Propiedades del síndrome
Las propiedades de fusión son propiedades de una solución que dependen del número de partículas de soluto en la solución, no de la identidad de las partículas de soluto. Estas propiedades son interesantes porque muestran cómo la adición de soluto al solvente afecta ciertas propiedades de la solución. Las principales propiedades de fusión incluyen:
- Disminución relativa de la presión de vapor
- Elevación del punto de ebullición
- Disminución del punto de congelación
- Presión osmótica
Disminución relativa de la presión de vapor
Cuando un soluto no volátil se disuelve en un solvente, la presión de vapor del solvente sobre la solución disminuye. Esto se llama la disminución relativa de la presión de vapor. Vamos a repasar algunos conceptos básicos y ejemplos para ver cómo funciona esto.
Entendiendo la presión de vapor
La presión de vapor es la presión de un vapor que está en equilibrio con la forma líquida o sólida. Es una medida de la tendencia de las moléculas en estado líquido a pasar al estado vapor. En un solvente puro, la presión de vapor está determinada por la fuerza de las fuerzas intermoleculares.
Efecto del soluto sobre la presión de vapor
Cuando se añade un soluto a un solvente, ocupa espacio en la superficie del líquido, reduciendo el número de moléculas de solvente que pasan al estado vapor.
La disminución en la presión de vapor puede describirse matemáticamente usando la ley de Raoult:
P₁ = X₁ * P₁⁰Donde:
P₁es la presión de vapor del solvente en la soluciónX₁es la fracción molar del solventeP₁⁰es la presión de vapor del solvente puro
La pérdida relativa de presión de vapor se da por:
(P₁⁰ - P₁) / P₁⁰ = X₂Donde X₂ es la fracción molar del soluto.
Elevación del punto de ebullición
El punto de ebullición de un líquido es la temperatura a la cual su presión de vapor es igual a la presión externa. Cuando un soluto se disuelve en un solvente, el punto de ebullición de la solución es más alto que el punto de ebullición del solvente puro. Este fenómeno se conoce como elevación del punto de ebullición.
Explicación
Como ya se mencionó, al añadir un soluto a un solvente se disminuye la presión de vapor del solvente. Como resultado, debe aumentarse la temperatura para alcanzar una presión de vapor igual a la presión externa, lo que aumentará el punto de ebullición.
El aumento en el punto de ebullición puede expresarse como:
ΔT_b = i * K_b * mDonde:
ΔT_bes la elevación del punto de ebulliciónies el factor de van 't Hoff (el número de partículas que se disuelven en el soluto)K_bes la constante ebullioscópica del solventemes la molalidad de la solución
Ejemplo
Si disuelves sal de mesa (NaCl) en agua, el punto de ebullición de la solución será mayor que el del agua pura.
El factor de Van't Hoff para NaCl es 2 porque se disocia en dos iones: Na⁺ y Cl⁻.
Disminución del punto de congelación
El punto de congelación de un líquido es la temperatura a la cual las fases líquida y sólida están en equilibrio a la presión atmosférica. Agregar un soluto a un solvente disminuye el punto de congelación del solvente. Esto se llama disminución del punto de congelación.
Explicación
Cuando se añade un soluto, la presión de vapor de la solución es menor a cualquier temperatura. Como resultado, se necesitan temperaturas más frías para alcanzar el equilibrio entre los estados sólido y líquido.
La fórmula para la disminución del punto de congelación es:
ΔT_f = i * K_f * mDonde:
ΔT_fes la disminución del punto de congelaciónies el factor de van 't HoffK_fes la constante crioscópica del solventemes la molalidad de la solución
Ejemplo
El anticongelante en los radiadores de los coches es un ejemplo clásico de disminución del punto de congelación, donde el etilenglicol (el soluto) se mezcla con agua (el solvente) para disminuir su punto de congelación.
Presión osmótica
La presión osmótica es la presión requerida para prevenir el flujo de moléculas de solvente de una solución diluida a una solución concentrada a través de una membrana semipermeable. Es una de las propiedades importantes relacionadas con las propiedades de fusión de las soluciones.
Concepto
Cuando dos soluciones con diferentes concentraciones están separadas por una membrana semipermeable, las moléculas de solvente se mueven hacia la parte de mayor concentración. Este movimiento continúa hasta que se aplica presión para detener este proceso; esta presión es la presión osmótica.
La presión osmótica está dada por la fórmula:
π = i * M * R * TDonde:
πes la presión osmóticaies el factor de van 't HoffMes la molaridad de la soluciónRes la constante universal de los gasesTes la temperatura en Kelvin
Ejemplo
En los sistemas biológicos, la presión osmótica es importante. Por ejemplo, la función renal se basa en el principio de la ósmosis para filtrar los desechos de la sangre.
Conclusión
Las propiedades de fusión son importantes para entender cómo los solutos afectan las propiedades de los solventes al formar soluciones. Al dominar conceptos como la disminución de la presión de vapor, el aumento del punto de ebullición, la disminución del punto de congelación y la presión osmótica, podemos entender mejor aplicaciones prácticas en la vida cotidiana, como anticongelantes, procesos de desalinización y sistemas biológicos como la función renal.
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