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En quĆ­mica se llaman propiedades coligativas a aquellas propiedades de una disoluciĆ³n que dependen Ćŗnicamente de la concentraciĆ³n. Generalmente expresada como concentraciĆ³n equivalente, es decir, de la cantidad de partĆ­culas de soluto por partĆ­culas totales, y no de la composiciĆ³n quĆ­mica del soluto.

EstĆ”n estrechamente relacionadas con la presiĆ³n de vapor, que es la presiĆ³n que ejerce la fase de vapor sobre la fase lĆ­quida, cuando el lĆ­quido se encuentra en un recipiente cerrado. La presiĆ³n de vapor depende del solvente y de la temperatura a la cual sea medida (a mayor temperatura, mayor presiĆ³n de vapor). Se mide cuando el sistema llega al equilibrio dinĆ”mico.

PresiĆ³n de vapor

Los lĆ­quidos no volĆ”tiles presentan una gran interacciĆ³n entre soluto y solvente, por lo tanto su presiĆ³n de vapor es pequeƱa, mientras que los lĆ­quidos volĆ”tiles tienen interacciones moleculares mĆ”s dĆ©biles, lo que aumenta la presiĆ³n de vapor. Si el soluto que se agrega es no volĆ”til, se producirĆ” un descenso de la presiĆ³n de vapor, ya que este reduce la capacidad del disolvente a pasar de la fase lĆ­quida a la fase vapor. El grado en que un soluto no volĆ”til disminuye la presiĆ³n de vapor es proporcional a su concentraciĆ³n.

Este efecto es el resultado de dos factores:

  • La disminuciĆ³n del nĆŗmero de molĆ©culas del disolvente en la superficie libre.

  • La apariciĆ³n de fuerzas atractivas entre las molĆ©culas del soluto y las molĆ©culas del disolvente, dificultando su paso a vapor.

Punto de congelaciĆ³n

El soluto obstaculiza la formaciĆ³n de cristales sĆ³lidos, por ejemplo el lĆ­quido anticongelante de los que hacen descender su punto de congelaciĆ³n.

Ī”T = Kf Ā· m

  • m es la molalidad. Se expresa en moles de soluto por kilogramo de disolvente (mol/kg).

  • Ī”T es el descenso del punto de congelaciĆ³n y es igual a Tf - T donde T es el punto de congelaciĆ³n de la soluciĆ³n y Tf es el punto de congelaciĆ³n del disolvente puro.

  • Kf es una constante de congelaciĆ³n del disolvente. Su valor, cuando el solvente es agua es 1,86 ĀŗC.kg/mol.

 

AplicaciĆ³n

Para enfriar algo rĆ”pidamente se hace una mezcla de hielo con sal o, si tiene precauciĆ³n, alcohol. El punto de congelaciĆ³n bajarĆ” y el hielo se derretirĆ” rĆ”pidamente. Pese a aparentar haberse perdido el frĆ­o, la mezcla formada estarĆ” en realidad a unos cuantos grados bajo cero y serĆ” mucho mĆ”s efectiva para enfriar que los cubos de hielo sĆ³lidos. Es una consecuencia del descenso de la presiĆ³n de vapor.

El agua se congela a partir de los 0 Ā°C, mientras que una soluciĆ³n formada por agua y sal se congelarĆ” a menor temperatura (de ahĆ­ que se utilice sal para fundir nieve o hielo con mayor facilidad)

AplicaciĆ³n del frĆ­o en la congelaciĆ³n de alimentos

La congelaciĆ³n es la aplicaciĆ³n mĆ”s drĆ”stica del frĆ­o

ā€¢ Temperatura del alimento < punto de congelaciĆ³n

ā€¢ Temperaturas de conservaciĆ³n mĆ”s o menos -20 Ā°C

ā€¢ Disminuye la actividad del agua (forma de hielo)

ā€¢ No hay desarrollo microbiano, pero no destruye todas las bacterias

ā€¢ Limita la acciĆ³n de la mayorĆ­a de las reacciones quĆ­micas y enzimĆ”ticas

ā€¢ Aumento de la vida Ćŗtil de los alimentos

ā€¢ Se mantienen las caracterĆ­sticas organolĆ©pticas y valor nutritivo si el proceso de congelaciĆ³n y almacenamiento son los adecuados

ā€¢La CongelaciĆ³n es el mejor mĆ©todo para conservaciĆ³n a largo plazo

ā€¢La CongelaciĆ³n y almacenamiento realizados correctamente permiten la no variaciĆ³n de propiedades organolĆ©pticas y nutritivas y una vida Ćŗtil elevada. 

