Se sabe que un líquido encerrado en un recipiente produce vapor, debido a la transformación física de partículas líquidas que pasan a este estado, ejerciendo una presión constante, a una determinada temperatura, sobre las paredes del recipiente que las contienen. Lo señalado es muy fácil de ver y sentir cuando en un recipiente plástico transparente y cerrado, se ha colocado bencina, sin llenar completamente el recipiente; se puede observar la condensación de los vapores en las paredes, y si se destapa se siente una fuerza que puede hacer saltar la tapa. La “fuerza” depende de la cantidad de gas formado sobre la bencina líquida, que como veremos depende de la temperatura.
La cantidad de vapor o de gas formado sobre el líquido, produce una presión que permanece constante a una determinada temperatura, no importando la forma del recipiente ni la cantidad de líquido, siendo necesario que haya lo suficiente de este último, como para mantener el equilibrio líquido-vapor. El vapor formado en este equilibrio, ejerce una presión sobre las paredes del recipiente, denominándose presión de vapor.
La relación matemática que existe entre la presión de vapor y la temperatura, es exponencial, del tipo:
bT
P = k e
Siendo: P = presión de vapor
k y b son constantes
T = temperatura
Presión de vapor en las soluciones líquidas con solutos no volátiles
En las soluciones, el solvente se vaporiza, de la misma manera que el líquido puro, pero en cantidad diferente a la misma temperatura. La presión de vapor P del solvente es inferior a la presión que ejerce el líquido puro en las mismas condiciones que cuando actúa como solvente. La relación que existe entre ambas presiones de vapor, está dada por la ley de Raoult.
P = PºXste
P = presión de vapor de la solución (solvente )
Pº = presión de vapor del solvente puro a misma temperatura de la solución
Xste = fracción molar del solvente en la solución
Hay que recordar que en toda solución se debe cumplir que la suma de la fracción molar del soluto y la del solvente debe ser igual a 1.
Xsolv + Xsto = 1
De esta expresión, se observa que cualquiera de las dos fracciones molares es inferior a 1, por lo que PºXste es menor que Pº. Se dice que si una solución cumple con la ley de Raoult, entonces es una solución ideal.
Propiedades Coligativas
Son propiedades de las soluciones que dependen del número de partículas del soluto.
La definición, por lo menos para mí, merece una explicación, puesto que lo señalado como cantidad de partículas del soluto está referido a la unidad de masa del solvente ( para un solven tedeterminado ) o a la cantidad total de partículas de la solución; vista la definición, se podría pensar que una .parte de una solución de una determinada concentración, tendría propiedades coligativas diferentes a la solución total, debido a que tienen diferentes cantidades de soluto, pero eso no es así. Todo esto lo mostraremos en el desarrollo de este tema.
Las propiedades coligativas, son:
a) descenso de la presión de vapor del solvente
b) aumento del punto de ebullición del solvente
c) descenso del punto de congelación del solvente
d) Presión osmótica
La definición es muy clara en el sentido de la dependencia de estas propiedades con la“cantidad” de partículas, no haciendo referencia a la naturaleza de éstas; lo anterior significa que si tenemos dos soluciones, de volúmenes iguales, que contienen solutos diferentes, pero en la misma cantidad , entonces cualquier propiedad coligativa, en ambos caso, debe tener el mismo valor.
Variación de la presión de vapor del solvente
Si hacemos un pequeño artificio matemático, encontramos la primera propiedad coligativa de las soluciones, como es su ΔP.
ΔP = Pº Xsto
Este resultado nos indica que la variación de la presión de vapor de la solución, con respecto al solvente puro* , depende de Pº - que es constante a una determinada temperatura- y del la fracción molar del soluto ( cantidad de soluto ), siendo mayor esta variación a mayor valor de X.
Biblografia
http://www.ciencia-ahora.cl/Revista17/06PresionDeVapor.pdf
martes, 19 de octubre de 2010
Unidades de concentración
Se puede definir una solución como una mezcla homogénea de dos o más sustancias entre sí.
Soluto y disolvente
En una solución, la sustancia disuelta se llama soluto. La sustancia en la cual se disuelve el soluto se llama disolvente. Cuando la cantidad relativa de una sustancia en una solución es mucho más grande que la otra, la sustancia presente en mayor cantidad se considera generalmente como el disolvente. Cuando las cantidades relativas son de mismo orden de magnitud es arbitrario especificar cual de las sustancias es el disolvente.
Solución saturada
Una solución saturada es una solución que tiene tanto soluto disuelto como puede tener el disolvente al estar en contacto con soluto sin disolver. Una solución saturada, por tanto, se define como una solución en la que el soluto disuelto y el soluto sin disolver están en equilibrio uno con el otro. La solubilidad de una sustancia a una temperatura dada es la concentración de soluto en el disolvente en una solución saturada.
Concentración de una disolución
La concentración de una disolución es la cantidad de soluto presente en una cantidad dada de disolvente o disolución. Los términos diluido y concentrado se utilizan a menudo para expresar concentraciones relativas. Una solución con una concentración de soluto relativamente pequeña, se dice que es diluida; y una con concentración grande, se dice que es concentrada. La cantidad de solvente, soluto o solución puede ser expresada en unidades de masa (gramos, kilogramos), o en unidades de volumen (litros, mililitros)
En una solución la masa total del sistema corresponde a la siguiente expresión matemática:
Masa de la solución = masa del soluto + masa del solvente
Otro parámetro físico que es importante considerar es la densidad de una solución, la cual se obtiene a partir de la siguiente expresión:
Densidad solución = masa de la solucion
volumen de la solución
La unidad de medida g/mL, es una de las más utilizadas, pero se puede expresar en otras unidades de masa y de volumen.
