13.S: Propiedades de las soluciones (resumen)

     
• interacción entre soluto y moléculas de disolvente

     

• hidratación – solvatación cuando el solvente es agua

 

13.1.1 Cambios de energía y formación de soluciones

     
• cambio general de entalpía en la formación de una solución
       
           
  • ( Delta H _ { mathit {soln}} = Delta H_1 + Delta H_2 + Delta H_3 )
             
                 
    • ( Delta H_1 = ) separación de moléculas de soluto

                 

    • ( Delta H_1 = ) separación de moléculas solventes

                 

    • ( Delta H_3 = ) formación de interacciones soluto-solvente

             

             

       

       

     

• la separación de partículas de soluto es endotérmica

     

• la separación del solvente es endotérmica

     

• el tercero es exotérmico

     

• la formación de la solución puede ser exotérmica o endotérmica

     

• los procesos exotérmicos son espontáneos

     

• la solución no se formará si la entalpía es demasiado endotérmica

     

• H ₃ tiene que ser comparable a H ₁ + H ₂
       
           
  • Las sustancias iónicas no pueden disolverse en líquidos no polares

           

  • Los líquidos polares no forman soluciones con líquidos no polares

       

       

 

13.1.2 Formación de la solución, espontaneidad y trastorno

     
• dos sustancias no polares se disuelven una en la otra

     

• fuerzas atractivas = fuerzas de dispersión de Londres

     

• dos factores en procesos que son espontáneos: energía y desorden

     

• los procesos en los que disminuye el contenido de energía del sistema tienden a ocurrir espontáneamente
      
       

     

• los procesos en los que el trastorno del sistema aumenta tienden a ocurrir espontáneamente

     

• se formarán soluciones a menos que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente sean demasiado fuertes en relación con las interacciones soluto-disolvente

 

13.1.3 Formación de soluciones y reacciones químicas

     
• distinguir entre el proceso físico de formación de la solución del proceso químico que conduce a una solución

 

     
• cristalización – proceso inverso de solución

     

• equilibrio dinámico – cuando existe equilibrio entre el proceso de solución y cristalización

     

• soluto que se dice que está saturado

     

• solubilidad – cantidad de soluto necesaria para saturar una solución

     

• insaturado – cuando no hay suficiente soluto para saturar una solución

     

• sobresaturada – cuando hay más soluto del necesario para saturar una solución

     

• para la mayoría de las sales, la cristalización del exceso de soluto es exotérmica

 

Interacciones soluto-solvente

     
• la solubilidad aumenta con el aumento de la masa molar

     

• Las fuerzas de dispersión de Londres aumentan al aumentar el tamaño y la masa de las moléculas de gas

     

• Miscible – pares de líquidos que se mezclan en todas las proporciones

     

• Inmiscible – opuesto a miscible

     

• Las interacciones de enlace de hidrógeno entre el soluto y el disolvente conducen a una alta solubilidad

     

• Las sustancias con fuerzas de atracción intermoleculares similares tienden a ser solubles entre sí

     

• “como se disuelve como”

 

Efectos de presión

     
• la solubilidad de un gas en cualquier disolvente aumenta a medida que aumenta la presión del gas sobre el disolvente

     

• relación entre presión y solubilidad: Ley de Henry:
       
           
  • (C_g = kP_g )

           

  • C _g solubilidad de gas en fase de solución (generalmente expresada como molaridad), P _g presión parcial de gas sobre solución, k es constante de proporcionalidad (constante de la Ley de Henry) [19459011 ]
             
  • La ley de Henry es constante diferente para cada par de soluto-solvente y temperatura

       

       

 

Efectos de temperatura

     
• la solubilidad de la mayoría de los solutos sólidos en agua aumenta a medida que aumenta la temperatura de la solución

     

• la solubilidad de los gases en el agua disminuye al aumentar la temperatura

     

• disminuye la solubilidad del O ₂ en agua a medida que la temperatura aumenta en uno los efectos de la contaminación térmica

 

     
• diluido y concentrado usado para describir la solución cualitativamente

     

• porcentaje en masa del componente en solución:

 

[ displaystyle textit {masa% del componente} = frac { textit {masa del componente en solución}} { textit {masa total de solución}} veces 100 ]

     
• soluciones muy diluidas expresadas en partes por millón (ppm)

 

