12.8: Reducción de la Presión de Vapor

Algunas propiedades de una solución dependen del tipo de soluto. Una solución acuosa de ácido clorhídrico vuelve rojo un papel de pH, mientras que una solución de hidróxido de sodio lo vuelve azul. Otras propiedades de una solución dependen solo de la concentración o el número de partículas del soluto más que del tipo de soluto.

Se denominan propiedades coligativas. Una de esas propiedades es la presión de vapor de una solución. La presión de vapor de un líquido es la presión del gas sobre el líquido resultante de la evaporación cuando el líquido y el gas están en equilibrio dinámico en un recipiente cerrado.

La presión de vapor de la solución es siempre menor que la del disolvente puro. Considere una solución preparada cuando se agrega un soluto no volátil, es decir, uno sin presión de vapor medible, a un solvente volátil. En un disolvente puro, toda la superficie del líquido son partículas de disolvente.

Algunas de estas partículas escapan al estado gaseoso para crear vapor, mientras que algunas de las moléculas de gas de arriba se condensan nuevamente en un estado líquido. Cuando la tasa de vaporización es igual a la tasa de condensación, se alcanza un equilibrio dinámico. En una solución, la superficie líquida tiene partículas de soluto y solvente.

Por tanto, se puede vaporizar un número menor de partículas superficiales de disolvente. La tasa de condensación disminuye para restablecer el equilibrio dinámico con la tasa de vaporización disminuida, ahora con una menor concentración de partículas de solvente en estado gaseoso. La presión de vapor de una solución se puede calcular mediante la ley de Raoult, que establece que la presión parcial de una solución es igual a la fracción molar del disolvente, chi, multiplicada por la presión de vapor del disolvente puro, P cero.

Por ejemplo, una solución contiene 1, 5 moles de un soluto no volátil como glicerol y 3, 5 moles de agua a 25 C grados Celsius. La fracción molar del solvente es 0, 70 y la presión de vapor del agua pura es 23, 8 torr. La presión de vapor de la solución se puede calcular usando la ley de Raoult que será de 16, 7 torr, el 70 porciento de la presión de vapor del solvente puro.

Una ecuación para reducir la presión de vapor, ΔP, también se puede derivar de la Ley de Raoult. Puesto que la fracción molar del solvente es igual a uno menos la fracción molar del soluto, se puede sustituir en la ley de Raoult. Esto se puede utilizar para crear una ecuación en la que la disminución de la presión de vapor sea directamente proporcional a la fracción molar del soluto.

Recordando el ejemplo anterior, la fracción molar del soluto es 1 menos la fracción molar del disolvente. Reemplazando el valor, la fracción molar del soluto es 0, 3. Dado que la presión de vapor del agua pura es de 23, 8 torr, se calcula que la disminución de la presión de vapor es de 7, 14 torr.

Si añadimos ΔP y la presión de vapor de la solución, se obtiene la presión de vapor del disolvente puro.