I. Concentración expresada en unidades Físicas
Cuando se emplean unidades físicas, las concentraciones de las soluciones se suelen emplear en
algunas de las siguientes formas.
A. Unidades porcentuales
Composición porcentual o número de unidades de masa del soluto por 100 unidades masa o
volumen de solución.
a. Porcentaje masa / masa (%m/m)
Esta expresión, todavía se conoce como % p/p ( porcentaje peso-peso )
Son los gramos de soluto disueltos en 100g de solución.
% m/m = masa de solución g (100)
masa de soluto g
II. Concentraciones expresadas en unidades químicas.
d. Molaridad (M)
Se define como la cantidad de soluto (en moles) que se encuentra disuelto en un volumen de un litro de solución. Por lo tanto la expresión para la molaridad es la siguiente:
molaridad = moles del soluto
volumen de solucion
e. Normalidad (N)
Esta unidad nos indica el número de equivalente gramos de un soluto contenido en un litro de
solución.
Normalidad = # de equivalentes del soluto
volumen de solucion
Es necesario para el cálculo de la normalidad determinar los equivalentes de soluto, para lo cual
es necesario conocer el peso equivalente del soluto.
numero de equivalentes = masa del soluto
peso equivalente de soluto
Esta unidad de concentración indica la cantidad de soluto en moles por kilogramo de solvente.
Se puede calcular aplicando la siguiente fórmula:
m = moles de soluto
1kg de disolvente
Biblografia
Ciencia...Ahora, N° 20, año 10, septiembre – octubre 2007
http://www.pasteur.edu.uy/publico/bonilla/Protocolos/Concentraciones/Unidades%20de%20concentraci%C3%B3n.pdf
Soluto y disolvente
En una solución, la sustancia disuelta se llama soluto. La sustancia en la cual se disuelve el soluto se llama disolvente. Cuando la cantidad relativa de una sustancia en una solución es mucho más grande que la otra, la sustancia presente en mayor cantidad se considera generalmente como el disolvente. Cuando las cantidades relativas son de mismo orden de magnitud es arbitrario especificar cual de las sustancias es el disolvente.
Solución saturada
Una solución saturada es una solución que tiene tanto soluto disuelto como puede tener el disolvente al estar en contacto con soluto sin disolver. Una solución saturada, por tanto, se define como una solución en la que el soluto disuelto y el soluto sin disolver están en equilibrio uno con el otro. La solubilidad de una sustancia a una temperatura dada es la concentración de soluto en el disolvente en una solución saturada.
Concentración de una disolución
La concentración de una disolución es la cantidad de soluto presente en una cantidad dada de disolvente o disolución. Los términos diluido y concentrado se utilizan a menudo para expresar concentraciones relativas. Una solución con una concentración de soluto relativamente pequeña, se dice que es diluida; y una con concentración grande, se dice que es concentrada. La cantidad de solvente, soluto o solución puede ser expresada en unidades de masa (gramos, kilogramos), o en unidades de volumen (litros, mililitros)
En una solución la masa total del sistema corresponde a la siguiente expresión matemática:
Masa de la solución = masa del soluto + masa del solvente
Otro parámetro físico que es importante considerar es la densidad de una solución, la cual se obtiene a partir de la siguiente expresión:
Densidad solución = masa de la solucion
volumen de la solución
La unidad de medida g/mL, es una de las más utilizadas, pero se puede expresar en otras unidades de masa y de volumen.
I. Concentración expresada en unidades Físicas
Cuando se emplean unidades físicas, las concentraciones de las soluciones se suelen emplear en
algunas de las siguientes formas.
A. Unidades porcentuales
Composición porcentual o número de unidades de masa del soluto por 100 unidades masa o
volumen de solución.
a. Porcentaje masa / masa (%m/m)
Esta expresión, todavía se conoce como % p/p ( porcentaje peso-peso )
Son los gramos de soluto disueltos en 100g de solución.
% m/m = masa de solución g (100)
masa de soluto g
II. Concentraciones expresadas en unidades químicas.
d. Molaridad (M)
Se define como la cantidad de soluto (en moles) que se encuentra disuelto en un volumen de un litro de solución. Por lo tanto la expresión para la molaridad es la siguiente:
molaridad = moles del soluto
volumen de solucion
e. Normalidad (N)
Esta unidad nos indica el número de equivalente gramos de un soluto contenido en un litro de
solución.
Normalidad = # de equivalentes del soluto
volumen de solucion
Es necesario para el cálculo de la normalidad determinar los equivalentes de soluto, para lo cual
es necesario conocer el peso equivalente del soluto.
numero de equivalentes = masa del soluto
peso equivalente de soluto
Esta unidad de concentración indica la cantidad de soluto en moles por kilogramo de solvente.
Se puede calcular aplicando la siguiente fórmula:
m = moles de soluto
1kg de disolvente
Biblografia
Ciencia...Ahora, N° 20, año 10, septiembre – octubre 2007
http://www.pasteur.edu.uy/publico/bonilla/Protocolos/Concentraciones/Unidades%20de%20concentraci%C3%B3n.pdf
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