domingo, 3 de mayo de 2015

química



Principios y leyes químicas

La ley de Raoult establece que la relación entre la presión de vapor de cada componente en una solución ideal es dependiente de la presión de vapor de cada componente individual y de la fracción molar de cada componente en la solución. La ley fue enunciada en 1882 por el químico francés Francois Marie Raoult (1830-1901). La ley dice:
Si un soluto tiene una presión de vapor medible, la presión de vapor de su disolución siempre es menor que la del disolvente puro.
De esta forma la relación entre la presión de vapor de la solución y la presión de vapor del disolvente depende de la concentracióndel soluto en la disolución. Entonces, \Delta P será igual al producto entre X_1 y P^o_1. Al resultado se le resta P^o_1, y multiplicandolo por -1, dará P_1
\ P_1 = X_1 P^o_1  .- .....................................................:http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Especial:Libro&bookcmd=download&collection_id=0ca3f629dfaa03dc6e454957b1e40dd29f55d486&writer=rdf2latex&return_to=Ley+de+Raoult


Ley de Raoult

Una de las características coligativas1 de soluciones es la disminución de la presión de vapor que ocurre cuando se agrega soluto a un solvente puro. Raoult encontró que cuando se agregaba soluto a un solvente puro disminuía la presión de vapor del solvente. Entre más se agrega más disminuye la presión de vapor. Este estatuto llego a ser conocido como ley de Raoult.
Desde un punto de vista molecular, si introducimos partículas no-volatiles de soluto, iones o moléculas, en un solvente puro, algunas de las partículas del soluto tomarán la posición de moléculas solventes en la superficie de la solución. La evaporación es un fenómeno superficial por lo que las moléculas o iones no se convertirán en vapor cuando están sumergidas por debajo de la superficie. Las partículas sumergidas tienen a otras partículas que las rodean y las fuerzas entre éstas son suficientes para evitar que las partículas sumergidas superen dichas fuerzas con la energía cinética disponible para su separación. Sin embargo las partículas superficiales tienen solamente las partículas debajo de ellas en el estado líquido. Por lo tanto, las moléculas superficiales son capaces de superar estas fuerzas internas entre las partículas y entran en estado de vapor. Si las partículas del soluto toman el lugar de moléculas del solvente y son partículas de soluto no-volatiles, estas bloquean las moléculas de solvente y evitan la vaporización. Por lo tanto, la presión de vapor del solvente será menos como resultado de la presencia de las partículas del soluto. A mayor cantidad de partículas del soluto en la solución (aumento de la concentración) más posiciones superficiales serán bloqueadas.
La ley de Raoult se expresa matemáticamente como:

$\displaystyle P_{1}=ix_{1}P_{1}^{0}% $(33)


donde $ P_{1}$ es la presión de vapor del solvente una vez agregado el soluto $ x_{1}$ como fracción molar del componente de la solución, $ P_{1}^{0}$ es la presión de vapor de solvente puro, e $ i$ está dado por,
$\displaystyle i=\frac{\text{\char93 de moles despu\'{e}s de la soluci\'{o}n }}{\text{\char93 de moles antes de la soluci\'{o}n }}% $

Para una solución de dos componentes:

$\displaystyle x_{1}+x_{2}=1 $

así que
$\displaystyle x_{1}=1-x_{2}% $

si sustituimos esta relación en la ecuación ([*]) obtenemos que
$\displaystyle P_{1}=i\left( 1-x_{2}\right) P_{1}^{0}% $

Si el soluto es un no-electrolíto entonces i = 1 y la ecuación se convierte:

$\displaystyle P_{1}=\left( 1-x_{2}\right) P_{1}^{0}% $(34)


La ecuación ([*]) estima la disminución de la presión de vapor de una solución que contiene un solvente volátil y un soluto no volátil no electrolítico.


