1 Soluciones Es una mezcla homogénea de dos o mas sustancias químicas tal que el tamaño molecular de la partículas sea inferior a 10-9 m. Se llama mezcla coloidal cuando el tamaño de partícula va de 10-9 m a 2 x10-7 m. Se llama suspensión cuando el tamaño de las partículas es del orden de 2 x10-7 m.

2 Ejemplo de soluciones Estado de la Estado del Estado del Ejemplosolución disolvente soluto GAS GAS GAS AIRE LÍQUIDO LÍQUIDO GAS O2 en H2O LÍQUIDO LÍQUIDO LÍQUIDO ROH en H2O LÍQUIDO LÍQUIDO SÓLIDO SAL en H2O SÓLIDO SÓLIDO GAS H2 en Pd SÓLIDO SÓLIDO LÍQUIDO Hg en Ag SÓLIDO SÓLIDO SÓLIDO Ag EN Au

3 Disolución de gases en líquidosMínimas interacciones soluto-soluto La solubilidad aumenta con la presión. La solubilidad disminuye con la temperatura. Mayor presión

4 Disolución de gases en líquidosTodos los gases en agua se disuelven liberando calor. CaCO3 (s)  CaO (s) + CO2 (g) CO2 (g) + H2O (l)  Solución + q

5 Disolución de gases en líquidosLey de Henry S = kH . P Se cumple para gases que no reaccionan con el solvente.

6 Solubilidad de Gases

7 Aplicación de la ley de Henry¿Que pasa cuando destapo una gaseosa? CO2(g) + H2O  H2CO3 Cuando se destapa, la P de CO2 cae a 0,03 atm,  la solubilidad y por lo tanto el CO2 que sobre se escapa de la solución.

8 Gases - Solubilidad Solubilidad del CO2 es 33 mM a 25°C y 1 atm Solubilidad del O2 es mM a 25°C y 1 atm

9 Relación entre la solubilidad de un gas y la temperaturaTemperatura (oC) Solubilidad (mM)

10 Soluto-Solvente Mezclas Mezclas Propiedades de las soluciones Gas GasLíquido Sólido Líquido Sólido Mezclas Mezclas Homogéneas (soluciones) Heterogéneas Propiedades de las soluciones

11 solubilidad La solubilidad de una sustancia en un líquido dado, depende de la naturaleza del soluto y del solvente, de la temperatura y de la presión. Las variaciones del valor de la presión atmosférica solo producen cambios despreciables en la solubilidad de los líquidos o de los sólidos en líquidos. En cambio la solubilidad de los gases en los líquidos varía en proporción directa de la presión parcial del gas que se solubiliza. En los sólidos y líquidos la mayoría de las solubilidades aumentan con la temperatura.

12 Disoluciones ideales. La solubilidad de un sólido, en una disolución ideal, depende de la temperatura, del punto de fusión del sólido y de su calor molar de fusión Hf. En una disolución ideal el calor de disolución es igual al calor de fusión, el cual se supone que es una constante independiente de la temperatura. En estas disoluciones, la solubilidad no está afectada por la naturaleza del disolvente. La ecuación deducida, a partir de consideraciones termodinámicas, para una disolución ideal de un sólido en un líquido es en la que X2 es la solubilidad ideal del soluto expresada en fracción molar, T0 el punto de fusión del soluto en grados absolutos y T la temperatura absoluta de la disolución. A temperaturas superiores al punto de fusión, el soluto está en estado líquido, y en una disolución ideal el soluto líquido es miscible en todas las proporciones con el disolvente. Por tanto, la ecuación no es aplicable cuando T > To. Esta ecuación también resulta inadecuada para temperaturas considerablemente inferiores al punto de fusión, en las que ya no puede utilizarse Hf.

13 ¿Como depende la solubilidad de la temperatura ?

