propiedades coligativas

LÍQUIDOS

Los líquidos tienen propiedades fisicas características como: densidad, ebullición, congelación y evaporación, viscosidad, capacidad de conducir corriente, etc. Para estas propiedades cada líquido presenta valores característicos constantes.

Cuando un soluto y un disolvente dan origen a una disolución, la presencia del soluto determina la modificación de estas propiedades con relación a las propiedades del solvente puro.

Propiedades de las disoluciones:

1. propiedades constitutivas: aquellas que dependan de la naturaleza de las partículas disueltas. Ej. viscosidad, densidad, conductividad electrica, etc.

2. Propiedades coligativas: dependen del número de particulas disueltas en una cantidad fija de disolvente y no de la naturaleza de estas particulas.

Ej. Descenso de la presión de vapor, aumento del punto de ebullición, disminución del punto de congelación, presión osmótica.

Utilidades de las propiedades coligativas:
a. separar los componentes de una solución por destilación fraccionada
b. formular y crear mezclas frigorificas y anticongelantes
c. determinar masas molares de solutos desconocidos
d. formular sueros fisiológicos para animales
e. formular caldos de cultivos para microorganismos
f. formular soluciones de nutrientes especiales para regadios de vegetales



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Propiedad Coligativa 1: Descenso de la presión de vapor

Los liquidos no volatiles presentan una gran interacción entre soluto y solvente, por lo tanto su presión de vapor es pequeña, mientras que los liquidos volatiles tienen interacciones moleculares más debiles, lo que aumenta la presión de vapor. Si el soluto que se agrega es no volatil, se producirá un descenso de la presión de vapor, ya que este reduce la capacidad del disolvente a pasar de la fase líquida a la fase vapor. El grado en que un soluto no volatil disminuye la presion de vapor es proporcional a su concentración.

Ley de Raoult = "A una temperatura constante, el descenso de la presión de vapor es proporcional a la concentración de soluto presente en la dispolución"
Pv = Po X

La Presión de vapor es proporcional a la Presión de vapor en estado puro y su fraccion molar (X)

Las diferencias entre las presiones de vapor se cuantifican segun las siguientes relaciones:
Pv = PoA - PB
PV= P0A XB
P0A- PA = P0A XB
tambien se debe considerar una solución formada por dos componentes A y B:
PA = XA P0A y PB = XB P0B
La presion total Pt es: PT = XA P0A + XB P0B


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Propiedad Coligativa 2: Aumento punto de Ebullición

Un disolvente tiene menor numero de particulas que se convierten en gas por la acción de las moleculas del soluto en la superficie. Esto provoca el descenso del punto de ebullición, pues la presión de vapor se igualará a la presión atmosferica a mayor temperatura.
Asi dTe = PeAB - P0B
El descenso del punto de ebullición dTe se obtiene por la diferencia entre el punto de ebullición de la disolución (PeAB) y el punto de ebullición del disolvente puro (PoB).
Además se sabe también que dTe = Ke m
donde Ke es la constante ebulloscopica que establece el descenso del punto de ebullición de una disolución 1 molal y es propia de cada disolvente y está tabulada. Para el caso del agua es 0,52°C/m. m es la molalidad.


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Propiedad Coligativa 3: Descenso punto de congelación

En una solución, la solidificación del solvente se producirá cuando éste rompa sus interacciones con el soluto y se enlace nuevamente como si estuviera puro. Para ello la temperatura debe bajar más que el punto en el cual el disolvente se congelaría puro, por lo tanto, el punto de congelación es siempre más bajo que el disolvente puro y directamente proporcional a la concentración del soluto.

El descenso del punto de congelación dTc = T°cB - TAB
siendo T°cB el punto de congelación del solvente puro y TAB el punto de congelación de la disolución.
Experimentalmente, tambien se observa que dTc = Kc m
donde Kc es la constante crioscópica que representa el descenso del punto de congelación de una solución 1 molal y es propia de cada disolvente y esta tabulada. Para el agua es 1,86°C/m; m es la molalidad.

El punto de congelación es la temperatura a la cual la presión de vapor del liquido y del sólido son iguales, provocando que el liquido se convierta en sólido.



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Propiedad Coligativa 4: Presión osmótica

Al poner en contacto dos disoluciones de diferente concentración a través de una membrana semipermeable se producirá el paso del disolvente desde la disolución más diluida hacia la más concentrada, fenomeno conocido como osmosis.

La Presión osmótica es aquella que establece un equilibri dinámico entre el paso del disolvente desde la disolución diluida hacia la mas concentrada y viceversa.

Ecuación de Van´t Hoff: pi = nRT/V; donde pi es la presión osmotica; R = 0,082 Latm/K mol; T la temperatura en °K; V el volumen en L.

