En química, las propiedades coligativas de las soluciones son aquellas que dependen sólo de la cantidad de partículas de soluto que están presentes en la solución y no de la naturaleza o tipo de soluto.

Propiedades coligativas más comunes:

  • Descenso de la Presión de Vapor

Cuando se prepara una solución con un solvente ¨puro¨ y un soluto NO VOLÁTIL (que no se transformará en gas -vapor-) y se mide su Presión de vapor, al compararla con la Presión de vapor de su solvente puro, se observa que la presión de vapor de la solución es MENOR que la presión de vapor del solvente. Esto es consecuencia de la presencia del soluto no volátil. A su vez, cuando compara las presiones de vapor de dos soluciones de igual composición y diferente concentración, veremos que aquella solución más concentrada tiene menor Presión de vapor.


Descenso de Pvapor = Pvapor solvente - Pvapor solución


Ya que el soluto obstaculiza la formación de cristales sólidos, como por ejemplo el liquido refrigerante de los motores de los automóviles tiene una base de agua pura, a presión atmosférica se congelaría a 0 °C dentro de las tuberías y no resultaría útil en lugares fríos. Entonces se le agregan ciertas sustancias químicas que hacen descender su punto de congelación.

Ecuación: ΔTf = Kf m

- m es mol/kg

- ΔTf es el descenso del punto de congelación y es igual a T - Tf, donde T es el punto de congelación de la solución y Tf es el punto de congelación del solvente puro.

- Kf, es una constante de congelación del solvente. Su valor, cuando el solvente es agua es 1,86 ºC/m

APLICACIÓN: Cuando desea enfriar algo rápidamente haga una mezcla de hielo con sal o si tiene precaución alcohol. El punto de congelación bajará y el hielo se derretirá rápidamente. Pese a aparentar haberse perdido el frío la mezcla formada estará en realidad a unos cuantos grados bajo cero y será mucho más efectiva para enfriar que los cubos de hielo sólidos.

El punto de congelación es la temperatura a la cual un líquido comienza a congelarse -transformarse en sólido-. Su valor coincide con el punto de fusión -cambio opuesto, pero en lugar de entregar energía para "congelarse", el sistema recibe energía para "fundirse" y volverse líquido.

Al agregar moléculas o iones a un solvente puro, la temperatura en el que este entra en ebullición es más alto. Por ejemplo, el agua pura a presión atmosférica hierve a 100°C, pero si se disuelve algo en ella el punto de ebullición sube algunos grados centígrados.

Ecuación: ΔTb = Kb · m

- m es mol/kg

- ΔTb es el aumento del punto de ebullición y es igual a T - Tb, donde T es el punto de ebullición de la solución y Tb es el punto de ebullición del solvente puro.

- Kb, es una constante de ebullición del solvente. Su valor, cuando el solvente es agua es 0,52 ºC/m

El punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor de un solvente o solución iguala la Presión externa y comienza a observarse las moléculas de líquido transformarse en gas.

  • Presión osmótica

La ósmosis es la tendencia que tienen los solventes a ir desde zonas de menor hacia zonas de mayor concentración de partículas. El efecto puede pensarse como una tendencia de los solventes a "diluir". Es el pasaje espontáneo de solvente desde una solución más diluida hacia una solución más concentrada, cuando se hallan separadas por una membrana semipermeable.

Ecuación: (también: π = (nRT) / V)

en donde:

- n es el número de moles de partículas en la solución.

- R es la constante universal de los gases, donde R = 8.314472 J · K-1 · mol-1

- T es la temperatura en kelvins

Teniendo en cuenta que n/V representa la molaridad (M) de la solución obtenemos:

Al igual que en la ley de los gases ideales, la presión osmótica no depende de la carga de las partículas.

Otras Propiedades coligativas

  • Aumento ebulloscópico

Es la diferencia entre el punto de ebullición de un disolvente puro y una solución de este con un soluto a una concentración dada. Es directamente proporcional a la molalidad del soluto, o más precisamente, a la actividad del soluto, según la siguiente ecuación:

aumento ebulloscópico= i x Kb x actividad

- la actividad se expresa en mol/kg y se obtiene multiplicando la molalidad por el coeficiente de actividad.

- Kb, constante de aumento ebulloscópico, carácterística de cada sustancia.