Punto de ebulliciĆ³n

Al agregar molĆ©culas o iones a un disolvente puro, la temperatura en el que Ć©ste entra en ebulliciĆ³n es mĆ”s alto. Por ejemplo, el agua pura a presiĆ³n atmosfĆ©rica ebulle a 100 Ā°C, pero si se disuelve algo en ella el punto de ebulliciĆ³n sube algunos grados centĆ­grados.

Ī”Tb = Kb Ā· m

  • m es la molalidad. Se expresa en moles de soluto por kilogramo de disolvente (mol/kg).

  • Ī”Tb es el aumento del punto de ebulliciĆ³n y es igual a T - Tb donde T es el punto de ebulliciĆ³n de la soluciĆ³n y Tb el del disolvente puro.

  • Kb es una constante de ebulliciĆ³n del disolvente. Su valor cuando el solvente es agua es 0,512 Ā°C kg/mol.

 

AplicaciĆ³n

Cuando un mol de una sal se disuelve en soĆŗn mayor, pues la sal harĆ” un efecto tal que serĆ” el total de las partes que se disuelven. Por ejemplo, el NaCl serĆ” disuelto en un mol de sodio y un mol de cloro, un total de dos moles en soluciĆ³n.

El punto de ebulliciĆ³n es la temperatura a la cual la presiĆ³n de vapor de un solvente o soluciĆ³n iguala la presiĆ³n externa y comienza a observarse las molĆ©culas de lĆ­quido transformarse en gas. Por ejemplo, a presiĆ³n externa de 1 atm, el agua hierve a 100 Ā°C, mientras que para una soluciĆ³n acuosa de algo a 100 Ā°C las presiones externas y de vapor no se han igualado y por ende no se observa el cambio a estado gaseoso. Cuando la presiĆ³n de vapor iguale la presiĆ³n externa la temperatura de la soluciĆ³n serĆ” mayor que 100 Ā°C y, consecuentemente, se comprueba que su punto de ebulliciĆ³n es, efectivamente, mayor que el punto de ebulliciĆ³n de su solvente puro (agua) medido a una misma presiĆ³n externa.

PresiĆ³n osmĆ³tica

La Ć³smosis es la tendencia que tienen los solventes a ir desde zonas de menor concentraciĆ³n hacia zonas de mayor concentraciĆ³n de soluto. El efecto puede pensarse como una tendencia de los solventes a "diluir". Es el pasaje espontĆ”neo de solvente desde una soluciĆ³n mĆ”s diluida (menos concentrada) hacia una soluciĆ³n menos diluida (mĆ”s concentrada), cuando se hallan separadas por una membrana semipermeable. La presiĆ³n osmĆ³tica (Ļ€) se define como la presiĆ³n requerida para evitar el paso de solvente a travĆ©s de una membrana semipermeable, y cumple con la expresiĆ³n:

 (tambiĆ©n: Ļ€)

  • n es el nĆŗmero de moles de partĆ­culas en la soluciĆ³n.

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

  • T es la temperatura en Kelvin.

 

Teniendo en cuenta que n/V representa la molaridad (M) de la soluciĆ³n obtenemos:

Al igual que en la ley de los gases ideales, la presiĆ³n osmĆ³tica no depende de la carga de las partĆ­culas.

ObservaciĆ³n: Se utiliza la unidad de molaridad (M) para expresar la concentraciĆ³n ya que el fenĆ³meno de Ć³smosis ocurre a temperatura constante (de esto se deduce que las unidades de concentraciĆ³n para el ascenso ebulloscĆ³pico y el descenso crioscĆ³pico estĆ©n dadas en molalidad (m), ya que este tipo de expresiĆ³n no varĆ­a con la temperatura).

AplicaciĆ³n

El experimento mĆ”s tĆ­pico para observar el fenĆ³meno de Ć³smosis es el siguiente:

  • Se colocan dos soluciones con distinta concentraciĆ³n (por ejemplo, una consta de agua con sal comĆŗn o azĆŗcar y la otra de agua sola).

  • Ambas soluciones se ponen en contacto a travĆ©s de una membrana semipermeable que permite el movimiento del agua a travĆ©s de ella, es decir, que permite que el solvente pase y las partĆ­culas no. El papel celofĆ”n suele funcionar, pero debe ser verdadero papel celofĆ”n y no sus sustitutos.

  • Al cabo de un tiempo se podrĆ” observar que el solvente ha pasado de la soluciĆ³n diluida hacia la soluciĆ³n concentrada y los niveles de lĆ­quido han cambiado.

Las membranas celulares son semipermeables, la observaciĆ³n al microscopio de cĆ©lulas que previamente han estado sumergidas en soluciones de sal comĆŗn o azĆŗcar, permite constatar el efecto de la entrada de agua (turgencia) o la pĆ©rdida de agua (plasmĆ³lisis) en funciĆ³n de que el medio exterior sea hipertĆ³nico o hipotĆ³nico respecto al medio interno celular.

 

Propiedades Coligtivas

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