Si el volumen de la solución fuera 1L entonces n/V = Molaridad y la ecuación quedaría como:
pi = MRT

El metanol como solvente

Usos y aplicaciones del metanol:

El metanol posee diversas aplicaciones en diferentes industrias, su uso más común es en la fabricación de anticongelantes, disolventes y combustibles.

 A su vez, es empleado para la producción de tintes, resinas, adhesivos, biocombustibles y aspartamo. Cuando es mezclado con el etanol, puede formarse uno de los compuestos químicos con mayor toxicidad para el consumo humano.
Otro de sus usos es en la industria de bebidas, ya que se utiliza principalmente para la elaboración del vino, debido a que proviene de la desmetilización enzimática de las pectinas presentes en la uva, y por lo cual posee una concentración alta de pectinas en el mosto.

 El metanol, también es empleado como combustible, cuando de junta con la gasolina, en este procedimiento el metanol logra alcanzar temperaturas muy elevadas, por lo cual debe de ser manejado con precaución.

 Este compuesto químico es un elemento clave para el destilado en seco de la madera, además de estar presente como materia prima en los productos de uso domestico (barnices, pintura de zapatos, limpiavidrios, solvente de lacas, etc.).

 El metanol es un disolvente industrial y se emplea como materia prima en la fabricación de formaldehido; se utiliza como anticongelante en vehículos, combustible de bombonas de camping-gas y disolvente de tintas.

Ventajas:

Algunas ventajas del metanol como combustibles para auto son:

•             Se pueden producir a partir de fuentes y residuos renovables tales como pasto, bagazo de caña de azúcar, hojarasca, etc.

•             Genera menor contaminación ambiental que los combustibles fósiles.

•             Para que el parque vehicular utilice este combustible sólo es necesario cambiar las partes plásticas del circuito de combustible.

Su impacto en el ambiente:

De acuerdo con la Agencia de Protección de Estados Unidos (USEPA por sus siglas en inglés), la contaminación atmosférica ha alcanzado límites peligrosos para la salud humana y el ambiente, y los vehículos motorizados son los principales causantes de esta contaminación. Por su parte, la Asociación de Recursos Renovables de Canadá señala que agregar un 10 por ciento de etanol al combustible reduciría hasta en un 30 por ciento las emisiones de monóxido de carbono (CO) y entre 6 y 10 por ciento las de dióxido de carbono (CO2); asimismo habría una reducción en la formación de ozono.

La emisión de agentes contaminantes de automóviles que funcionen con metanol contendía 20 por ciento de dióxido de carbono y 10 por ciento de los diferentes hidrocarburos que actualmente emiten los vehículos que utilizan gasolina. Empleando metanol, los autos eliminarían casi por completo las emisiones de partículas en suspensión y compuestos tóxicos tales como: óxido de nitrógeno (NO), ozono (O3), hidrocarburos no quemados, monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) y dióxido de azufre (SO2) entre otros. Tanto en las mezclas con etanol, como en las que se emplean grandes porcentajes de metanol, la generación de ozono es mucho menor.

Una desventaja de estos alcoholes es la mayor producción de vapor de agua, que calienta la atmósfera, y menor cantidad de sulfatos, que la enfrían, por lo que contribuirían en mayor medida a provocar el "efecto invernadero".

En síntesis, estos alcoholes podrían ser menos contaminantes, desde que se producen hasta que se queman.

Solventes

¿Qué es un solvente o disolvente?

 

Es una sustancia que permite la dispersión de otra sustancia en esta a nivel molecular o iónico. Es el medio dispersante de la disolución. Normalmente, el disolvente establece el estado físico de la disolución, por lo que se dice que el disolvente es el componente de una disolución que está en el mismo estado físico que la misma. Además, también se podría decir que es la sustancia que disuelve al soluto y que se encuentra en mayor proporción.

 

¿Cuál es la razón de la preocupación por disminuir su uso?

El calentamiento global es una de las consecuencias relacionadas con las emisiones de compuestos organicos volátiles provenientes del uso de los solventes en industrias de pinturas o por ejemplo en las industrias automotrices. Para ello, se trata de que las empresas sustituyan estos materiales contaminantes en el proceso industrial como el DDT., cloro, fluor, CFC., plomo, mercurio, o bien modifiquen los procesos de producción de manera que algunos de ellos como los solvente se puedan volver a utilizar

Solventes más usados

Aromáticos

Tolueno: Llamado también metilbenceno, se usa para elevar el octanaje de gasolinas (gas avión); para la producción de benceno y fenol, como solvente para la elaboración de pinturas, resinas, recubrimientos, gomas, detergentes, perfumes, medicinas, también se puede utilizar en la fabricación de colorantes.


Xileno: Se utiliza como disolvente u como diluyente. Sus usos principales son: solventes para resinas, lacas, esmaltes, caucho, tintas, cuero, gasolina para aviación, agente desengrasante, elaboración de perfumes, producción de insecticidas y repelentes.


