LÍQUIDOS Y SOLUCIONESLÍQUIDOS Y SOLUCIONES

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN Un líquido está formado por moléculas que Un líquido está formado por moléculas que

están en movimiento constante y desordenado, están en movimiento constante y desordenado, y cada una de ellas chocan miles de millones y cada una de ellas chocan miles de millones de veces en un lapso muy pequeño. de veces en un lapso muy pequeño.

Estado intermedio entre el estado gaseoso y el Estado intermedio entre el estado gaseoso y el estado sólido. La característica química más estado sólido. La característica química más importante de los líquidos es su capacidad importante de los líquidos es su capacidad para actuar como disolvente.para actuar como disolvente.

LÍQUIDOSLÍQUIDOS

PROPIEDADES GENERALESPROPIEDADES GENERALES

-No tienen forma propia-No tienen forma propia

-Volumen definido-Volumen definido

-Densidades altas-Densidades altas

-Difusión lenta-Difusión lenta

-Incompresibles-Incompresibles

-Se evaporan-Se evaporan

EL AGUAEL AGUA Es la más abundante de Es la más abundante de

las moléculas que las moléculas que conforman los seres conforman los seres vivos.vivos.

Constituye entre el 50 y Constituye entre el 50 y el 95% del peso de el 95% del peso de cualquier sistema vivo.cualquier sistema vivo.

La vida comenzó en el La vida comenzó en el agua, y en la actualidad, agua, y en la actualidad, dondequiera que haya dondequiera que haya agua líquida, hay vida.agua líquida, hay vida.

Cubre las tres cuartas Cubre las tres cuartas partes de la superficie partes de la superficie de la Tierra.de la Tierra.

Pero, el agua no es en Pero, el agua no es en absoluto un líquido absoluto un líquido ordinario, es en ordinario, es en realidad, bastante realidad, bastante extraordinaria.extraordinaria.

Si no lo fuera, es Si no lo fuera, es improbable que alguna improbable que alguna vez pudiese haber vez pudiese haber evolucionado la vida evolucionado la vida sobre la Tierra.sobre la Tierra.

LA ESTRUCTURA DEL AGUALA ESTRUCTURA DEL AGUA

Cada molécula de agua está constituida por dos Cada molécula de agua está constituida por dos átomos de hidrógeno (H) y un átomo de oxígeno (O).átomos de hidrógeno (H) y un átomo de oxígeno (O).

Cada uno de los átomos de hidrógeno está unido a un Cada uno de los átomos de hidrógeno está unido a un átomo de oxígeno por un enlace covalente.átomo de oxígeno por un enlace covalente. El único electrón de cada átomo de hidrógeno es El único electrón de cada átomo de hidrógeno es

compartido con el átomo de oxígeno, que también compartido con el átomo de oxígeno, que también contribuye con un electrón a cada enlace.contribuye con un electrón a cada enlace.

Presenta una estructura Presenta una estructura angular con polos angular con polos positivos en los positivos en los hidrógenos y un polo hidrógenos y un polo negativo en el oxígeno.negativo en el oxígeno.

La molécula de agua, en La molécula de agua, en conjunto, posee carga conjunto, posee carga neutra.neutra. Sin embargo, es Sin embargo, es una molécula polar.una molécula polar.

Su carácter polar es Su carácter polar es responsable de la responsable de la mayoría de sus mayoría de sus propiedades.propiedades.

DIAGRAMA DE FASES DEL AGUADIAGRAMA DE FASES DEL AGUA

A 1 atmósfera de presión el A 1 atmósfera de presión el punto de congelación del punto de congelación del agua es 0ºC y el punto de agua es 0ºC y el punto de ebullición es 100ºC.ebullición es 100ºC.

A 4500 metros de altura la A 4500 metros de altura la presión es 0,6 atmósferas y el presión es 0,6 atmósferas y el agua hierve a 86ºC.agua hierve a 86ºC.

En el punto triple el agua En el punto triple el agua coexiste en los tres estados, coexiste en los tres estados, esto sucede a 0,01ºC y esto sucede a 0,01ºC y 0,00603 atm.0,00603 atm.

La estructura del agua, va desordenándose de un modo creciente, es decir, aumenta su entropía, a medida que aumenta su temperatura.

Hielo

-273 a 0oC

Hielo fundente

0oC

Agua líquida

0 a 100oC

Agua en ebullición

100oC

ESTADOS FÍSICOS DEL AGUAESTADOS FÍSICOS DEL AGUA

Cuando una región de carga Cuando una región de carga parcial positiva de una parcial positiva de una molécula de agua se molécula de agua se aproxima a una región de aproxima a una región de carga parcial negativa de otra carga parcial negativa de otra molécula de agua, la fuerza molécula de agua, la fuerza de atracción forma entre ellas de atracción forma entre ellas un enlace que se conoce un enlace que se conoce como como puente de hidrógenopuente de hidrógeno..

Un puente de H puede Un puente de H puede formarse solamente entre formarse solamente entre cualquier átomo de H que cualquier átomo de H que esté unido covalentemente a esté unido covalentemente a un átomo que posee fuerte un átomo que posee fuerte atracción por los electrones atracción por los electrones (generalmente el O o el N) y (generalmente el O o el N) y un átomo de O o N de otra un átomo de O o N de otra molécula.molécula.

PUENTE DE HIDRÓGENOPUENTE DE HIDRÓGENO

Cada molécula de Cada molécula de agua puede establecer agua puede establecer puentes de hidrógeno puentes de hidrógeno con otras con otras cuatro cuatro moléculasmoléculas de agua. de agua.

