Exemplos de preguntas sobre as propiedades coligativas das solucións
As propiedades coligativas das solucións son propiedades que dependen só do número de partículas de soluto nunha solución, non do tipo ou natureza do soluto. Hai catro tipos principais de propiedades coligativas: a redución da presión de vapor, a elevación do punto de ebulición, a depresión do punto de conxelación e a presión osmótica. Neste artigo, discutiremos varios problemas de exemplo e analizaremos cada propiedade coligativa das solucións.
1. Diminución da presión de vapor (lei de Raoult)
Exemplo de problemas:
Disolver 18 gramos de urea (NH2CONH2) en 200 gramos de auga. Cal é a diminución da presión de vapor da solución se a presión de vapor da auga pura a unha determinada temperatura é de 23.8 mmHg? (Masa molar da urea = 60 g/mol)
Debate:
Para calcular a redución da presión de vapor, debemos calcular a fracción molar do soluto.
1. Calcula o número de moles de urea:
\[
\text{Número de moles de urea} = \frac{18 \text{ g}}{60 \text{ g/mol}} = 0.3 \text{ mol}
\]
2. Calcula o número de moles de auga:
\[
Masa molar da auga = 18 g/mol
\]
\[
\text{Número de moles de auga} = \frac{200 \text{ g}}{18 \text{ g/mol}} = 11.11 \text{ mol}
\]
3. Calcula a fracción molar do soluto:
\[
x_{\text{urea}} = \frac{0.3 \text{ mol}}{0.3 \text{ mol} + 11.11 \text{ mol}} = 0.0265
\]
4. Diminución da presión de vapor:
\[
ΔP = P_0 ≤ x_{\text{urea}} = 23.8 \text{ mmHg} \text{ 0.0265 = 0.63 \text{ mmHg}
\]
2. Elevación do punto de ebulición
Exemplo de problemas:
Cal é a elevación do punto de ebulición dunha solución que contén 1 mol de NaCl/kg de auga? Kf para a auga é de 0.52 °C/m.
Debate:
O NaCl en solución disóciase en 2 ións (Na+ e Cl-), polo que o factor de van 't Hoff (i) é 2.
1. Calcula a molalidade da solución (m):
\[
m = \frac{1 \text{ mol}}{1 \text{ kg}} = 1 \text{ m}
\]
2. Elevación do punto de ebulición:
\[
ΔT_b = i ∫K_b ∫m = 2 ∫0.52 °C/m ∫1 m = 1.04 °C
\]
Polo tanto, o aumento do punto de ebulición da solución é de 1.04 °C.
3. Depresión do punto de conxelación
Exemplo de problemas:
Calcula a depresión do punto de conxelación dunha solución que contén 0.5 moles de glicosa (C6H12O6)/kg de auga. Kf para a auga é de 1.86 °C/m.
Debate:
A glicosa non se disocia en solución, polo que o factor de van 't Hoff (i) é 1.
1. Calcula a molalidade da solución (m):
\[
m = \frac{0.5 \text{ mol}}{1 \text{ kg}} = 0.5 \text{ m}
\]
2. Depresión do punto de conxelación:
\[
ΔT_f = i ∫K_f ∫m = 1 ∫1.86 °C/m ∫0.5 m = 0.93 °C
\]
Polo tanto, a depresión do punto de conxelación da solución é de 0.93 °C.
4. Presión osmótica
Exemplo de problemas:
Calcula a presión osmótica dunha solución de urea 0.1 M a 27 °C. (R = 0.0821 L·atm/K·mol)
Debate:
A presión osmótica (π) pódese calcular usando a fórmula:
\[
\pi = MRT
\]
1. Converter a temperatura a Kelvin:
\[
T = 27 °C + 273.15 = 300.15 K
\]
2. Calcula a presión osmótica:
\[
π = 0.1 \text{ M} \times 0.0821 \text{ L·atm/K·mol} \times 300.15 \text{ K}
\]
\[
\pi = 2.461 \text{ atm}
\]
Entón, a presión osmótica da solución é de 2.461 atm.
Conclusión
As propiedades coligativas das solucións proporcionan información sinxela pero poderosa sobre o comportamento das solucións en función do número de partículas de soluto. A través dos exemplos anteriores, podemos comprender como calcular a redución da presión de vapor, a elevación do punto de ebulición, a depresión do punto de conxelación e a presión osmótica dunha solución. Esperemos que estas explicacións e exemplos sexan útiles para comprender o concepto de propiedades coligativas das solucións e as súas aplicacións na vida cotiá, nos procesos industriais e na investigación científica.