Generalidades

Una de las características coligativas de las disoluciones es la
Soluto y disolvente en una disolución ideal
disminución de la presión de vapor que ocurre cuando se agrega soluto a un disolvente puro.
En 1886 François Marie Raoult realizó numerosos experimentos en los que estableció en la determinación de pesos moleculares de diferentes disolventes, que el descenso relativo de la presión de vapor por la acción de un soluto no volátil era proporcional a la concentración del soluto, lo cual concreta en la expresión aplicada a descensos de la presión de vapor f-f’, en éter.
Al año siguiente lo aplica a otros disolventes distintos, formulando la ley que publica en Comptes rendus: “Una molécula de una sustancia no salina disuelta en 100 moléculas de un líquido volátil, disminuye la presión de vapor de este líquido en una fracción constante, aproximadamente 0,0105. [1]
Raoult encontró que cuando se agregaba soluto a un disolvente puro disminuía la presión de vapor del disolvente. Entre más se agrega más disminuye la presión de vapor. Este estatuto llego a ser conocido como ley de Rault, fue elaborada porFrançois Marie Raoult, basándose en experimentos que llevó a cabo en 1886, a finales del siglo XIX.
Establece como conclusión: “En una disolución ideal, las presiones parciales de cada componente en el vapor, son directamente proporcionales a sus respectivas fracciones molares en la disolución”. [2].
Expresadas simbólicamente estas leyes adoptan la forma: 
Pvi=Pvoi. Xi

Donde: 
  • Pvi= Presión de vapor del componente “i” en la mezcla. 
  • Pvoi = Presión de vapor del componente “i” puro. (este valor depende de la temperatura de trabajo). 
  • Xi= Fracción molar del componente en la disolución 
Es decir que la presión de vapor del soluto crece linealmente con su fracción molar.
Consecuentemente a medida que el número de componentes gaseosos va creciendo en la disolución, la presión de los componentes individuales decrece, así como la fracción molar de cada uno de ellos que va decreciendo igualmente con la adición de nuevos componentes. Si se tuviera un soluto puro, se alcanzaría el valor nulo de presión de vapor (es decir el cuerpo no se evaporaría). En este caso la presión de vapor de la disolución sería igual a la suma de las presiones parciales de cada componente (Ley de Dalton).
La ley de Rault se cumple de forma cuantitativa únicamente para disoluciones ideales. A medida que nos alejamos de la idealidad, nos alejamos de los resultados exactos. Por consiguiente se puede plantear que una disolución es ideal cuando cumple con la ley de Roult. Es obvio que estas no son más que un modelo físico que refleja simplificadamente la realidad objetiva.

Disoluciones ideales

Es aquella en la que cada molécula de los componentes en la mezcla
Las mezclas que presentan un gráfico similar al de la figura se denominan mezclas ideales
es afectada por las mismas fuerzas, como si estuviesen en estado puro.
En las disoluciones ideales ha de cumplirse que:
  1. Sus componentes pueden mezclarse entre sí en cualquier proporción, o sea, que la solubilidad de cada uno de ellos en el otro es ilimitada.
  2. No se consume ni libera energía al formar la disolución partiendo de sus componentes (sin variación térmica).
  3. No hay cambio de volumen al formar la mezcla (sin variación de volumen).
  4. La naturaleza química de ambos líquidos deben ser muy semejantes.
En la práctica las disoluciones muy diluidas se comportan como disoluciones ideales.
Ejemplo de esto son las disoluciones formadas por los componentes:
  • benceno-tolueno
  • benceno – xileno
  • n. hexano- n heptano (30 oC) 
  • bromuro de etilo-yoduro de etilo
  • cloruro de n-butilo – bromuro de n-butilo (50 oC) 
  • Cuya analogía es evidenteo

Desviaciones de la ley de Rault

Cuando existen interacciones entre las moléculas de A y B de una mezcla, la presencia de una de ellas afectará a la tendencia al escape de la otra.
Si B presenta fuerzas intermoleculares entre sí mayores que las de
Desviación positiva y negativa de la ley de Raoult
A entre sí, el efecto que producirá agregar moléculas de B al líquido A será aumentar la tendencia al escape de este último; por lo tanto la presión de vapor de A será mayor a la del líquido puro. Este comportamiento se denomina desviación positiva de la ley de Raoult.
En cambio, si las moléculas de A interaccionan más fuertemente con las moléculas de B que consigo mismas, la presión de vapor de A será menor que la del líquido puro. Este tipo de comportamiento se conoce con el nombre de desviación negativa de la ley de Raoult.


Aplicación

La teoría de la destilación es una de las aplicaciones de la ley de
Raoult.Se emplea con el objetivo de separar los componentes puros. Si estos poseen temperatura de ebullición muy diferentes se separan por destilación simple y si poseen temperatura de ebullición muy próximos por destilación fraccionada. 
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