Propiedades coligativas, depresión azufre.

Propiedades coligativas, depresión azufre.

Las propiedades físicas se pueden dividir en dos categorías. Propiedades extensas (Por ejemplo, masa y volumen) dependen del tamaño de la muestra. Propiedades intensivas (Tales como la densidad y concentración) son propiedades características de la sustancia; que no dependen del tamaño de la muestra en estudio. En esta sección se presenta una tercera categoría que es un subconjunto de las propiedades intensivas de un sistema. Esta tercera categoría, conocida como propiedades coligativas. sólo pueden aplicarse a las soluciones. Por definición, una de las propiedades de una solución es una propiedad colligative si sólo depende de la relación entre el número de partículas de soluto y disolvente en la solución, no la identidad del soluto.

Muy pocas de las propiedades físicas de una solución son propiedades coligativas. Como ejemplo de este conjunto limitado de propiedades físicas, consideremos lo que ocurre con la presión de vapor del disolvente cuando se añade un soluto para formar una solución. Definiremos PAGo como la presión de vapor del líquido puro y el disolvente PAG como la presión de vapor del disolvente después de un soluto se ha agregado.

PAGo = Presión de vapor del líquido puro, o disolvente

PAG = Presión de vapor del disolvente en una solución de

Cuando la temperatura del líquido que está por debajo de su punto de ebullición, podemos asumir que las únicas moléculas que pueden escapar del líquido para formar un gas son aquellos que se encuentran cerca de la superficie del líquido.

Cuando se añade un soluto al disolvente, algunas de las moléculas de soluto ocupan el espacio cerca de la superficie del líquido, como se muestra en la siguiente figura. Cuando un soluto se disuelve en un disolvente, el número de moléculas de disolvente cerca de la superficie disminuye, y la presión de vapor del disolvente disminuye.

Esto no tiene efecto sobre la velocidad a la que las moléculas de disolvente en la fase de gas se condensan para formar un líquido. Pero disminuye la velocidad a la que las moléculas de disolvente en el líquido pueden escapar en la fase de gas. Como resultado, la presión de vapor del disolvente escapar de una solución debe ser menor que la presión de vapor del disolvente puro.

presión de vapor de la
disolvente puro

Esta ecuación, que se conoce como la ley de Raoult. es fácil de entender. Cuando el disolvente es pura, y la fracción molar del disolvente es igual a 1, PAG es igual a PAGo. A medida que la fracción molar del disolvente se hace más pequeño, la presión de vapor del disolvente se escapa de la solución también se hace más pequeño.

Supongamos, por el momento, que el disolvente es el único componente de la solución que es lo suficientemente volátil para tener una presión de vapor medible. Si esto es cierto, la presión de vapor de la solución será igual a la presión de vapor del disolvente se escapa de la solución. la ley de Raoult sugiere que la diferencia entre la presión de vapor del disolvente puro y la solución aumenta a medida que la fracción molar de las disminuciones de disolvente.

los cambio en la presión de vapor que se produce cuando un soluto se añade a un disolvente, por tanto, es una propiedad coligativa. Si depende de la fracción molar del soluto, entonces tiene que depender de la relación del número de partículas de soluto a disolvente en la solución, pero no la identidad del soluto.

Punto de ebullición en la elevación y depresión del punto de congelación

La disminución de la presión de vapor del disolvente que se produce cuando se añade un soluto al disolvente provoca un aumento en el punto de ebullición y una disminución en el punto de la solución de fusión.

De acuerdo con esta figura, la solución no puede hervir a la misma temperatura que el disolvente puro. Si la presión de vapor del disolvente se escapa de la solución es menor que la presión de vapor del disolvente puro a cualquier temperatura dada, la solución debe ser calentada a una temperatura más alta antes de que hierva. La disminución de la presión de vapor del disolvente que se produce cuando se utiliza para formar una solución, por tanto, aumenta el punto de ebullición del líquido.

