Descubre cómo las propiedades coligativas de las soluciones, como el punto de congelación y ebullición, afectan a la vida diaria y son importantes en campos como la química y la ingeniería.
Propiedades Coligativas de las Soluciones
Definición de propiedades coligativas
Las propiedades coligativas son propiedades de soluciones que dependen del número de partículas en un volumen de disolvente (la concentración) y no de la masa o identidad de las partículas de soluto. Las propiedades coligativas también se ven afectadas por la temperatura. El cálculo de las propiedades solo funciona perfectamente para soluciones ideales. En la práctica, esto significa que las ecuaciones para propiedades coligativas solo deben aplicarse a soluciones reales diluidas cuando un soluto no volátil se disuelve en un solvente líquido volátil.
Para cualquier relación de soluto a masa de solvente dada, cualquier propiedad coligativa es inversamente proporcional a la masa molar del soluto. La palabra «coligativo» proviene de la palabra latina colligatus, que significa «unido», en referencia a cómo las propiedades de un solvente se unen a la concentración de soluto en una solución.
Cómo funcionan las propiedades colectivas
Cuando se agrega un soluto a un solvente para hacer una solución, las partículas disueltas desplazan parte del solvente en la fase líquida. Esto reduce la concentración del solvente por unidad de volumen. En una solución diluida, no importa qué son las partículas, solo cuántas de ellas están presentes. Así, por ejemplo, disolver el CaCl2 por completo produciría tres partículas (un ion calcio y dos iones cloruro), mientras que la disolución del NaCl solo produciría dos partículas (un ion sodio y un ion cloruro). El cloruro de calcio tendría un mayor efecto sobre las propiedades coligativas que la sal de mesa.
¡Esta es la razón por la que el cloruro de calcio es un agente de deshielo eficaz a temperaturas más bajas que la sal común!
¿Cuáles son las propiedades colectivas?
Los ejemplos de propiedades coligativas incluyen disminución de la presión de vapor, depresión del punto de congelación, presión osmótica y elevación del punto de ebullición. Por ejemplo, agregar una pizca de sal a una taza de agua hace que el agua se congele a una temperatura más baja de lo que normalmente lo haría, al hervir a una temperatura más alta, tiene una presión de vapor más baja y cambia su presión osmótica.
Si bien las propiedades coligativas generalmente se consideran para los solutos no volátiles, el efecto también se aplica a los solutos volátiles (aunque puede ser más difícil de calcular). Por ejemplo, la adición de alcohol (un líquido volátil) al agua reduce el punto de congelación por debajo del que normalmente se ve para el alcohol puro o el agua pura. Es por esto que las bebidas alcohólicas no se congelan en un congelador doméstico.
Depresión del punto de congelación y ecuaciones de elevación del punto de ebullición
La depresión del punto de congelación se puede calcular a partir de la ecuación:
ΔT = iKfm
dónde
ΔT = Cambio de temperatura en ° C
i = factor de van Hoff
Kf = constante de depresión del punto de congelación molal o constante crioscópica en ° C kg / mol
m = molalidad del soluto en mol de soluto / kg de disolvente
La elevación del punto de ebullición se puede calcular a partir de la ecuación:
ΔT = Kbm
dónde
Kb = constante ebullioscópica (0.52 ° C kg / mol para agua)
m = molalidad del soluto en mol de soluto / kg de disolvente
Las tres categorías de propiedades de soluto de Ostwald
Wilhellm Ostwald introdujo el concepto de propiedades coligativas en 1891. En realidad, propuso tres categorías de propiedades de soluto:
- ***Las propiedades coligativas dependen solo de la concentración de soluto y la temperatura, no de la naturaleza de las partículas de soluto.
- ***Las propiedades constitucionales dependen de la estructura molecular de las partículas de soluto en una solución.
- ***Las propiedades aditivas son la suma de todas las propiedades de las partículas. Las propiedades aditivas dependen de la fórmula molecular del soluto. Un ejemplo de una propiedad aditiva es la masa.