Un puente de H es Un puente de H es más débil que un más débil que un enlace covalente o uno enlace covalente o uno iónico, pero, en iónico, pero, en conjunto tienen una conjunto tienen una fuerza considerable y fuerza considerable y hacen que las hacen que las moléculas se aferren moléculas se aferren estrechamente.estrechamente.

TENSIÓN SUPERFICIALTENSIÓN SUPERFICIAL

Es una consecuencia de Es una consecuencia de la cohesión o la atracción la cohesión o la atracción mutua, de las moléculas mutua, de las moléculas de agua. de agua. Considere el goteo de Considere el goteo de

agua e insectos caminando agua e insectos caminando sobre un estanque.sobre un estanque.

La La cohesióncohesión es la unión es la unión de moléculas de la de moléculas de la misma sustancia.misma sustancia.

La La adhesiónadhesión es la unión es la unión de moléculas de de moléculas de sustancias distintas.sustancias distintas.

PROPIEDADES DEL AGUAPROPIEDADES DEL AGUA

ACCIÓN CAPILAR O IMBIBICIÓNACCIÓN CAPILAR O IMBIBICIÓN

La acción capilar o capilaridad es La acción capilar o capilaridad es la combinación de la cohesión y la combinación de la cohesión y la adhesión que hacen que el la adhesión que hacen que el agua ascienda entre dos agua ascienda entre dos láminas, por tubos muy finos, en láminas, por tubos muy finos, en un papel secante, o que un papel secante, o que atraviese lentamente los atraviese lentamente los pequeños espacios entre las pequeños espacios entre las partículas del suelo. partículas del suelo.

La imbibición o absorción, es la La imbibición o absorción, es la penetración capilar de moléculas penetración capilar de moléculas de agua en sustancias tales de agua en sustancias tales como la madera o la gelatina como la madera o la gelatina que, como resultado de ello, se que, como resultado de ello, se hinchan (germinación de hinchan (germinación de semillas).semillas).

RESISTENCIA A LOS CAMBIOS DE RESISTENCIA A LOS CAMBIOS DE TEMPERATURATEMPERATURA

La cantidad de calor que requiere una cantidad dada de sustancia La cantidad de calor que requiere una cantidad dada de sustancia para que se produzca un aumento dado de temperatura, es su para que se produzca un aumento dado de temperatura, es su calor calor específico.específico.

Una Una caloríacaloría se define como la cantidad de calor que elevará en 1ºC se define como la cantidad de calor que elevará en 1ºC la temperatura de un gramo (1 mL o 1 cmla temperatura de un gramo (1 mL o 1 cm33) de agua.) de agua.

El calor específico del agua es aprox. el doble que el del aceite o El calor específico del agua es aprox. el doble que el del aceite o del alcohol, 4 veces el del aire o del aluminio y diez veces el del del alcohol, 4 veces el del aire o del aluminio y diez veces el del acero. Sólo el amoníaco líquido tiene un calor específico más alto.acero. Sólo el amoníaco líquido tiene un calor específico más alto.

El alto calor específico del agua El alto calor específico del agua significa que para una tasa significa que para una tasa dada de ingreso de calor, la dada de ingreso de calor, la temperatura del agua temperatura del agua aumentará más lentamente que aumentará más lentamente que la temperatura de casi cualquier la temperatura de casi cualquier otro material. Así mismo, la otro material. Así mismo, la temperatura caerá más temperatura caerá más lentamente cuando se elimina lentamente cuando se elimina calor.calor.

Esta constancia de la temperatura es crítica, porque las Esta constancia de la temperatura es crítica, porque las reacciones químicas biológicamente importantes tiene lugar sólo reacciones químicas biológicamente importantes tiene lugar sólo dentro de un intervalo estrecho de temperatura.dentro de un intervalo estrecho de temperatura.

VAPORIZACIÓNVAPORIZACIÓN

Es el cambio de líquido a gas.Es el cambio de líquido a gas. El agua tiene un alto calor de El agua tiene un alto calor de

vaporización.vaporización. Para que una molécula de agua se Para que una molécula de agua se

evapore, deben romperse los evapore, deben romperse los puentes de H. Esto requiere puentes de H. Esto requiere energía térmica. Así, la energía térmica. Así, la evaporación tiene un evaporación tiene un efecto efecto refrigeranterefrigerante y es uno de los y es uno de los principales medios por los cuales principales medios por los cuales los organismos “descargan” el los organismos “descargan” el exceso de calor y estabilizan sus exceso de calor y estabilizan sus temperaturas.temperaturas.

CONGELAMIENTOCONGELAMIENTO La densidad del agua La densidad del agua

aumenta a medida que la aumenta a medida que la temperatura cae, hasta que temperatura cae, hasta que se acerca a los 4ºC. Luego, se acerca a los 4ºC. Luego, las moléculas de agua se las moléculas de agua se aproximan tanto y se mueven aproximan tanto y se mueven tan lentamente que cada una tan lentamente que cada una de ellas puede formar de ellas puede formar puentes de H puentes de H simultáneamente con otras simultáneamente con otras cuatro moléculas.cuatro moléculas.

Sin embargo, cuando la Sin embargo, cuando la temperatura cae por debajo temperatura cae por debajo de los 4°C, las moléculas de los 4°C, las moléculas deben separarse ligeramente deben separarse ligeramente para mantener el máximo para mantener el máximo número de puentes de número de puentes de hidrógeno en una estructura hidrógeno en una estructura estable.estable.

