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Soluciones
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Cuando se disuelve un material (soluto) en un líquido (solvente), las propiedades físicas de este último cambian.
En presencia de una membrana semipermeable que permite el paso del solvente pero no del soluto, se genera lo que se conoce como presión osmótica. Este fenómeno provoca una reducción de la presión efectiva en el solvente.
Además, la disolución afecta las temperaturas de cambio de estado del líquido. En particular, disminuye el punto de fusión y aumenta el punto de ebullición, modificando así su comportamiento térmico.
ID:(1675, 0)
Diagrama de fase de soluciones
Imagen
En un diagrama de fase de una solución, las fronteras entre las fases se desplazan de tal manera que, para una misma presión, el punto de fusión disminuye mientras que el de ebullición aumenta:
ID:(1980, 0)
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Cálculos
Cálculos
Variable 
Dado Calcule 
Objetivo : Ecuación A utilizar 
Ecuaciones
$ l_S = T_f ( s_L - s_S )$
l_S = T_f *( s_L - s_S )
$ l_V = T_b ( s_V - s_L )$
l_V = T_b *( s_V - s_L )
$ \mu_L N_A = s_L ( T_{fs} - T_f ) - \displaystyle\frac{ N_s }{ N } R T_{fs} $
mu_L * N_A = s_L *( T - T_L ) - N_s * R * T / N
$ \mu_L N_A = s_L ( T_{bs} - T_b ) - \displaystyle\frac{ N_s }{ N } R T_{bs} $
mu_L * N_A = s_L *( T - T_L ) - N_s * R * T / N
$ \mu_S N_A = s_S ( T_{fs} - T_f )$
mu_S * N_A = s_S *( T - T_S )
$ \mu_V N_A = s_V ( T_{bs} - T_b )$
mu_V * N_A = s_V *( T - T_V )
$ n = \displaystyle\frac{ M }{ M_m }$
n = M / M_m
$ n_s = \displaystyle\frac{ M_s }{ M_{ms} }$
n = M / M_m
$ n \equiv\displaystyle\frac{ N }{ N_A }$
n = N / N_A
$ n_s \equiv\displaystyle\frac{ N_s }{ N_A }$
n = N / N_A
$ T_{bs} = T_b +\displaystyle\frac{ N_s }{ N }\displaystyle\frac{ R T_b ^2}{ l_V }$
T_bs = T_b +N_s * R * T_b ^2/( N * l_V )
$ T_{fs} = T_f - \displaystyle\frac{ N_s }{ N }\displaystyle\frac{ R T_f ^2}{ l_S }$
T_fs = T_f - R * N_s * T_f ^2/( l_S * N )
ID:(15348, 0)
El potencial químico para un gas
Ecuación
El potencial químico del vapor ($\mu_V$), junto con el número de Avogadro ($N_A$), es equivalente a la entropía molar del vapor ($s_V$) multiplicado por la diferencia entre la temperatura absoluta ($T$) y la temperatura de referencia del vapor ($T_V$), representado mediante:
| $ \mu_V N_A = s_V ( T_{bs} - T_b )$ |
| $ \mu_V N_A = s_V ( T - T_V )$ |
ID:(12815, 0)
El potencial químico para un solido
Ecuación
El potencial químico del solido ($\mu_S$), junto con el número de Avogadro ($N_A$), es equivalente a la entropía molar del solido ($s_S$) multiplicado por la diferencia entre la temperatura absoluta ($T$) y la temperatura de referencia del sólido ($T_S$), representado mediante:
| $ \mu_S N_A = s_S ( T_{fs} - T_f )$ |
| $ \mu_S N_A = s_S ( T - T_S )$ |
ID:(12816, 0)
El potencial químico para una solución (1)
Ecuación
El potencial químico del liquido ($\mu_L$), junto con el número de Avogadro ($N_A$), es igual a la entropía molar del liquido ($s_L$) multiplicado por la diferencia entre la temperatura absoluta ($T$) y la temperatura de referencia del líquido ($T_L$), además del efecto de la presión osmótica, que depende de el número de iones ($N_s$), el número de partículas ($N$), la temperatura absoluta ($T$) y la constante universal de los gases ($R$), representado como:
