Rodrigo Ricardo

Solutos volátiles y no volátiles

Publicado el 16 marzo, 2022

Solutos no volátiles frente a volátiles

Un solvente es algo en lo que se disuelve un soluto . Por ejemplo, si recuerdas que el agua es el solvente universal, será fácil recordar qué parte de una mezcla es el solvente y que el soluto es algo como la sal o el azúcar que se disuelve en ella. Solución = solvente + soluto.

Una sustancia no volátil se refiere a una sustancia que no se evapora fácilmente en un gas en las condiciones existentes. Las sustancias no volátiles exhiben una baja presión de vapor y un alto punto de ebullición. El azúcar y la sal son ejemplos de solutos no volátiles.

Una sustancia volátil es aquella que se evapora o sublima a temperatura ambiente o inferior. Las sustancias volátiles tienen presiones de vapor más altas que las sustancias no volátiles a la misma temperatura. Los ejemplos de sustancias volátiles incluyen alcohol, mercurio y gasolina.

Una buena manera de recordar qué sustancias son volátiles y no volátiles es pensar en qué tipo de sustancias hueles fácilmente. Sabes cuándo hay gasolina porque impregna su entorno y esto se debe a que libera fácilmente sus moléculas en el aire. Esto significa que la gasolina es volátil. Tienes que probar u oler una solución de azúcar o sal para determinar cuál es. No intentaría oler o probar directamente la gasolina. Sabes lo que es desde la distancia.

Volatilidad, temperatura y presión

Si tiene una sustancia volátil, tendrá una presión de vapor alta y un punto de ebullición bajo. Un aumento de la temperatura provocará un aumento de la presión de vapor, o la presión a la que la fase gaseosa está en equilibrio con la fase líquida o sólida.

Ley de Raoult

La ley de Raoult es una ley termodinámica que establece que la presión de vapor parcial de cada componente de una mezcla ideal de líquidos es igual a la presión de vapor del componente puro multiplicada por la fracción molar de la mezcla.

La ley de Raoult se expresa mediante la ecuación de presión de vapor:

P solución = X solvente * P o solvente

  • P solución = presión de vapor de la solución
  • X solvente = fracción molar del solvente
  • P o solvente = presión de vapor del solvente puro

Si está trabajando con dos o más soluciones, puede simplemente agregar la presión de vapor o cada solución para encontrar la presión de vapor total:

P Total = P solución 1 + P solución 2 + y así sucesivamente

¿Qué nos dicen todas estas ecuaciones acerca de las soluciones volátiles frente a las no volátiles? Cuando tiene dos soluciones volátiles juntas, se empujarán entre sí hacia la evaporación y tendrán presiones de vapor altas y puntos de ebullición bajos. Cuando tiene una solución no volátil, como una solución de sacarosa o sal, tiene un punto de ebullición creciente a medida que aumenta la concentración de sacarosa o azúcar. Si tiene agua más una sustancia volátil, será empujada más y más hacia la evaporación y una mayor presión de vapor a medida que aumenta la cantidad de solución volátil y viceversa.

Un problema de ejemplo

Calcular la presión de vapor para una mezcla de tolueno puro (C 7 H 8 ) y metanol puro (CH 3 OH), dada la siguiente información:

  • Hay 60 gramos de tolueno y 40 gramos de etanol.
  • La presión de vapor del tolueno puro a 20 o C es de 22 torr
  • La presión de vapor del metanol puro a 20 o C es de 94 torr

Paso 1: determinar los pesos moleculares y las proporciones molares de cada sustancia

El primer paso es determinar el número de moles para cada solución. Necesitarás esto para calcular la fracción molar de los componentes.

Carbono = 12 g/mol, hidrógeno = 1 g/mol y oxígeno = 16 g/mol. Usa los pesos moleculares para encontrar el número de moles de cada componente. El tolueno contiene 7 carbonos y 8 hidrógenos, y el peso molecular será:

  • 7(12 g/mol) + 8(1 g/mol) = 84 g/mol + 8 g/mol = 92 g/mol

Luego, tome la cantidad dada de tolueno (60 gramos) y divídala por 92 gramos/mol para obtener 0,652 moles. ¡Compruebe esto en su calculadora!