14 Variación de la solubilidad con la temperatura

15 Propiedades coligativasLas propiedades macroscópicas de las soluciones, denominadas propiedades coligativas, sólo dependen del número de partículas del soluto disueltas, independientemente de la especie química.

16 Propiedades coligativasDescenso de la presión de vapor Ascenso ebulloscópico Descenso crioscópico Presión osmótica

17 Propiedades coligativasDescenso de la presión de vapor Ascenso ebulloscópico Descenso crioscópico Presión osmótica

18 Ley de Raoult (soluto no volátil, no iónico, disuelto en solvente volátil)Agregamos un soluto no volátil p = x1p0 x1 + x2 = 1 p p0 x2 1 Líquido puro Solución

19 Ley de Raoult La presión de vapor del solvente en presencia de un soluto es proporcional a la fracción molar del solvente. P1 = P° 1 Una solución que cumple la ley de Raoult a cualquier concentración es una solución ideal.

20 p = x1 p0 p = (1 - x2) p0 Ley de RaoultTeniendo en cuenta que: x1 + x2 = 1 p = (1 - x2) p0 Descenso relativo de la presión de vapor Propiedad coligativa

21 Que consecuencias tiene el descenso de la pv ?Aumento del punto de ebullición. Disminución del punto de fusión.

22 Ley de Raoult Presión de vapor 1 P° disolvente P1 = P° 1

23 P1 = P* 1 Ley de Raoult Presión de vapor, PFracción molar del solvente, Xsolvente Presión de vapor, P

24 Descenso de la presión de vaporComienzo Más tarde

25 Descenso de la presión de vaporA partir de: P1 = P° 1 (Ley de Raoult)  P = P° - P1 = P° 2  P = P° 2

26 Propiedades coligativasDescenso de la presión de vapor Ascenso ebulloscópico Descenso crioscópico Presión osmótica

27 Ascenso ebulloscópicoTemperatura Solvente Puro Solución p0 p T0 T Aumento del punto de ebullición Descenso de la presión de vapor  Te = T - T0 = ke m  Te = ke m ke = Constante molal de ascenso ebulloscópico Unidades = ° / molalidad = kg ° / mol

28 T = kex2 (ya que AC  (p0-p)/p0 = x2, Ley de Raoult)Descenso de la presión de vapor Aumento de Teb Solvente Puro Solución Presión de vapor Temperatura A B C p0 p T0 T T - T0 = T (distancia AB) A  p0 = 1 atm C  p (ambos a T0) Distancia AC equivale a p0 - p Como p0 es cte. AC  (p0-p)/p0 Soluciones diluidas: las curvas son paralelas en la zona del punto de ebullición y AB/AC es cte. T = kex2 (ya que AC  (p0-p)/p0 = x2, Ley de Raoult)

29 Reemplazamos T1 y T2 por T0 y T:Temperatura Solvente Puro Solución p0 p T0 T Descenso de la presión de vapor Aumento de Teb Clausius Clapeyron Reemplazamos T1 y T2 por T0 y T: Presión de vapor

30 T = T - T0 y como para soluciones diluidasT y T0 no son muy diferentes : T0TT02 Además p/p0 = 1 - x2 (Ley de Raoult)

31 Como x2 = n2/(n1+n2) ≈ n2/n1 = n2/w1M1Lv calor de vaporización por gramo de solvente = Hv/M1 m = molalidad = (n2/w1).1000 T = Ke.m

32 Descenso crioscópico  Tf = T0 - T = kf m  Tf = kf m

33 Constantes del punto de ebullición y del punto de fusiónfusión, oC ebullición, oC Solvente Acetona Benceno Alcanfor Tetracloruro de carbono Ciclohexano Naftaleno Fenol Agua