| $ \mu_L N_A = s_L ( T_{fs} - T_f ) - \displaystyle\frac{ N_s }{ N } R T_{fs} $ |
| $ \mu_L N_A = s_L ( T - T_L ) - \displaystyle\frac{ N_s }{ N } R T $ |
ID:(12817, 1)
El potencial químico para una solución (2)
Ecuación
El potencial químico del liquido ($\mu_L$), junto con el número de Avogadro ($N_A$), es igual a la entropía molar del liquido ($s_L$) multiplicado por la diferencia entre la temperatura absoluta ($T$) y la temperatura de referencia del líquido ($T_L$), además del efecto de la presión osmótica, que depende de el número de iones ($N_s$), el número de partículas ($N$), la temperatura absoluta ($T$) y la constante universal de los gases ($R$), representado como:
| $ \mu_L N_A = s_L ( T_{bs} - T_b ) - \displaystyle\frac{ N_s }{ N } R T_{bs} $ |
| $ \mu_L N_A = s_L ( T - T_L ) - \displaystyle\frac{ N_s }{ N } R T $ |
ID:(12817, 2)
Calor latente de congelación
Ecuación
Si la temperatura de fusión ($T_f$) representa la temperatura de ebullición, la entropía molar del liquido ($s_L$) corresponde a la entropía molar del líquido y la entropía molar del solido ($s_S$) a la del sólido, entonces la entalpía de evaporación la calor latente molar del cambio de fase solido liquido ($l_S$) se determina mediante la siguiente fórmula:
| $ l_S = T_f ( s_L - s_S )$ |
ID:(9051, 0)
Calor latente de evaporación
Ecuación
Si la temperatura de ebullición ($T_b$) es la temperatura de ebullición, la entropía molar del vapor ($s_V$) corresponde a la entropía molar del vapor y la entropía molar del liquido ($s_L$) a la del líquido, entonces la entalpía de evaporación la calor latente molar del cambio de fase liquido vapor ($l_V$) se determina mediante la siguiente expresión:
| $ l_V = T_b ( s_V - s_L )$ |
ID:(9050, 0)
Elevación de punto de ebullición por solución
Ecuación
Otro efecto que varía en las soluciones es el punto de ebullición. Cuando un solvente hierve a una temperatura $T$ y presión $p$ en su estado puro, el potencial químico del solvente en estado líquido debe igualar al potencial químico en estado de vapor.
Sin embargo, debido a la disminución de la presión de vapor causada por la presencia de un soluto, es necesario un aumento de la temperatura para compensar este efecto. Como resultado, el punto de ebullición de una solución es mayor que el del solvente puro.
Por lo tanto, se tiene que la temperatura de ebullición con soluto ($T_{bs}$), junto con la temperatura de ebullición ($T_b$), el número de iones ($N_s$), el número de partículas ($N$), la calor latente molar del cambio de fase liquido vapor ($l_V$) y la constante universal de los gases ($R$), es igual a:
| $ T_{bs} = T_b +\displaystyle\frac{ N_s }{ N }\displaystyle\frac{ R T_b ^2}{ l_V }$ |
Si se considera como temperatura de referencia
| $ \mu_L N_A = s_L ( T - T_L ) - \displaystyle\frac{ N_s }{ N } R T $ |
y el del vapor
| $ \mu_V N_A = s_V ( T_{bs} - T_b )$ |
se tiene que la temperatura de ebullición de la solución
$s_L (T_s-T_b)-\displaystyle\frac{N_s}{N}RT_s= s_V (T_s-T_b)$
Con
| $ l_V = T_b ( s_V - s_L )$ |
se tiene que con
| $ T_{bs} = T_b +\displaystyle\frac{ N_s }{ N }\displaystyle\frac{ R T_b ^2}{ l_V }$ |
ID:(12819, 0)
Reducción de punto de congelación por solución
Ecuación
Otro efecto que varía en las soluciones es el punto de congelación. Cuando un solvente se congela a una temperatura $T$ y presión $p$ en su estado puro, el potencial químico de la fase sólida debe igualar al de la fase líquida.