A 0°C, el punto de congelación del agua, se crea un A 0°C, el punto de congelación del agua, se crea un retículo abierto, que es la estructura más estable de un retículo abierto, que es la estructura más estable de un cristal de hielo.cristal de hielo.

Así, el agua en estado sólido ocupa más volumen que el Así, el agua en estado sólido ocupa más volumen que el agua en estado líquido. El hielo es menos denso que el agua en estado líquido. El hielo es menos denso que el agua líquida y, por lo tanto, flota en ella.agua líquida y, por lo tanto, flota en ella.

EL AGUA COMO SOLVENTEEL AGUA COMO SOLVENTE

Dentro de los sistemas vivos, Dentro de los sistemas vivos, muchas sustancias se muchas sustancias se encuentran en solución encuentran en solución acuosa.acuosa.

Una Una soluciónsolución es una mezcla es una mezcla uniforme de moléculas de dos uniforme de moléculas de dos o más sustancias (solvente y o más sustancias (solvente y solutos).solutos).

La polaridad de las moléculas La polaridad de las moléculas de agua es la responsable de de agua es la responsable de la capacidad solvente del la capacidad solvente del agua.agua.

Las moléculas polares de agua Las moléculas polares de agua tienden a separar sustancias tienden a separar sustancias iónicas, como el ClNa.iónicas, como el ClNa.

EQUILIBRIO LÍQUIDO – VAPOREQUILIBRIO LÍQUIDO – VAPOR Proceso de VaporizaciónProceso de Vaporización.- Un líquido se .- Un líquido se

convierte en vapor.convierte en vapor.

En un recipiente abiertoEn un recipiente abierto.- La vaporización.- La vaporización

continúa hasta que el líquido se agota.continúa hasta que el líquido se agota.

Las moléculas dejan la superficie del líquido y se Las moléculas dejan la superficie del líquido y se difunden en el aire.difunden en el aire.

En un recipiente cerradoEn un recipiente cerrado.- Al principio el .- Al principio el movimiento de las moléculas es del líquido al movimiento de las moléculas es del líquido al vapor. Las moléculas no pueden salir del vapor. Las moléculas no pueden salir del recipiente. Algunas colisionaran con las paredes recipiente. Algunas colisionaran con las paredes del recipiente y volverán al líquido. En un del recipiente y volverán al líquido. En un momento la vmomento la vCONDENSACIONCONDENSACION igualará a v igualará a vVAPORIZACIONVAPORIZACION entonces diremos que el líquido y el vapor están entonces diremos que el líquido y el vapor están en un estado de equilibrio dinámico: en un estado de equilibrio dinámico:

LIQUIDO VAPORLIQUIDO VAPOR

vvCONDCOND = v = vVAPVAP

EQUILIBRIO L – VEQUILIBRIO L – V

PRESION DE VAPOR (Pv)PRESION DE VAPOR (Pv) Es la presión del vapor en equilibrio con el líquido. Es Es la presión del vapor en equilibrio con el líquido. Es

una propiedad característica de cada líquido. Pv si T una propiedad característica de cada líquido. Pv si T

ECUACION GENERAL DE LA LINEA RECTA:ECUACION GENERAL DE LA LINEA RECTA: Hv Hv log Pv = A - ------------log Pv = A - ------------ 2,3 RT2,3 RT

                                         

Entre dos puntos ( PEntre dos puntos ( P11, T, T11 y P y P22, T, T22))

ECUACION: CLAUSIUS CLAPEYRONECUACION: CLAUSIUS CLAPEYRON

La línea también se puede representar por la La línea también se puede representar por la ecuación:ecuación:

Pv : mmHgPv : mmHg

T : KT : K

12

12

1

2

31,8*3,2log

TTTTH

PP V

TB

APV log

Pero la ecuación de Pero la ecuación de AntoineAntoine satisface mejor los satisface mejor los datos:datos:

donde: A, B y C son constantes.donde: A, B y C son constantes. Pv: mmHg Pv: mmHg

T: ºCT: ºC

TCB

APV log

TEMPERATURA DE EBULLICIÓNTEMPERATURA DE EBULLICIÓN

Es la temperatura a la que la presión de vapor Es la temperatura a la que la presión de vapor de un líquido es igual a la presión externa sobre de un líquido es igual a la presión externa sobre el mismo. Si P = 1 atm nos referimos como el mismo. Si P = 1 atm nos referimos como punto de punto de ebullición normalebullición normal..

Ejm. Ejm. H H22O: O:

P = 1,0 atm TP = 1,0 atm Tee = 100ºC = 100ºC

P = 0,5 atm TP = 0,5 atm Tee = 82ºC = 82ºC

SOLUCIONES O DISOLUCIONESSOLUCIONES O DISOLUCIONES Son mezclas homogéneas de dos o más Son mezclas homogéneas de dos o más

sustancias compuesta de un soluto disuelto en sustancias compuesta de un soluto disuelto en un solvente.un solvente.

COMPONENTESCOMPONENTES:: SOLUTO (DISUELTO)SOLUTO (DISUELTO).- componente en baja .- componente en baja

proporción.proporción. SOLVENTE (DISOLVENTE)SOLVENTE (DISOLVENTE).- componente en .- componente en

alta proporción.alta proporción.

