Propiedades de los Líquidos y Disoluciones
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Propiedades de los Líquidos
Viscosidad
La viscosidad es la resistencia de un líquido a fluir. Cuanto mayor es la viscosidad, más lentamente fluye el líquido. Se puede medir determinando el tiempo que tarda una cantidad de líquido en fluir a través de un tubo delgado bajo la influencia de la gravedad, o midiendo la velocidad con la que esferas de acero caen a través del líquido (caen más lentamente al aumentar la viscosidad). La unidad común de viscosidad es el poise (P), que equivale a 1 g/cm-s. También se usa el centipoise (cP), que equivale a 0.01 P. La viscosidad de una sustancia disminuye al aumentar la temperatura.
Tensión Superficial
La tensión superficial es la energía requerida para aumentar el área superficial de un líquido en una unidad de área. El agua tiene una tensión superficial elevada debido a sus fuertes puentes de hidrógeno. Las fuerzas intermoleculares que unen moléculas similares, como los puentes de hidrógeno del agua, se llaman fuerzas de cohesión. Las fuerzas intermoleculares que unen una sustancia a una superficie se llaman fuerzas de adhesión.
Presión de Vapor
La presión de vapor de un líquido es la presión ejercida por su vapor cuando los estados líquido y de vapor están en equilibrio dinámico. Cuanto más débiles son las fuerzas de atracción entre las moléculas, mayor es el número de moléculas que pueden escapar y mayor es la presión de vapor. Un líquido y su vapor están en equilibrio cuando la evaporación y la condensación ocurren con la misma rapidez.
Volatilidad, Presión de Vapor y Temperatura
Un líquido que se evapora fácilmente se considera volátil. Al aumentar la temperatura de un líquido, las moléculas se mueven con mayor energía y más moléculas pueden escapar, aumentando la presión de vapor.
Presión de Vapor y Punto de Ebullición
Un líquido hierve cuando su presión de vapor es igual a la presión externa. La temperatura de ebullición aumenta al incrementarse la presión externa. El punto de ebullición de un líquido a una presión de 1 atm es su punto normal de ebullición.
Disoluciones
Disoluciones Saturadas y Solubilidad
Una disolución saturada está en equilibrio con el soluto no disuelto. No se disolverá más soluto si se agrega a una disolución saturada. La solubilidad de un soluto es la cantidad necesaria para formar una disolución saturada en una cantidad dada de disolvente. Una disolución con menos soluto del necesario para la saturación está insaturada. Una disolución sobresaturada contiene más soluto del necesario para la saturación.
Formas de Expresar la Concentración
La concentración de una disolución se puede expresar de forma cualitativa (diluida o concentrada) o cuantitativa.
Porcentaje en Masa, ppm y ppb
% Masa = (masa del componente en disolución / masa total de disolución) x 100
ppm = (masa del componente en disolución / masa total de disolución) x 106
Fracción Molar, Molaridad y Molalidad
Fracción molar = (moles del componente / total de moles de todos los componentes)
Molaridad = (moles del soluto / Litros de disolución)
Molalidad = (Moles de soluto / Kg de disolvente)
Propiedades Coligativas
Las propiedades coligativas son propiedades físicas de las disoluciones que dependen de la concentración, pero no de la identidad de las partículas de soluto.
Abatimiento de la Presión de Vapor
Un soluto no volátil abate la presión de vapor de una disolución. La ley de Raoult establece que la presión parcial del vapor del disolvente sobre una disolución (PA) es igual al producto de la fracción molar del disolvente (XA) y la presión de vapor del disolvente puro (P0A): PA = XAP0A
Elevación del Punto de Ebullición
El punto de ebullición de una disolución es más alto que el del disolvente puro. El aumento en el punto de ebullición (∆Tb) es directamente proporcional a la molalidad (m) del soluto: ∆Tb = Kbm
Abatimiento del Punto de Congelación
El punto de congelación de una disolución es más bajo que el del disolvente puro. El abatimiento del punto de congelación (∆Tf) es directamente proporcional a la molalidad del soluto: ∆Tf = Kfm
Ósmosis
La ósmosis es el movimiento neto de disolvente a través de una membrana semipermeable desde una disolución menos concentrada hacia una más concentrada. Este movimiento ocurre porque la concentración de disolvente es mayor en la disolución menos concentrada.