Debido a la disminución de la presión de vapor causada por la presencia de un soluto, es necesario reducir la temperatura para alcanzar este equilibrio. Como resultado, el punto de fusión del solvente disminuye en una solución.
Así, se tiene que la temperatura de congelación con soluto ($T_{fs}$), junto con la temperatura de congelación ($T_f$), el número de iones ($N_s$), el número de partículas ($N$), la calor latente molar del cambio de fase solido liquido ($l_S$) y la constante universal de los gases ($R$), es igual a:
| $ T_{fs} = T_f - \displaystyle\frac{ N_s }{ N }\displaystyle\frac{ R T_f ^2}{ l_S }$ |
Si se considera como temperatura de referencia
| $ \mu_L N_A = s_L ( T - T_L ) - \displaystyle\frac{ N_s }{ N } R T $ |
y el del solido
| $ \mu_S N_A = s_S ( T_{fs} - T_f )$ |
se tiene que la temperatura de ebullición de la solución
$s_S (T_s-T_b)= s_L (T_s-T_b)-\displaystyle\frac{N_s}{N}RT_s$
Con
| $ l_S = T_f ( s_L - s_S )$ |
se tiene que con
| $ T_{fs} = T_f - \displaystyle\frac{ N_s }{ N }\displaystyle\frac{ R T_f ^2}{ l_S }$ |
ID:(12818, 0)
Número de moles (1)
Ecuación
El número de moles ($n$) corresponde a el número de partículas ($N$) dividido por el número de Avogadro ($N_A$):
| $ n \equiv\displaystyle\frac{ N }{ N_A }$ |
ID:(3748, 1)
Número de moles con masa molar (1)
Ecuación
El número de moles ($n$) se determina dividiendo la masa ($M$) de una sustancia por su la masa molar ($M_m$), que corresponde al peso de un mol de la sustancia.
Por lo tanto, se puede establecer la siguiente relación:
| $ n = \displaystyle\frac{ M }{ M_m }$ |
El número de moles ($n$) corresponde a el número de partículas ($N$) dividido por el número de Avogadro ($N_A$):
| $ n \equiv\displaystyle\frac{ N }{ N_A }$ |
Si multiplicamos el numerador y el denominador por la masa de la partícula ($m$), obtenemos:
$n=\displaystyle\frac{N}{N_A}=\displaystyle\frac{Nm}{N_Am}=\displaystyle\frac{M}{M_m}$
Así que es:
| $ n = \displaystyle\frac{ M }{ M_m }$ |
La masa molar se expresa en gramos por mol (g/mol).
ID:(4854, 1)
Número de moles (2)
Ecuación
El número de moles ($n$) corresponde a el número de partículas ($N$) dividido por el número de Avogadro ($N_A$):
| $ n_s \equiv\displaystyle\frac{ N_s }{ N_A }$ |
| $ n \equiv\displaystyle\frac{ N }{ N_A }$ |
ID:(3748, 2)
Número de moles con masa molar (2)
Ecuación
El número de moles ($n$) se determina dividiendo la masa ($M$) de una sustancia por su la masa molar ($M_m$), que corresponde al peso de un mol de la sustancia.
Por lo tanto, se puede establecer la siguiente relación:
| $ n_s = \displaystyle\frac{ M_s }{ M_{ms} }$ |
| $ n = \displaystyle\frac{ M }{ M_m }$ |
El número de moles ($n$) corresponde a el número de partículas ($N$) dividido por el número de Avogadro ($N_A$):
| $ n \equiv\displaystyle\frac{ N }{ N_A }$ |
Si multiplicamos el numerador y el denominador por la masa de la partícula ($m$), obtenemos:
$n=\displaystyle\frac{N}{N_A}=\displaystyle\frac{Nm}{N_Am}=\displaystyle\frac{M}{M_m}$
Así que es:
| $ n = \displaystyle\frac{ M }{ M_m }$ |
La masa molar se expresa en gramos por mol (g/mol).
ID:(4854, 2)