Acetatos


Acetato de Etilo: Se ocupa para la extracción líquida de antibióticos, en la industria de pinturas se ocupa como solvente activo para disolver las resinas sintéticas ocupadas en la formulación de estas. Otros usos son en la industria de fragancias, tintas, saborizantes, etc.


Acetato de Butilo: Debido a su gran poder disolvente, el acetato de butilo, es muy utilizado en las industrias de tintas y barnices y muchos tipos de revestimientos y acabados. De igual forma se utiliza como disolvente de gomas naturales y resinas sintéticas, como agente deshidratante, disolvente en producción de lacas, esmaltes lacados y perfumes.



Cetonas

Acetona: Importante como disolvente y medio de extracción. Se emplea principalmente como disolvente en la fabricación de acetato de celulosa, pinturas, lacas y adhesivo, piel artificial, lubricantes, perfumes, productos farmacéuticos, plásticos, extracción de grasas y aceites, tónicos,etc.


Metil Isobutil Cetona: Se emplea en el des parafinado de aceites lubricantes, como base o componentes de pinturas, esmaltes, lacas, barnices, selladores, adhesivos, resinas, tintas, diluyentes, removedores.; también es común su uso para tensioactivo de tintas, pinturas y pesticidas.


Metil Etil Cetona: Es utilizado en la producción de disolvente para revestimiento, adhesivo, cintas magnéticas, separación de la cera de los aceites lubricantes, tintas de imprenta, cuero sintético, papel transparente, papel aluminio, lacas, quita grasas, extracción de grasas, aceites, ceras y resinas sintéticas. Los solventes constituyen un grupo heterogéneo de hidrocarburos volátiles derivados del petróleo y del gas cuyo punto de ebullición es bajo por lo que se evaporan al entrar en contacto con el aire. Su importancia y patrón de uso determinan su clasificación en: solventes activos, cosolventes, solventes latentes, y diluyentes.




Alcoholes

Metanol: soluble en acetona, esteres. Se usa como solvente industrial, fabricación de formol, acetato de metilo y plastificantes. Como aditivos para gasolinas. Solvente en fabricación de colesterol, estreptomicina, vitaminas y hormonas, desnaturalizante para alcohol etílico. En la industria en general se usa como solvente en la fabricación de lacas, películas, plásticos, jabones, textiles, cuero artificial. En la preparación de removedores de pinturas, barniz, para soluciones anticongelantes.


Isopropanol: Es importante como disolvente de lacas y como conservante. Se emplea en, lociones para la piel, tónico para el pelo, preparación en ondulados permanentes, como solvente en procesos de extracción, anticongelantes, jabones líquidos, limpiadores y adelgazadores para pinturas, en la producción de glicerol, acetato de etilo, acetona, resinas, síntesis orgánicas, etc.


Alifáticos
Gas nafta: Se emplea como solvente para pinturas y diversos usos industriales, como des manchador en tintorerías.

Nafta Deodorizada: Se usa como solvente para pinturas, ceras para calzado, diversos usos industriales y como principal uso, des manchador en tintorerías de lavado en seco.

Gasolina Blanca: Se emplea principalmente como solvente para esmaltes, asfalto, barnices y para resinas naturales. Como agente limpiador y desengrasante, es solvente para grasas y aceites. Su función principal como combustible.


Gasolvente


Heptano: En la elaboración de reactivos de laboratorio; como solvente para pinturas y en la industria papelera, como anestésico, para la preparación de adelgazadores y adhesivos como estándar para la determinación del octanaje en gasolinas, solvente para selladores y tintas.


Hexano: Se usa especialmente como extractor de aceites vegetales, para efectuar reacciones de polimerización; como diluyente de pinturas, solventes en la preparación de adelgazadores, como alcohol desnaturalizado. Como materia prima para síntesis orgánicas, en la elaboración de thinners.


Clorados

Percloroetileno: Se usa como solvente en desengrasado de metales, lavado de ropa en seco y en la fabricación de jabones.

Cloruro de Metileno: Se emplea principalmente como disolvente, tanto en eliminación de pinturas y barnices como en su fabricación.


Glicoéteres

Butil Cellosolve: Solvente para resinas de nitrocelulosa, lacas en espray, lacas de secado rápido, barnices, en textiles para prevenir las manchas de impresión o tejido, solvente para aceites minerales, para detener los jabones en solución ayudando a mejorar las propiedades emulsificantes, en general un solvente inerte, retardador en adelgazadores.


Mezclas

Thinner Standard: Se emplea principalmente como disolvente de pinturas automotrices, selladores, lacas para madera y primarios. Como limpieza y desengrasante de piezas mecánicas, limpieza de carburadores, etc.