Resumen de Propiedades Coligativas de las Soluciones

## Introducción Las **propiedades coligativas** son propiedades físicas de las disoluciones que dependen únicamente del número de partículas de soluto presentes y no de su naturaleza química. Se aplican sobre todo a disoluciones diluidas y permiten predecir cambios en presión de vapor, punto de ebullición, punto de solidificación y presión osmótica. > Definición: Una propiedad coligativa es una propiedad de una disolución que depende del número de partículas de soluto por unidad de solvente y no de la identidad química del soluto. ## Conceptos básicos y mecanismo ### Fracción molar - La **fracción molar** de un componente A, $X_A$, es el cociente entre moles de A y moles totales. ### Ley de Raoult (descenso de la presión de vapor) - Para un disolvente puro A y su disolución ideal: $$P_A = X_A \cdot P_A^{\circ}$$ donde $P_A$ es la presión de vapor del disolvente en la disolución, $X_A$ la fracción molar del disolvente y $P_A^{\circ}$ la presión de vapor del disolvente puro. > Definición: Ley de Raoult establece que la presión parcial del solvente en una disolución ideal es proporcional a su fracción molar. Ejemplo práctico: Calcular la presión de vapor del alcohol etílico a 20 °C en una disolución con $X_{alcohol}=0,785$ sabiendo que $P_{alcohol}^{\circ}=43\ \text{mmHg}$. $$P_{alcohol} = 0.785 \cdot 43\ \text{mmHg} = 33.755\ \text{mmHg}$$ ### Mecanismo cinético - La disminución de la presión de vapor se explica porque las partículas de soluto ocupan superficie y reducen la tasa de evaporación del solvente en soluciones ideales. ## Ascenso del punto de ebullición - El aumento del punto de ebullición depende de la molalidad $m$ y de la constante ebulloscópica $K_e$: $$\Delta T_e = K_e \cdot m$$ donde $\Delta T_e = T_e - T_e^{\circ}$. Ejemplo: Disolución acuosa 2,5 m, con $K_e = 0.52\ ^\circ\text{C/molal}$. $$\Delta T_e = 0.52\cdot 2.5 = 1.3\ ^\circ\text{C}$$ $$T_e = 100\ ^\circ\text{C} + 1.3\ ^\circ\text{C} = 101.3\ ^\circ\text{C}$$ > Definición: El ascenso ebulloscópico es el aumento en el punto de ebullición de un solvente al disolver un soluto no volátil. ## Descenso del punto de solidificación (depresión crioscópica) - El descenso del punto de congelación depende de la constante crioscópica $K_s$ y la molalidad $m$: $$\Delta T_s = K_s \cdot m$$ donde $\Delta T_s = T_s^{\circ} - T_s$. Ejemplo: Naftaleno en benceno, $m=1.82$, $K_s=5.12\ ^\circ\text{C/molal}$, $T_s^{\circ}=5.5\ ^\circ\text{C}$. $$\Delta T_s = 5.12\cdot 1.82 = 9.3184\ ^\circ\text{C}$$ $$T_s = 5.5\ ^\circ\text{C} - 9.3184\ ^\circ\text{C} = -3.8184\ ^\circ\text{C}$$ > Definición: Depresión crioscópica es la disminución del punto de congelación de un solvente al añadir un soluto. ## Presión osmótica - La presión osmótica $\Pi$ en soluciones diluidas sigue la ecuación de Van 't Hoff: $$\Pi\,V = n\,R\,T$$ o, usando la concentración molar $C = n/V$: $$\Pi = C\,R\,T$$ donde $R=0.082\ \text{L·atm·mol}^{-1}\text{·K}^{-1}$. Ejemplo: Calcular $\Pi$ para una solución con 2 moles de soluto en 1 L a 17 °C. $$C = 2\ \text{M},\quad T = 17 + 273 = 290\ \text{K}$$ $$\Pi = 2\cdot 0.082\cdot 290 = 47.56\ \text{atm}$$ > Definición: La presión osmótica es la presión necesaria para detener el flujo de solvente a través de una membrana semipermeable desde el solvente puro hacia la disolución. ## Efecto de los electrolitos: factor de Van 't Hoff - Para disoluciones que contienen electrolitos, las propiedades coligativas se multiplican por el factor i (factor de Van 't Hoff), que representa el número efectivo de partículas en solución. - Fórmulas para electrolitos: $$\Delta T_e = K_e\,m\,i$$ $$\Delta T_s = K_s\,m\,i$$ $$\Pi = C\,R\,T\,i$$ - Ejemplos de $i$ ideal: - Glucosa: $i = 1$ (no se ioniza) - NaCl: $i \approx 2$ (se ioniza en Na^+ y Cl^-) Ejemplo numérico: Si una disolución 2,5 m de glucosa produce $\Delta T_e = 1.3\ ^\circ\text{C}$, la misma molalidad de NaCl (suponiendo $i=2$) dará: $$\Delta T_e^{\text{NaCl}} = 1.3\cdot 2 = 2.6\ ^\circ\tex