Dicromato de potasio

(soluto)

Solución acuosa de dicromato de potasio

(solución)

Agua

(solvente)

+

TIPOSTIPOS

ESTADOESTADO SOLUCIÓN DISOLVENTE SOLUTO EJEMPLOSOLUCIÓN DISOLVENTE SOLUTO EJEMPLO

GG G G G G Aire Aire LL L L G G Oxígeno en agua Oxígeno en agua LL L L L L Alcohol en agua Alcohol en agua LL L L S S Sal en agua Sal en agua SS S S G G Hidrógeno en Hidrógeno en platino platino

SS S S L L Mercurio en plata Mercurio en plata S S SS S S Plata en oro Plata en oro (ciertas(ciertas aleaciones)aleaciones)

TERMINOLOGÍA DE LAS DISOLUCIONESTERMINOLOGÍA DE LAS DISOLUCIONES

-DE ACUERDO A LA CANTIDAD DE SOLUTO-DE ACUERDO A LA CANTIDAD DE SOLUTO DILUIDADILUIDA.-.- Disolución que contienen una pequeña Disolución que contienen una pequeña cantidad de soluto.cantidad de soluto.

CONCENTRADACONCENTRADA.-.- Disolución que contenga más Disolución que contenga más soluto en la misma cantidad de disolvente.soluto en la misma cantidad de disolvente.

SATURADASATURADA.- .- Aquella que está en equilibrio con Aquella que está en equilibrio con el soluto no disuelto.el soluto no disuelto.

NO SATURADANO SATURADA.- .- Contienen menos Contienen menos concentración de soluto que la disolución concentración de soluto que la disolución saturada , no está en equilibrio.saturada , no está en equilibrio.

SOBRESATURADASOBRESATURADA.-.- Contiene más soluto que el Contiene más soluto que el que corresponde a la concentración de equilibrio.que corresponde a la concentración de equilibrio.

FORMACIÓN DE UNA SOLUCIÓN SATURADAFORMACIÓN DE UNA SOLUCIÓN SATURADA

11. Al soluto sólido se le agrega una pequeña cantidad de agua. . Al soluto sólido se le agrega una pequeña cantidad de agua. 22. Después de pocos minutos la solución se colorea debido a la disolución del . Después de pocos minutos la solución se colorea debido a la disolución del

soluto. Queda una cantidad de soluto sin disolver menor que en el caso 1. soluto. Queda una cantidad de soluto sin disolver menor que en el caso 1. 33. Al pasar varios minutos disminuye la cantidad de soluto en el fondo . Al pasar varios minutos disminuye la cantidad de soluto en el fondo

aumentando el color de la solución que se va formando. La solución es más aumentando el color de la solución que se va formando. La solución es más concentrada que en el caso 2. concentrada que en el caso 2.

44. Después de un tiempo el color de la solución es más intenso y el soluto que . Después de un tiempo el color de la solución es más intenso y el soluto que no se ha disuelto es menor que en el caso anterior. Lno se ha disuelto es menor que en el caso anterior. La solución en el caso 3 a solución en el caso 3 no está saturada.no está saturada.

55. El color de la solución y la cantidad de soluto sin disolver en el caso 5 es . El color de la solución y la cantidad de soluto sin disolver en el caso 5 es similar al del caso 4. En el caso 4 se tiene un equilibrio dinámico que persiste similar al del caso 4. En el caso 4 se tiene un equilibrio dinámico que persiste en el caso 5. en el caso 5. En los dos casos (4 y 5) la solución está saturadaEn los dos casos (4 y 5) la solución está saturada

1 2 3 4 5

SOLUBILIDADSOLUBILIDAD

Describe la cantidad de una sustancia (soluto) Describe la cantidad de una sustancia (soluto) que se puede disolver en una cantidad que se puede disolver en una cantidad específica de otra sustancia (solvente) en específica de otra sustancia (solvente) en condiciones determinadas.condiciones determinadas.

OH

WS

g

disueltogSTO

Cto

2

)(

)( 100

S al T

LEY DE HENRYLEY DE HENRY.-.- a presiones bajas y moderadas, la a presiones bajas y moderadas, la solubilidad del gas es directamente proporcional a la solubilidad del gas es directamente proporcional a la presión.presión.

donde: donde: Pg : es la presión parcial del gas sobre la disolución.Pg : es la presión parcial del gas sobre la disolución. Sg : es la solubilidad del gas en la fase de disolución Sg : es la solubilidad del gas en la fase de disolución

(molaridad).(molaridad). k : es una constante de proporcionalidad (constante de k : es una constante de proporcionalidad (constante de

la ley de Henry).la ley de Henry).

gg kPS

Interpretación molecular de la ley de Henry: Cuando la presión parcial del gas sobre la disolución aumenta, la concentración del gas disuelto también aumenta.

Baja P

Baja conc.

Alta presión

Alta conc

La "enfermedad de los buzos", motivada por una rápida ascensión.En inmersión la presión parcial de los distintos gases es mayor y por tanto la cantidad de gases disueltos en los líquidos del organismo es mayor que la cantidad disuelta en condiciones normales.

GASES DE LA SANGRE Y BUCEO PROFUNDO

-DE ACUERDO A LA CONDUCTIVIDAD-DE ACUERDO A LA CONDUCTIVIDAD

NO ELECTROLITOSNO ELECTROLITOS.-.- Cuyas disoluciones Cuyas disoluciones acuosas no conducen la corriente eléctrica.acuosas no conducen la corriente eléctrica.

Ejm.Ejm.

CHCH33 OH OH(l)(l) CH CH33 OH OH(ac)(ac)

ELECTROLITOSELECTROLITOS.-.- Cuyas disoluciones acuosas Cuyas disoluciones acuosas conducen la corriente eléctrica.conducen la corriente eléctrica.

Ejm. Ejm.

