Principios Químicos de Soluciones: Propiedades Coligativas y Fenómenos Osmóticos

Fundamentos de Soluciones y Propiedades Coligativas

Este documento presenta una recopilación de conceptos fundamentales relacionados con la preparación de soluciones y las propiedades que dependen de la concentración de soluto.

Conceptos Básicos de Preparación de Soluciones

Dilución

El concepto de Dilución es la reducción de la concentración de una sustancia agregándole solvente.

Pesada Directa

El proceso de Pesada Directa es absolutamente lo contrario (a la dilución); se realiza la disolución midiendo la masa de cada componente y no su volumen.

Propiedades Coligativas de las Soluciones

Definición de Propiedad Coligativa

Se denomina Propiedad Coligativa a aquellas propiedades que no dependen de la naturaleza del soluto presente, sino del número de moléculas de soluto en relación con el número total de partículas presentes en la disolución. Estas propiedades surgen por la adición de un soluto no volátil y son aplicables, al menos, en soluciones diluidas.

Ley de Raoult

La Ley de Raoult establece que la presión de vapor del solvente sobre una solución es igual a la presión de vapor del solvente puro multiplicada por la fracción molar del disolvente en la solución.

Descenso de la Presión de Vapor

Cuando se añade un soluto no volátil a un disolvente puro, la presión de vapor del solvente es menor en la solución resultante que en el solvente puro. Esto se debe a que la presencia del soluto reduce el número de partículas de disolvente en la superficie, disminuyendo la cantidad de moléculas del solvente que pasan al estado gaseoso.

Aumento del Punto de Ebullición

La temperatura de ebullición de un líquido es aquella a la cual su presión de vapor iguala a la atmosférica. Cualquier disminución en la presión de vapor (causada por la adición de un soluto no volátil) producirá un aumento en la temperatura de ebullición. La elevación de la temperatura de ebullición es proporcional a la fracción molar del soluto y, más comúnmente, a la concentración molal del soluto.

Fenómenos Osmóticos

Ósmosis

La Ósmosis es el pasaje del solvente a través de una membrana semipermeable desde una solución de menor concentración de soluto (hipotónica) hacia una de mayor concentración de soluto (hipertónica). La ósmosis cesa cuando las concentraciones a ambos lados de la membrana son iguales (soluciones isotónicas).

Presión Osmótica

Durante el proceso de ósmosis, las partículas del solvente atraviesan la membrana (dirigiéndose hacia la solución más concentrada), lo que genera una diferencia de altura o presión entre los compartimientos. La Presión Osmótica se define como el valor de presión necesario para evitar que ocurra la ósmosis.

Ósmosis Inversa

La Ósmosis Inversa ocurre cuando la presión externa ejercida sobre el compartimiento más concentrado supera la presión osmótica, forzando el pasaje del solvente desde la solución más concentrada (hipertónica) hacia la menos concentrada (hipotónica).

Aplicación Biológica: Presión Osmótica en las Células

La ósmosis es un proceso vital en los seres vivos. Las células están rodeadas de fluidos (como la sangre y la savia) con diferentes concentraciones de solutos.

Efectos de la Tonicidad Celular

• Si el fluido que rodea a la célula es hipertónico con respecto al fluido celular, la célula perderá agua por ósmosis y se “marchitará” (plasmólisis).
• Si el fluido que rodea a la célula es hipotónico con respecto al fluido celular, la célula ganará agua por ósmosis y se “hinchará” o puede llegar a explotar (turgencia).
• Si el fluido que rodea a la célula es isotónico (de igual concentración) con respecto al fluido celular, la célula no ganará ni perderá agua por ósmosis y se mantiene en su estado normal.

Permeabilidad de la Membrana Celular

La membrana celular presenta permeabilidad selectiva:

• Es permeable al agua, al oxígeno, al nitrógeno, al dióxido de carbono, a la glucosa y a los aminoácidos.
• Es impermeable a las moléculas de proteínas y polisacáridos.