[ displaystyle textit {ppm del componente} = frac { textit {masa del componente en solución}} { textit {masa total de solución}} veces 10 ^ 6 ]

     
• 1 ppm = 1 g de soluto por cada (10 ⁶ ) gramos de solución o 1 mg de soluto por kg de solución

     

• 1 ppm = 1 mg de solución de soluto / L

     

• 1 ppb = 1 g de soluto / 10 ⁹ gramos de solución o 1 m g de soluto / L de solución

 

13.4.1 Fracción molar, molaridad y molalidad

[ displaystyle textit {fracción molar del componente} = frac { textit {moles del componente}} { textit {moles totales de todos los componentes}} ]

     
• la suma de las fracciones molares de todos los componentes de la solución debe ser igual a

     

• (displaystyletextit{molarity} = frac{textit{moles solute}}{textit{liters soln}})

     

• (displaystyletextit{molality} = frac{textit{moles solute}}{textit{kilograms of solvent}})

     

• molality goes not vary with temperature

     

• molarity changes with temperature because of expansion and contraction of solution

 

Colligative properties are physical properties that depend on quantity

Lowering the Vapor Pressure

     
• vapor pressure over pure solvent higher than that over solution

     

• vapor pressure needed to obtain equilibrium of pure solvent higher than that of solution

 

Raoult’s Law

     
• Raoult’s law: (P_A = X_AP_{A}^°)
       
           
  • P _A = vapor pressure of solution, X _A = mole fraction of solvent, P _{A °} = vapor pressure of the pure solvent

           

  • Ideal solution – solution that obeys Raoult’s law

           

  • Solute concentration is low, solute and solvent have similar molecular sizes and similar types of intermolecular attractions

       

       

 

Boiling-Point Elevation

     
• normal boiling point of pure liquid is the temperature at which pressure is 1 atm

     

• addition of a nonvolatile solute lowers vapor pressure of solution

     

• (Delta T_b=K_b m)

     

• K _b = molal boiling-point-elevation constant
       
           
  • Depends only on solvent

           

  • boiling point elevation proportional to number of solute particles present in given quantity of solution

       

       

 

Freezing-Point Depression

     
• freezing point of solution is temperature at which the first crystals of pure solvent form in equilibrium

     

• freezing point of solution lower than pure liquid

     

• freezing point directly proportional to the molality of the solute:
       
           
  • (Delta T_f=K_f m)

           

  • K _f = molal freezing-point-depression constant

       

       

 

Osmosis

     
• semipermeable – membranes that allow passage of some molecules and not others

     

• osmosis – the net movement of solvent molecules from the less concentrated solution to the more concentrated solution

     

• net movement of solvent always toward the solution with the higher solute concentration

     

• osmotic pressure – pressure needed to prevent osmosis, p
       
           
  • (pi = left(frac{n}{V}right)RT=MRT)

           

  • M = molarity of solution

       

       

     

• if solutions identical osmosis will not occur and said to be isotonic

     

• if one solution lower osmotic pressure = hypotonic , the solution that has higher osmotic pressure = hypertonic

     

• crenation = when cells shrivel up from the loss of water

     

• hemolysis = when cells rupture due to to much water

 

Determination of Molar Mass

     
• colligative properties can be used to find molar mass

 

Colloidal dispersions (colloids) are intermediate types of dispersions or suspensions

     
• intermediate solutions between solutions and heterogeneous mixtures

     

• colloids can be gases, liquids, or solids

     

• colloid particles have size between 10 – 2000Å

     

• tyndall effect – scattering of light by colloids

 

Hydrophilic and Hydrophobic Colloids

     
• hydrophilic – colloids in which the dispersion medium is water

     

• hydrophobic – colloids not dispersed in water

     

• hydrophobic colloids have to be stabilized before being put in water
       
           
  • natural lack of affinity for water causes separation

           

  • can be stabilized by the adsorption of ions on the surface

           

  • adsorped ions interact with water

           

  • can also be stabilized by presence of other hydrophilic groups on surface

       

       

 

Removal of Colloidal Particles

     
• coagulation – enlarging colloidal particles

       

           
  • heating or adding an electrolyte to mixture

           

  • heating increases number of collisions and particles stick together increasing their size

           

  • electrolytes causes neutralization of the surface charges of the particles which remove the electrostatic repulsion

           

  • dialysis – use of semipermeable membranes to filter out colloidal particles