Na ClNa Cl(s)(s) Na Na++(ac (ac + Cl+ Cl--(ac)(ac)

Para determinar qué tanto se conduce la electricidad, se puede emplear un multímetro o un conductímetro. Mientras existan más iones, mayor será la cantidad de carga transportada y por lo tanto aumentará la conductividad.

UNIDADES DE CONCENTRACIÓNUNIDADES DE CONCENTRACIÓN

-FÍSICAS-FÍSICAS PORCENTAJE EN MASA:PORCENTAJE EN MASA:

PARTES POR MILLÓN(ppm):PARTES POR MILLÓN(ppm):

100% xm

mm

DISOLUCIÓN

DISOLUCIÓN

TOTAL

COMPONENTE

COMPONENTE

610xmasa

masappm

DISOLUCIÓN

DISOLUCIÓN

TOTAL

COMPONENTE

COMPONENTE

-QUÍMICAS-QUÍMICAS

MOLARIDAD (M):MOLARIDAD (M):

MOLALIDAD (m):MOLALIDAD (m):

)(LVn

MSOL

STO

)(kgW

nm

STE

STO

PROPIEDADES COLIGATIVASPROPIEDADES COLIGATIVAS

Propiedades que dependen fundamentalmente Propiedades que dependen fundamentalmente de la concentración de partículas de soluto, más de la concentración de partículas de soluto, más que de su naturaleza.que de su naturaleza.

Las propiedades coligativas son la disminución Las propiedades coligativas son la disminución de la presión de vapor, elevación del punto de de la presión de vapor, elevación del punto de ebullición, descenso del punto de congelación y ebullición, descenso del punto de congelación y la presión osmótica.la presión osmótica.

-DISOLUCIONES NO ELECTROLÍTICAS-DISOLUCIONES NO ELECTROLÍTICAS DESCENSO DE LA PRESIÓN DE VAPORDESCENSO DE LA PRESIÓN DE VAPOR La velocidad a la cual las moléculas de agua dejan La velocidad a la cual las moléculas de agua dejan

la superficie del líquido se reduce en presencia de la superficie del líquido se reduce en presencia de un soluto no volátilun soluto no volátil..

Pv Pv DISOLUCIÓN O SOLUCIÓNDISOLUCIÓN O SOLUCIÓN < Pvº < Pvº DISOLVENTEDISOLVENTE

SOL STESOL STE

LEY DE RAOULTLEY DE RAOULT:: PP11 = X = X11 Pº Pº11 º: puro º: puro

también Xtambién X22 = 1 – X = 1 – X11 1: disolvente 1: disolvente

PP11 = (1 – X = (1 – X22) Pº) Pº11 2: soluto 2: soluto

P = PºP = Pº11 - P - P11

P = XP = X2 2 PºPº1 1 PPss = P = P11

ELEVACIÓN DEL PUNTO DE EBULLICIÓNELEVACIÓN DEL PUNTO DE EBULLICIÓN

TTbb = T = TbbSOLSOL – T – TbbººSTESTE

TTbb m m

KKbb = K = Kee

donde: Kdonde: Kbb es cte ebulloscópica (ºC/m) es cte ebulloscópica (ºC/m)

TTbb = K = Kbbmm )(kgW

nm

STE

STO

Equilibrio en el puntode congelación delsolvente

Equilibrio interrumpidopor el soluto agregadoal solvente

Equilibrio reestablecido auna temperatura menor

DESCENSO DEL PUNTO DE CONGELACIÓNDESCENSO DEL PUNTO DE CONGELACIÓN

TTcc = T = TccººSTESTE – T – TccSOLSOL

TTcc m m

KKcc = K = Kff

donde: Kdonde: Kcc es cte crioscópica (ºC/m) es cte crioscópica (ºC/m)

TTcc = K = Kccmm

DisolventeDisolventeTeTeNN

((°°C)C)

KKbb

((°°C/m)C/m)

TcTcNN

((°°C)C)

KKff

((°°C/m)C/m)

Agua,HAgua,H22OO 100,0100,0 0,510,51 0,00,0 1,861,86

Benceno, CBenceno, C66HH66 80,180,1 2,532,53 5,55,5 5,125,12

Etanol, CEtanol, C22HH55OHOH 78,478,4 1,221,22 -114,6-114,6 1,991,99

Tetracloruro de Tetracloruro de carbono, CClcarbono, CCl44

76,876,8 5,025,02 -22,3-22,3 29,8029,80

Cloroformo, Cloroformo, CHClCHCl33

61,261,2 3,633,63 -63,5-63,5 4,684,68

PRESIÓN OSMÓTICA (PRESIÓN OSMÓTICA ( ) ) Presión que se requiere para detener la ósmosis del Presión que se requiere para detener la ósmosis del

disolvente puro hacia la disolución.disolvente puro hacia la disolución. ÓSMOSIS.- Es el movimiento neto de moléculas de ÓSMOSIS.- Es el movimiento neto de moléculas de

disolvente, ya sea a partir del disolvente puro o de una disolvente, ya sea a partir del disolvente puro o de una disolución diluida hacia una concentrada.disolución diluida hacia una concentrada.

Tenemos que:Tenemos que:

V = n RTV = n RT nn = ------- RT= ------- RT VV

M : molaridad M : molaridad dede

la disoluciónla disolución = MRT= MRT

-DISOLUCIONES ELECTROLÍTICAS-DISOLUCIONES ELECTROLÍTICAS La disolución de electrolitos en iones tienen una influencia La disolución de electrolitos en iones tienen una influencia

directa en las propiedades de las disoluciones, que están directa en las propiedades de las disoluciones, que están determinadas por el número de partículas presentes.determinadas por el número de partículas presentes.