El metanol contiene 1 carbono, 4 hidrógenos y 1 oxígeno. Usando el mismo proceso para encontrar el peso molar del metanol, tenemos:

  • 1(12 g/mol) +1(16 g/mol) + 4(1 g/mol) = 32 g/mol

Luego, tome la cantidad dada de metanol (40 gramos) y divídala por 32 gramos/mol para obtener 1,25 moles. Compruebe este cálculo también. ¡Tienes que tener cuidado con tus figuras!

Paso 2: encuentre la fracción molar de cada solución.

Puede usar cualquier sustancia para hacer el cálculo, y es una buena manera de verificar su trabajo haciendo el cálculo tanto para el tolueno como para el metanol y asegurándose de que las dos fracciones sumen 1.

  • fracción molar de tolueno = moles de tolueno/(moles de tolueno + moles de metanol) = 0,652/(0,652 + 1,25)
  • 0,652/1,902 = 0,343
  • fracción molar de metanol = 1 – fracción molar de tolueno
  • 1 – 0,343 = 0,657

Paso 3: encuentre la presión de vapor total conectando los valores en la ecuación

P Total = X tolueno * P o tolueno + X metanol * P o metanol

  • (0,343 * 22 torr) + (0,657 * 94 torr)
  • 7.546 torr + 61.758 torr = 69.304 torr

La presión de vapor total del tolueno y el metanol a 20 o C es de 69,304 torr.

Para aquellos a los que les gusta hacer negocios en atmósferas: ¡760 torr = 1 atmósfera!

Puntos importantes para recordar

Si tiene más de dos sustancias, todas las fracciones molares aún deben sumar 1. Cuanto más parecidas sean dos componentes, más fácil será usar la ley de Raoult para calcular la presión de vapor, porque estas sustancias imitan más de cerca las soluciones ideales o puras. . Cuando tienes una mezcla, como agua azucarada o agua salada, los dos componentes son menos parecidos y hacen que sea más difícil calcular la presión de vapor total.

De hecho, en las soluciones volátiles, las partes de la solución pueden ser tan parecidas que lleva un poco de tiempo y esfuerzo analizar cuál es el soluto y el solvente. Y si tiene tres o más ingredientes en una solución, ¡realmente se pone peludo! Cuando intente pensar en solutos y solventes, siempre piense en el agua como un solvente universal, y cualquier cosa que se mezcle con agua es su soluto. Cualquier cosa que se comporte más como agua en su solución generalmente será su solvente.

Resumen de la lección

Una sustancia no volátil es aquella que es poco probable que se evapore fácilmente. Por lo general, tiene una presión de vapor baja y un punto de ebullición alto. Un buen ejemplo de una solución no volátil es la del agua azucarada. A medida que aumenta la cantidad de azúcar en la solución, también aumenta el punto de ebullición, con una disminución de la presión de vapor. Por el contrario, una sustancia volátil es aquella que se evapora fácilmente. Puede tener una sustancia que se evapora de líquido a fase gaseosa o incluso un sólido, como hielo seco, que se sublima de sólido a gaseoso. Las sustancias volátiles liberan fácilmente sus moléculas en el aire y pueden tener olores característicos, como el de la gasolina.

Solutos + Disolventes = Soluciones, y el agua es el disolvente universal. Por lo tanto, sabes que en una solución de dos partes, la parte que más se parece al agua probablemente sea el solvente.

Además, la ley de Raoult establece que el vapor de agua parcial de cada componente de una mezcla ideal de líquidos es igual a la presión de vapor del componente puro multiplicada por la fracción molar de la mezcla. La ley de Raoult se expresa mediante la ecuación de presión de vapor:

P solución = X solvente * P o solvente

  • P solución = presión de vapor de la solución
  • X solvente = fracción molar del solvente
  • P o solvente = presión de vapor del solvente puro
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