Conceptos Fundamentales de Disoluciones y Propiedades Coligativas

Conceptos Básicos de Disoluciones

Masa molar (M): Es la cantidad de masa que una sustancia contiene en un mol. Para calcular la masa molar, se debe sumar la masa de cada uno de los elementos que conforman el compuesto.

Moles (n): Es la unidad utilizada para expresar la cantidad de una determinada sustancia. Para determinar cuántos moles se encuentran en una sustancia, aplicamos la siguiente expresión:

moles = masa del soluto / masa molar

Molalidad (m): Es la relación entre la cantidad de moles de soluto por kilogramos de solvente o disolvente.

molalidad = moles de soluto / kilogramos de disolvente

Ejemplo de cálculo de molalidad

¿Cuál es la molalidad de una disolución de glucosa (C₆H₁₂O₆) si se disuelven 108 g de esta azúcar en 0,5 L de agua?

• M = 180 g/mol
• 0,5 L = 0,5 kg
• moles soluto = 108 / 180 = 0,6 moles
• m = 0,6 moles / 0,5 kg = 1,2 m

Propiedades Coligativas

Son las propiedades de las soluciones que dependen de la cantidad de partículas de soluto en la solución y no de su naturaleza. Estas son:

• Disminución de la presión de vapor.
• Aumento del punto de ebullición.
• Descenso del punto de congelación.
• Presión osmótica.

Presión de vapor

Se define como la presión que ejerce el número de moléculas que salen de la superficie del líquido por unidad de área.

La presión de vapor de un disolvente desciende cuando se le añade un soluto no volátil, debido a la aparición de fuerzas atractivas entre las moléculas del soluto y las moléculas del disolvente, dificultando su paso a vapor.

Para calcular la presión de vapor del disolvente en una disolución:

P = X_disolvente × Pº_{disolvente puro}

Donde:

• X_disolvente: Fracción molar del disolvente en la disolución.
• Pº_{disolvente puro}: Presión de vapor del disolvente puro.
• P: Presión de vapor del disolvente en la disolución.

Ejemplos prácticos

1. ¿Cuál es la presión de vapor de una disolución preparada con 40 g de H₂SO₄ y 60 g de H₂O, si la presión de vapor del agua es de 31,8 mmHg a 30 ºC?

Fracción molar = moles de disolvente / (moles de soluto + moles disolvente)

• moles del soluto: 40 / 98 = 0,40 moles
• moles solvente: 60 / 18 = 3,33 moles
• X = 3,33 / (0,40 + 3,33) = 3,33 / 3,73 = 0,89
• P = 0,89 × 31,8 mmHg = 28,30 mmHg

2. Un combustible está formado por 1140 g de octano (C₈H₁₈) y 500 g de heptano (C₇H₁₆). La presión de vapor del octano a 20 ºC es de 10,45 mmHg. Calcular la presión de vapor del combustible a esa temperatura:

• 1140 / 114 = 10 moles disolvente (octano)
• 500 / 100 = 5 moles soluto (heptano)
• X_disolvente = 10 / 15 = 0,66
• P = 0,66 × 10,45 = 6,90 mmHg

Ley de Raoult

El descenso relativo de la presión de vapor del disolvente en una disolución es proporcional a la fracción molar del solvente.