Una medida del grado en el que los electrolitos se Una medida del grado en el que los electrolitos se disocian es el factor de disocian es el factor de VAN´T HOFF: iVAN´T HOFF: i. Este factor es la . Este factor es la relación entre el valor real de una propiedad coligativa y el relación entre el valor real de una propiedad coligativa y el valor calculado, considerando que la sustancia es un no valor calculado, considerando que la sustancia es un no electrolito.electrolito.

Ejm:Ejm:

también:también:

)....()..(

oelectrólitnounparacalculadaTcrealomedidaTc

i

disoluciónlaenteinicialmendisueltasunitariasfórmulasdenúmerosndisociacióladedespuésdisoluciónlaenpartículasderealnúmero

i........

..........

Ejm:Ejm: Na ClNa Cl i =2i =2 (Na(Na++ , Cl , Cl--))

KK22 SO SO44 i =3i =3 (2K(2K++ , SO , SO442-2-))

También:También: :IONES :IONES

PRESENTESPRESENTES EN LA SOLUCIÓNEN LA SOLUCIÓN

GRADO DE DISOCIACIÓN(GRADO DE DISOCIACIÓN())

Si Si = 100% (%) ELECTROLITO FUERTE = 100% (%) ELECTROLITO FUERTE

valores bajos valores bajos ELECTROLITO DÉBIL ELECTROLITO DÉBIL

inicialesmolesdenúmerodisociadosmolesdenúmero...

...

i = 1 + i = 1 + ( ( 11 - - עע ) )

Entonces:Entonces:

P = iXP = iX22 Pº Pº11

TTbb = iK = iKbbmm

TTcc = iK = iKccmm

= iMRT= iMRT

ELECTROLITO I(medido) I(calculado)

sacarosa 1.0 1.0

HCl 1.9 2.0

NaCl 1.9 2.0

MgSO4 1.3 2.0

MgCl2 2.7 3.0

FeCl2 3.4 4.0

Valor del Factor de VAN´T HOFF para disoluciones 0,05 M a 25°C

Los valores menores a los esperados se debe a la generación de pares iónicos que reducen en número de partículas

Un par iónico está formado por uno o más cationes unidos a uno o más aniones por medio de fuerzas electrostáticas

LEY DE RAOULTLEY DE RAOULT

La presión parcial de un disolvente sobre una La presión parcial de un disolvente sobre una disolución Pdisolución P11, está dada por la presión de vapor , está dada por la presión de vapor del disolvente puro, Pºdel disolvente puro, Pº11 multiplicada por la multiplicada por la fracción molar del disolvente en la disolución Xfracción molar del disolvente en la disolución X11..

PP11 = X = X11 Pº Pº11

Ley de Raoult (soluto no volátil, no iónico, disuelto en solvente volátil)

Agregamos un Agregamos un soluto soluto no volátilno volátil

PP11 = X = X11 Pº Pº1 1

xx11 + x + x2 2 = 1 = 1

pp0

x20 1Líquido puro Solución

En una solución: En una solución: X X11 + X + X22 = 1 = 1

PP11 = (1 – X = (1 – X22) Pº) Pº11

PºPº11 – P – P11 = = P = XP = X22 Pº Pº11

PºPº11 – P – P1 1

------------------ = X------------------ = X22

PºPº11

Si ambos componentes de una disolución son Si ambos componentes de una disolución son

volátilesvolátiles

PPAA = X = XAA Pº PºAA P PAA = Y = YAAPPT T X : Fase LX : Fase L

PPBB = X = XBB Pº PºBB P PBB = Y = YBBPPT T Y : FaseV Y : FaseV

PPTT = P = PAA + P + PBB

DISOLUCIONES ACUOSAS IÓNICASDISOLUCIONES ACUOSAS IÓNICAS

DEFINICIONESDEFINICIONESTEORIA DE ARRHENIUS:TEORIA DE ARRHENIUS:ÁCIDO:ÁCIDO: Producen iones H Producen iones H++ en el agua en el aguaBASE:BASE: Producen iones OH Producen iones OH-- en el agua en el agua

Ejm: Ejm: ÁCIDO:ÁCIDO: H Cl H Cl(ac)(ac) H H++

(ac)(ac) + Cl + Cl--(ac)(ac)

BASE:BASE: NaOH NaOH(ac)(ac) Na Na++(ac)(ac) + OH + OH--

(ac)(ac)

TEORIA DE BRONSTED – LOWRY:TEORIA DE BRONSTED – LOWRY:

ÁCIDO:ÁCIDO: Sustancias capaces de donar un protón. Sustancias capaces de donar un protón.

BASE:BASE: Sustancias capaces de aceptar un protón. Sustancias capaces de aceptar un protón.

Ejm: Ejm:

NHNH3(ac)3(ac) + H + H22OO(l)(l) NH NH44++

(ac)(ac) + OH + OH--(ac)(ac)

BASE BASE ÁCIDOÁCIDO ÁCIDOÁCIDO BASEBASE

CONJUGADOCONJUGADO CONJUGADOCONJUGADO

TEORIA DE LEWIS:TEORIA DE LEWIS: ÁCIDO: ÁCIDO: Cualquier molécula o ión capaz de Cualquier molécula o ión capaz de

aceptar un par de electrones.aceptar un par de electrones. BASE:BASE: Cualquier molécula o ión capaz de donar Cualquier molécula o ión capaz de donar

un par de electrones.un par de electrones. Ejm: Ejm: FF H H F H F H F B +F B + N H N H F B N H F B N H FF H H F H F H ÁCIDO BASEÁCIDO BASE

Todos los ácidos y bases de BRONSTED-Todos los ácidos y bases de BRONSTED-

LOWRY son ácidos y bases de LEWIS.LOWRY son ácidos y bases de LEWIS.