- i es el factor de van't Hoff, tiene en cuenta la formación de iones en la solución, indica el número de partículas formadas por cada partícula de soluto que pasa a la solución.

  • Descenso crioscópico

El descenso crioscópico, o depresión del punto de fusión, es la diferencia entre el punto de fusión de un solvente puro y una solución de este con un soluto a una concentración dada. Es directamente proporcional a la molalidad del soluto, o más precisamente, a la actividad del soluto, según la siguiente ecuación:

descenso crioscópico= i x Kf x actividad

- la actividad se expresa en mol/kg y se obtiene multiplicando la molalidad por el coeficiente de actividad.

- Kf, es una propiedad coligativa, dada por RTf2/ΔHf, donde R es la constante de los gases, y Tf es el punto de fusión normal del solvente y ΔHf es el calor de fusión por kilogramo del solvente.

- Kf para el agua es 1.858 K·kg/mol (o más comúnmente usado, 1.858 C/m) lo que significa que por cada mol de soluto disuelto en un kilogramo de agua, la depresión del punto de fusión 1.858 kelvin.

- i es el factor de van't Hoff, tiene en cuenta la formación de iones en la solución, indica el número de partículas formadas por cada partícula de soluto que pasa a la solución.

Usos

El descenso crioscópico puede ser usado par determinar la actividad de un soluto en solución o su grado de disociación en un solvente dado.

Es gracias al descenso crioscópico que puede usarse sal común para fundir nieve, hielo o escarcha simplemente espolvoreandolo.

El fenómeno tiene importantes consecuencias en el caso del agua de mar, porque la respuesta al enfriamiento intenso del agua del océano, como ocurre en el invierno de las regiones polares, es la separación de una fase sólida flotante de agua pura. Es así como se forma la banquisa en torno a la Antártida o al océano Ártico, como un agregado compacto de hielo puro de agua, con salmuera llenando los intersticios, y flotando sobre una masa de agua líquida a menos de 0ºC (hasta un límite de -1,9ºC para una salinidad del 3.5%).

LEY DE LOS GASES IDEALES

Los gases ideales son gases hipotéticamente hablando, idealizados del comportamiento de los gases en condiciones corrientes. Así, los gases manifestarían un comportamiento muy parecido al ideal del alto calor y también por el mal comportamiento que presentan las bajas presiones de todos los gases. Debido a su estado gaseoso, también se les conoce como gases perfectos.

Los gases se encuentran en un estado casi cilindrico, las partículas del gas no pueden adquirir volúmenes tan grandes como otros, ademas pueden tomar la forma de lo que quieran. Sus moléculas se encuentran muy separadas unas de otras, suponiendo que se suprimen las fuerzas y colisiones intermoleculares, por tanto el gas se puede comprimir o expandir con facilidad.

Empíricamente, se pueden observar una serie de relaciones entre la temperatura, la presión y el volumen de los gases ideales.

  1. Ley de Boyle-Mariotte

La Ley de Boyle-Mariotte (o Ley de Boyle, como se la conoce a veces), formulada por Robert Boyle y Edme Mariotte, es una de las leyes de los gases ideales que relaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante, y dice que el volumen es inversamente proporcional a la presión:

donde es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes.

Cuando aumenta la presión, el volumen disminuye, mientras que si la presión disminuye el volumen aumenta.

  1. Ley de Charles y Gay-Lussac

La ley de Charles y Gay-Lussac, frecuentemente llamada ley de Charles o ley de Gay-Lussac, es una de las leyes de los gases ideales. Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, mantenido a una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa. En esta ley, Charles dice que a una presión constante, al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura el volumen del gas disminuye. Esto se debe a que "temperatura" significa movimiento de las partículas. Así que, a mayor movimiento de las partículas (temperatura), mayor volumen del gas.

La ley de Charles es una de las más importantes leyes acerca del comportamiento de los gases, y ha sido usada de muchas formas diferentes, desde globos de aire caliente hasta acuarios. Se expresa por la fórmula:

donde:

- V es el volumen

- T es la temperatura absoluta (es decir, medida en kelvin)

- k es la constante de proporcionalidad

BIBLIOGRAFÍA

Wikipedia, la enciclopedia libre. (2007). Propiedades coligativas de las soluciones. [Documento en línea]. Disponible: http://es.wikipedia.org/wiki/Propiedades_coligativas . [Consulta: 2007, julio 7].