Cuando se introdujeron los diagramas de fase, el punto triple se definió como la única combinación de temperatura y presión a la que el gas, líquido y sólido puede existir al mismo tiempo. La figura anterior muestra que el punto triple de la solución se produce a una temperatura menor que el punto triple del disolvente puro. Por sí mismo, el cambio en el punto triple no es importante. Pero resulta en un cambio en la temperatura a la que la solución se congela o se derrite. Para entender por qué, tenemos que prestar atención a la línea que separa las regiones sólidas y líquidas en el diagrama de fases. Esta línea es casi vertical debido a que el punto de fusión de una sustancia no es muy sensible a la presión.

La adición de un soluto a un disolvente no cambia la forma en que el punto de fusión depende de la presión. Por tanto, la línea que separa las regiones sólidas y líquidas de la solución es paralelo a la línea que tiene la misma función para el disolvente puro. Esta línea debe pasar por el punto triple de la solución, sin embargo. La disminución en el punto triple que se produce cuando un soluto se disuelve en un disolvente, por tanto, disminuye el punto de fusión de la solución.

La figura anterior muestra cómo el cambio en la presión de vapor que se produce cuando un soluto se disuelve en un disolvente conduce a cambios en el punto de fusión y el punto de ebullición del disolvente también. Debido a que el cambio en la presión de vapor es una propiedad coligativa, que sólo depende de la cantidad relativa de soluto y las partículas de disolvente, los cambios en el punto de ebullición y el punto de fusión del disolvente también son propiedades coligativas.

La mejor manera de demostrar la importancia de las propiedades coligativas es examinar las consecuencias de la ley de Raoult. Raoult encontró que la presión de vapor del disolvente de escapar de una solución es proporcional a la fracción molar del disolvente.

Pero la presión de vapor de un disolvente no es una propiedad coligativa. Solo el cambio en la presión de vapor que se produce cuando se añade un soluto al disolvente puede ser incluido entre las propiedades coligativas de una solución.

Dado que la presión es una función de estado, el cambio en la presión de vapor del disolvente que se produce cuando se añade un soluto al disolvente puede definirse como la diferencia entre la presión de vapor del disolvente puro y la presión de vapor del disolvente de escapar de la solución.

La sustitución de la ley de Raoult en esta ecuación da el siguiente resultado.

Sustituyendo esta relación en la ecuación que define PAG da otra forma de la ley de Raoult.

Esta ecuación nos recuerda que el cambio en la presión de vapor del disolvente que se produce cuando se añade un soluto al disolvente es proporcional a la fracción molar del soluto. A medida que más soluto se disuelve en el disolvente, la presión de vapor del disolvente disminuye, y el cambio en la presión de vapor de los aumentos de disolvente.

Debido a los cambios en el punto de ebullición del disolvente ( TBP ) Que se producen cuando se añade un soluto a un resultado disolvente de los cambios en la presión de vapor del disolvente, la magnitud del cambio en el punto de ebullición también es proporcional a la fracción molar del soluto.

En soluciones diluidas, la fracción molar del soluto es proporcional a la molalidad de la solución, como se muestra en la siguiente figura.

La ecuación que describe la magnitud de la elevación del punto de ebullición que se produce cuando se añade un soluto a un disolvente, por tanto, a menudo se escribe como sigue.

Aquí, TBP es el elevación del punto de ebullición — el cambio en el punto de ebullición que se produce cuando un soluto se disuelve en el disolvente y ksegundo es una constante de proporcionalidad conocida como la molal de ebullición constante elevación del punto para el disolvente.

Una ecuación similar se puede escribir para describir lo que sucede con el punto de congelación (o punto de fusión) de un disolvente cuando se añade un soluto al disolvente.

En esta ecuación, TFP es el depresión del punto de congelación el cambio en el punto de congelación que se produce cuando el soluto se disuelve en el disolvente – y kF es el congelación molal punto constante depresión para el disolvente. Un signo negativo se utiliza en esta ecuación para indicar que el punto de congelación del disolvente disminuye cuando se añade un soluto.

Los valores de kF y ksegundo así como los puntos de congelación y puntos de ebullición para una serie de disolventes puros se dan en las siguientes tablas.

Punto de congelación Depresión Constantes

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