ÁCIDO BASE

FUERZA DE ÁCIDOS Y BASESFUERZA DE ÁCIDOS Y BASES

Los ÁCIDOS FUERTES se disocian Los ÁCIDOS FUERTES se disocian completamente en agua formando iones Hcompletamente en agua formando iones H++..

Los ÁCIDOS DÉBILES se disocian débilmente.Los ÁCIDOS DÉBILES se disocian débilmente. Las BASES FUERTES se disocian Las BASES FUERTES se disocian

completamente en agua produciendo iones OHcompletamente en agua produciendo iones OH--.. Las BASE DÉBILES producen iones OHLas BASE DÉBILES producen iones OH--

mediante una reacción reversible que incluye mediante una reacción reversible que incluye una molécula de agua.una molécula de agua.

Cuantitativamente la fuerza ácida puede Cuantitativamente la fuerza ácida puede expresarse en términos de “porcentaje de expresarse en términos de “porcentaje de ionización”.ionización”.

100...

......% x

ácidodelinicialiónConcentracequilibrioelenionizadoácidodeliónConcentrac

IONIZACIÓN

La disociación de los electrolitos débiles aumenta con la dilución

EL PROTÓN HIDRATADOEL PROTÓN HIDRATADO

El ión HEl ión H++ está hidratado en disoluciones acuosas. está hidratado en disoluciones acuosas.

HH++(ac)(ac) + H + H22OO(l)(l) H H33OO++

(ac)(ac)

AUTOPROTÓLISIS DEL AGUAAUTOPROTÓLISIS DEL AGUA

El agua puede actuar como donador y aceptor de El agua puede actuar como donador y aceptor de un protón entre moléculas iguales:un protón entre moléculas iguales:

H - O + H – O H - O – H H - O + H – O H - O – H ++ + O – H + O – H--

HH H H H H Esta transferencia de un protón llamada Esta transferencia de un protón llamada

autoionizaciónautoionización, explica la ionización espontánea , explica la ionización espontánea del disolvente. La reacción se efectúa sólo en del disolvente. La reacción se efectúa sólo en pequeño grado.pequeño grado.

También se puede expresar la autoionización del También se puede expresar la autoionización del agua como sigue:agua como sigue:

HH22OO(l)(l) H H++(ac)(ac) + OH + OH--

(ac)(ac)

La expresión de equilibrio para esta reacción se La expresión de equilibrio para esta reacción se puede escribir como:puede escribir como:

Kc [ HKc [ H22O ] = KO ] = KWW = [ H = [ H+ + ] [ OH] [ OH- - ]]

A 25º C : KA 25º C : KWW = [ H = [ H+ + ] [ OH] [ OH- - ] = 1,0 x 10] = 1,0 x 10-14-14

OH

OHHKc

2

.

KKWW :CONSTANTE :CONSTANTE DEL PRODUCTO DEL PRODUCTO IÓNICO DEL AGUAIÓNICO DEL AGUA

Si Si

[ H[ H++] = [ OH] = [ OH--] la disolución es NEUTRA] la disolución es NEUTRA

[ H[ H++] > [ OH] > [ OH--] la disolución es ÁCIDA] la disolución es ÁCIDA

[ H[ H++] < [ OH] < [ OH--] la disolución es BÁSICA] la disolución es BÁSICA

En disoluciones diluidas:En disoluciones diluidas:

las actividades las actividades concentraciones molares concentraciones molares

(sistemas reales)(sistemas reales)

ESCALA DE pHESCALA DE pH

Puesto que la concentración de HPuesto que la concentración de H++(ac)(ac) en una en una

solución acuosa suele ser muy pequeña, se solución acuosa suele ser muy pequeña, se puede expresar convenientemente en términos puede expresar convenientemente en términos de pH.de pH.

pH= - log [ HpH= - log [ H++]]

Soluciones ácidas: Soluciones ácidas: valor del pH < 7,00valor del pH < 7,00

Soluciones neutras: Soluciones neutras: valor del pH = 7,00valor del pH = 7,00

Soluciones básicas:Soluciones básicas: valor del pH > 7,00valor del pH > 7,00

También:También:

p OH = - log [OHp OH = - log [OH--]]

Tomando el logaritmo negativo en ambos lados Tomando el logaritmo negativo en ambos lados de la ecuación del producto único iónico del de la ecuación del producto único iónico del agua.agua.

[ H[ H+ + ] [ OH] [ OH- - ] = 1,0 x 10] = 1,0 x 10-14-14

Obtenemos:Obtenemos:

pH + p OH = 14pH + p OH = 14

MEDICIÓN DEL pHMEDICIÓN DEL pH

En los laboratorios se emplean numerosos En los laboratorios se emplean numerosos dispositivos de alta tecnología para medir el pH. dispositivos de alta tecnología para medir el pH.

Una manera muy fácil que se puede medir el pH Una manera muy fácil que se puede medir el pH es usando una tira de papel tornasol o papel es usando una tira de papel tornasol o papel universal. universal.

IONIZACIÓN DE ÁCIDOS Y BASESIONIZACIÓN DE ÁCIDOS Y BASES

ÁCIDOS FUERTESÁCIDOS FUERTES.- .- Completamente ionizado.Completamente ionizado.

Ejm.Ejm.