34 Agua Solución 1 Presión (atm) 1 100 110 - 0,5  Te  Tc Líquido HieloVapor 100 110 - 0,5  Te  Tc Temperatura (°C)

35 Agua Solución 1 Solución 2 Presión (atm) 1 100 374 Líquido Hielo Vapor100 374 Temperatura (°C)

36 Unidades = ° / molalidad = kg ° / molDescenso crioscópico  T = T0 - T = kf m  T = kf m kf = Constante molal de descenso crioscópico Unidades = ° / molalidad = kg ° / mol

37 Descenso crioscópico  T = Ti - Tf = kf m kf W2 1000 PM2 W1  T =

38 Kc Crioscopía El descenso crioscópico sólo depende del númeroQue factores afectan Kc? Kc El descenso crioscópico sólo depende del número de partículas. Por lo tanto, soluciones de la misma molalidad de glucosa sacarosa, urea, etc. Producen el mismo DT Que ocurriría, con el descenso crioscópico, si se prepara una solución de NaCl de la misma molalidad ?

39 Descenso crioscópico para algunas soluciones acuosas

40 NaCl (s)  Na+ (ac) + Cl- (ac)Disoluciones de sólidos iónicos en líquidos NaCl (s)  Na+ (ac) + Cl- (ac)

41 i = Factor i de Van’t Hoff Propiedad coligativa experimentalPropiedad coligativa teórica i =

42 Factor i de Van’t Hoff para distintos solutos en solución acuosa

43 DT = i m Kc i Si el electrolito se disocia completamente,Factor i de van’t Hoff Si el electrolito se disocia completamente, i = número de iones. Como determinar el factor i de van’t Hoff ?

44 AxBy xAz+ + yBz- m = molalidad del electrolitoCuál será el valor de i cuando el electrolito no se disocia completamente? AxBy xAz+ + yBz- m = molalidad del electrolito a = grado de disociación a.m = nro.de moles disociados (por 1000g de solv.) m - m.a = m(1-a) = nro. de moles sin disociar

45 mt = [1 + a (n -1)] m ma = nro.de moles disociadosm(1 - a) = nro. de moles sin disociar además x(m.a) = nro. de moles de la especie Az+ y(m.a) = nro. De moles de la especie Bz- mt = m(1 - a) + x(m.a) + y(m.a) = m(1-a) + (x + y) ma = m[ (1-a) + (x + y) a] = [(1-a) + na].m = [1 + a (n -1)] m mt = [1 + a (n -1)] m

46 i

47 Propiedades coligativasDescenso de la presión de vapor Ascenso ebulloscópico Descenso crioscópico Presión osmótica

48 Ósmosis El flujo de solvente desde una solución diluida hacia una solución más concentrada a través de una membrana semipermeable recibe el nombre de ósmosis. Una membrana semipermeable permite el pasaje de solvente y no de solutos.

49 Membrana semipermeableSoluto Solvente Membrana semipermeable

50

51 Presión osmótica Disolvente Presión =  Disolución Membrana semipermeable Niveles iguales Es la presión necesaria para detener el flujo de solvente.

52  = Presión osmótica m R T Ecuación de van’t Hoff Membrana Presiónsemipermeable Presión osmótica

53 Solución concentrada diluida membrana semipermeable

54 La presión aplicada  detiene el flujo neto de solvente Membrana Semipermeable Solución Solvente puro

55 Baja concentración de soluto Alta concentración

56 Tonicidad de las solucionesPropiedad de la membrana en el sentido de dejar pasar el solvente y no el soluto. Se clasifican en: Isotónicas Hipotónicas Hipertónicas

57 Solución isotónica Solución hipotónica Solución hipertónica

58 Soluciones isotónicasGlucosa 300 mOsm NaCl 150 mM ó No hemólisis Soluciones isotónicas

59 Hemólisis instantáneaAgua destilada Hemólisis instantánea Solución hipotónica

60 NaCl 100 mM 200 mOsm Hemólisis en 1 hora Solución hipotónica

61 Soluciones hipertónicasGlucosa 600 mOsm NaCl 300 mM ó Crenación Soluciones hipertónicas