH (como pH + pOH = 14, pH > 7)



   

Ácidos y Bases

78

• ARRHENIUS: un ácido es una sustancia que contiene un exceso de protones (H+) mientras que una base es una sustancia que contiene un exceso de oxhídrilos (OH-) • BRONSTED – LOWRY: un ácido es una sustancia capaz de ceder protones (donor de protones) y una base es una sustancia capaz de tomar protones (aceptor de protones)

• Los ácidos y bases fuertes se disocian completamente en agua. • Los ácidos y bases débiles se disocian parcialmente en agua.



Ecuación de Henderson Hasselbach para la disociación de un ácido

79

Según BRONSTED – LOWRY: AH es un ácido y A- es su base conjugada

SI: [A-] = [AH]

Entonces:



        80



Buffers

81

• Sustancias que impiden drásticos cambios de pH. • Ayudan a los organismos a mantener el pH de los fluidos corporales en rangos compatibles con la vida. • Son combinaciones de aceptores y donores de H + en una solución de ácidos o bases débiles.



...