H ClH Cl(ac)(ac) H H++(ac)(ac) + Cl + Cl--(oc)(oc)

Si Si [ HCl ] = 0,1M[ HCl ] = 0,1M

entonces [Hentonces [H++] = [Cl] = [Cl--] = 0,1M] = 0,1M

pH = - log [HpH = - log [H++] = - log (10] = - log (10-1-1))

pH = 1pH = 1

ÁCIDOS DÉBILESÁCIDOS DÉBILES.-.- Parcialmente ionizado. Parcialmente ionizado.Ejm.Ejm.

CHCH33COOHCOOH(ac)(ac) H H++(ac)(ac) + CH + CH33COOCOO- -

(ac)(ac)

Si Si [ CH[ CH33COOH ] = 0,1 MCOOH ] = 0,1 M Ka = 1,75 x 10Ka = 1,75 x 10-5-5

COOHCH

COOCHHKa

3

3.

En el equilibrio: En el equilibrio: [ H[ H++] = [CH] = [CH33COOCOO-- ] ]

[CH[CH33COOH ] = [CHCOOH ] = [CH33COOH]COOH]ii - [ H - [ H++]]

[CH[CH33COOH ] = 0,1 - [ HCOOH ] = 0,1 - [ H++]]

reemplazandoreemplazando

luegoluego [ H[ H++] = 1,316 x 10] = 1,316 x 10-3-3 M M pH = 2,88pH = 2,88

HHH

x1,0

.1075,1 5

BASES FUERTESBASES FUERTES.- .- Disociación completa.Disociación completa.

Ejm:Ejm:

NaOHNaOH(ac)(ac) Na Na++(ac)(ac) + OH + OH--

(ac)(ac)

Si [NaOH ] = 0,1 M Si [NaOH ] = 0,1 M entonces [ Naentonces [ Na++] = [ OH] = [ OH--] = 0,1 M] = 0,1 M

pOH = - log [ OHpOH = - log [ OH--] = -log (10] = -log (10-1-1)) p OH = 1 p OH = 1 luego p H = 13luego p H = 13

BASES DÉBILESBASES DÉBILES.-.- Producen iones OH Producen iones OH-- mediante una reacción reversible que incluye mediante una reacción reversible que incluye una molécula de agua. Disociación parcial.una molécula de agua. Disociación parcial.

Ejm:Ejm:

NHNH3(ac)3(ac) + H + H22OO(l)(l) NH NH44++

(ac)(ac) + OH + OH--(ac)(ac)

Si : [ NHSi : [ NH33] = 0,1 M] = 0,1 M

Kb = 1,8 x 10Kb = 1,8 x 10-5-5

OHNH

OHNHK

23

4

..

3

42

.NH

OHNHKOHK b

En el equilibrio: [ NHEn el equilibrio: [ NH44++] = [ OH] = [ OH--]]

[ NH[ NH33 ] = [ NH ] = [ NH33]]ii - [ OH - [ OH--]]

[ NH[ NH33] = 0,1 - [ OH] = 0,1 - [ OH--]]

reemplazandoreemplazando

luegoluego [ OH[ OH--] = 1,33 x 10] = 1,33 x 10-3 -3 MM pOH = 2,87pOH = 2,87 pH = 11,13pH = 11,13

OHOHOH

x1,0

.1085,1 5

ÁCIDOS POLIPRÓTICOSÁCIDOS POLIPRÓTICOS

Sustancias capaces de donar más de un protón Sustancias capaces de donar más de un protón al agua.al agua.

Ejm:Ejm: HH22SOSO4(ac) 4(ac) H H++

(ac)(ac) + HSO + HSO44––

(ac)(ac)

Ka muy grandeKa muy grande

HSOHSO44--(ac) (ac) H H++

(ac)(ac) + SO + SO442 –2 –

(ac)(ac)

Ka = 1,3 x 10Ka = 1,3 x 10-2-2

La primera disociación es completa, por lo cual La primera disociación es completa, por lo cual

es clasificado como un ácido fuerte.es clasificado como un ácido fuerte.

INDICADORESINDICADORES

Las moléculas de colorantes cuyos colores Las moléculas de colorantes cuyos colores dependen de la concentración del Hdependen de la concentración del H33OO++ son la son la forma más sencilla de estimar el pH de una forma más sencilla de estimar el pH de una solución.solución.

Estos indicadores son ácidos débiles o base Estos indicadores son ácidos débiles o base débiles cuyas formas ácido – base conjugadas débiles cuyas formas ácido – base conjugadas tienen diferentes colores.tienen diferentes colores.

El cambio de color del indicador se llama El cambio de color del indicador se llama VIRAJE.VIRAJE.

INTERVALOS DE pH DE ALGUNOS INTERVALOS DE pH DE ALGUNOS INDICADORES ÁCIDO – BASEINDICADORES ÁCIDO – BASE

INDICADORINDICADOR INTERVALO pHINTERVALO pHCAMBIO DE CAMBIO DE

COLOR ÁCIDO COLOR ÁCIDO A BASEA BASE

Azul de timolAzul de timol 1,2 – 2,81,2 – 2,8 Rojo - AmarilloRojo - Amarillo

Naranja de metiloNaranja de metilo 2,1 – 4,42,1 – 4,4 Naranja - AmarilloNaranja - Amarillo

FenolftaleínaFenolftaleína 8,3 – 10,08,3 – 10,0 Incoloro - RojoIncoloro - Rojo

Amarillo de Amarillo de alizarinaalizarina 10,1 – 12,010,1 – 12,0 Amarillo – RojoAmarillo – Rojo