Propiedades Coligativas de las Disoluciones
Las propiedades coligativas son aquellas que dependen únicamente de la cantidad de partículas de soluto presentes en una disolución, y no de su naturaleza.
Disminución del Punto de Congelación
Un líquido se congela cuando la energía cinética de sus moléculas disminuye, lo que permite el establecimiento de fuerzas intermoleculares de cohesión más fuertes. La adición de un soluto al disolvente interfiere con la formación de estas cohesiones, haciendo necesario disminuir la temperatura por debajo del punto de congelación del disolvente puro para que ocurra la solidificación.
Presión Osmótica
La presión osmótica es la presión necesaria para detener la ósmosis.
Ósmosis
Ósmosis: Proceso de paso selectivo de moléculas de disolvente a través de una membrana semipermeable, desde una disolución diluida hacia otra más concentrada.
Tipos de Disoluciones según su Presión Osmótica
- Disoluciones isotónicas: Aquellas con la misma concentración de soluto (y, por ende, la misma presión osmótica) que otra disolución de referencia.
- Disoluciones hipotónicas: Aquellas con una concentración de soluto (y presión osmótica) inferior a la de otra disolución de referencia.
- Disoluciones hipertónicas: Aquellas con una concentración de soluto (y presión osmótica) superior a la de otra disolución de referencia. (Ejemplo: bebidas deportivas).
Conclusión sobre Propiedades Coligativas
En conclusión, las propiedades coligativas dependen exclusivamente de la cantidad de partículas de soluto presentes en una disolución, no de su naturaleza. Por lo tanto, cuanto mayor sea la concentración de soluto:
- Menor será la presión de vapor.
- Mayor será el punto de ebullición (más difícil que su presión de vapor iguale a la presión atmosférica).
- Menor será el punto de congelación (menos cohesiones intermoleculares).
- Mayor será la presión osmótica (más moléculas de disolvente migran).
Coloides: Dispersiones Intermedias
Definición de Coloide
Un coloide es una dispersión de partículas de una sustancia (fase dispersa) en un medio dispersor (formado por otra sustancia).
Tamaño de las Partículas en Dispersiones
La clasificación de las dispersiones se basa en el tamaño de las partículas:
- Disoluciones: Partículas de tamaño molecular (homogéneas).
- Coloides: Partículas más grandes que las de una disolución, pero más pequeñas que las de una suspensión (heterogéneas a nivel molecular).
- Suspensiones: Partículas grandes que sedimentan.
A diferencia de las disoluciones, las dispersiones coloidales no son homogéneas a nivel molecular.
Conceptos Fundamentales de Reacciones Químicas
Reacción Química
Una reacción química es un proceso en el cual una o más sustancias (reactivos) se transforman para formar una o más sustancias nuevas (productos).
Estequiometría
La estequiometría es el estudio cuantitativo de los reactivos y productos en una reacción química.
Reactivo Limitante
El reactivo limitante es aquel reactivo que se consume completamente en una reacción química, determinando la cantidad máxima de producto que puede formarse (está en defecto según la estequiometría, no necesariamente en cantidad numérica).
Clasificación de las Reacciones Químicas
Según el Resultado Global de la Reacción
1. Reacciones de Combustión
Proceso en el que una sustancia reacciona rápidamente con oxígeno, generalmente liberando una gran cantidad de calor y luz.
2. Reacciones de Combinación o Síntesis
Dos o más reactivos se unen para formar un único producto más complejo.
A + B → AB
Ejemplo: 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃3. Reacciones de Descomposición o Análisis
Un compuesto se descompone en dos o más sustancias más simples.
AB → A + B
Ejemplo: 2HgO → 2Hg + O₂4. Reacciones de Desplazamiento o Sustitución Simple
Un elemento desplaza a otro en un compuesto.
A + BC → AC + B
Ejemplo: Cl₂ + 2KBr → Br₂ + 2KCl5. Reacciones de Doble Desplazamiento o Metátesis
Los iones de dos compuestos intercambian lugares para formar dos nuevos compuestos.
AB + CD → AD + CB
Ejemplo: Pb(NO₃)₂ + K₂CrO₄ → PbCrO₄(s) + 2KNO₃
Según el Mecanismo de Reacción
A. Reacciones Formadoras de Gases
Al combinarse dos sustancias, se obtiene al menos un producto en estado gaseoso.
Ejemplo: Mg + 2HCl → H₂(g) + MgCl₂B. Reacciones de Precipitación
Formación de un precipitado, que es un sólido insoluble que se separa de la disolución.
Ejemplo: Ag⁺(aq) + Cl⁻(aq) → AgCl(s)C. Reacciones Ácido-Base (Neutralización)
Reacción entre un ácido y una base que generalmente produce una sal y agua.
Ácido + Base → Sal + AguaTipos de ácidos según su número de protones disociables:
- Ácido monoprótico
- Ácido diprótico
- Ácido triprótico
D. Reacciones Redox (Reducción-Oxidación)
Reacciones que implican la transferencia de electrones entre especies químicas.
Energía en las Reacciones Químicas: Termoquímica
Toda reacción química transcurre con un cambio de energía, lo cual se debe a varios factores:
- Rotura y formación de enlaces: La energía química de los productos es diferente a la energía química de los reactivos, ya que se rompen enlaces existentes y se forman nuevos.
- Reorganización atómica: Los átomos adoptan nuevas posiciones y configuraciones, lo que afecta su movilidad rotacional y vibracional, y por ende, su energía térmica.
- Cambio de estado de agregación: Los productos pueden encontrarse en un estado de agregación diferente al de los reactivos, lo que implica diferencias en la energía térmica, química y potencial de las sustancias.
La diferencia de energía entre reactivos y productos normalmente se manifiesta en forma de calor desprendido (reacción exotérmica) o absorbido (reacción endotérmica).
La cantidad de calor (q) absorbido o desprendido en un proceso depende de:
- La cantidad de masa de la sustancia.
- El calor específico de la sustancia.
- La variación de temperatura.
La magnitud termodinámica que se utiliza para cuantificar el flujo de calor hacia o desde el sistema a los alrededores en un proceso que transcurre a presión constante se denomina entalpía (H).