Electrolitos: Factor de van't Hoff

Las propiedades coligativas de una solución dependen del número real de partículas de soluto disueltas. Para un no electrolito, cada molécula de soluto que se disuelve produce una molécula de soluto disuelta. Sin embargo, los electrolitos iónicos, como el cloruro de sodio, se disocian en iones cuando se disuelven, mientras que el gas amoniaco, un electrolito covalente, reacciona con el agua para liberar iones de amonio e hidróxido en solución.

Entonces, para los electrolitos, cada molécula de soluto que se disuelve produce más de una partícula de soluto disuelta. Por lo tanto, una solución de 1 molar de un no electrolito, como la dextrosa, tendrá 1 mol de moléculas de dextrosa en una solución de 1 litro, mientras que una solución de 1 molar de un electrolito como el cloruro de potasio se disociará en casi 1 mol de iones de potasio y 1 mol de iones cloruro, es decir un total de 2 moles de iones en una solución de 1 litro. Con el doble de partículas de soluto, la presión osmótica de una solución de cloruro de potasio de 1 molar será el doble que la de una solución de dextrosa de 1 molar.

La relación entre los moles de partículas que forma un soluto que se disuelve en una solución y los moles de soluto que se agregan para formar una solución se llama factor de van't Hoff, representado por i. Se calcula dividiendo el valor medido de una propiedad coligativa por el valor calculado a partir de una fórmula. Considere la depresión del punto de congelación de una solución de cloruro de potasio.

La depresión del punto de congelación, ΔTf, se calcula multiplicando el factor de van't Hoff para el cloruro de potasio con la constante molal de depresión del punto de congelación y la molalidad del soluto. Si i es 2 y la depresión del punto de congelación constante para el agua es 1, 86 grados Celsius por molal, se calcula que la depresión del punto de congelación de una solución de cloruro de potasio de 0, 100 molal es de 0, 372 grados Celsius. Sin embargo, la depresión del punto de congelación medida en una solución de cloruro de potasio 0, 100 molal es de 0, 344 grados Celsius.

Esta diferencia existe porque cuando un electrolito se disocia en iones en solución, algunos de los cationes y aniones se recombinan. Este fenómeno se llama apareamiento de iones. Los electrolitos fuertes con iones muy cargados, como el cloruro de hierro y el sulfato de magnesio, pueden formar interacciones electrostáticas fuertes y, por lo tanto, tienen una mayor tendencia a formar pares de iones.

Para los electrolitos débiles, como el hidróxido de amonio, la disociación en iones es incompleta. Por lo tanto, tanto para los electrolitos fuertes como los débiles, el factor de van't Hoff es menor de lo esperado.