Calculadora de la Ley de Raoult
Datos de entrada
| Fracción molar del disolvente | 0,9 |
|---|---|
| Presión de vapor del disolvente puro | 23,8 mmHg |
Calculadora de la Ley de Raoult
Calcula la presión de vapor de una solución ideal y el descenso de presión de vapor usando la ley de Raoult: P = x(disolvente) · P°.
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Detalles
La ley de Raoult
La ley de Raoult describe cómo depende la presión de vapor de una solución ideal de su composición. Cuando un soluto no volátil se disuelve en un líquido, la presión de vapor del disolvente disminuye en proporción a la cantidad de soluto presente. La ley relaciona esa presión con la fracción molar del disolvente:
P=xdisolvente⋅P∘donde es la presión de vapor de la solución, es la fracción molar del disolvente y es la presión de vapor del disolvente puro a la misma temperatura.
Descenso de presión de vapor
Como siempre que haya algún soluto presente, la presión de vapor de la solución es siempre menor que la del disolvente puro. A esta disminución se le llama descenso de presión de vapor:
ΔP=P∘−P=xsoluto⋅P∘Dado que , el descenso es igual a la fracción molar del soluto multiplicada por la presión de vapor pura. Es una propiedad coligativa: depende solo del número de partículas de soluto, no de su identidad química.
| Magnitud | Símbolo | Relación |
|---|---|---|
| Presión de vapor de la solución | ||
| Presión de vapor del disolvente puro | medida o consultada en tablas | |
| Fracción molar del disolvente | ||
| Descenso de presión de vapor |
Ejemplo resuelto
Se prepara una solución disolviendo glucosa () en agua (). La mezcla contiene 18 g de glucosa y 90 g de agua a 25 °C, donde la presión de vapor del agua pura es 23,8 mmHg. Se pide la presión de vapor de la solución y el descenso de presión de vapor.
Paso 1 — calcular los moles:
nglucosa=180 g/mol18 g=0,10 mol nagua=18 g/mol90 g=5,00 molPaso 2 — calcular la fracción molar del disolvente:
xagua=nagua+nglucosanagua=5,00+0,105,00=5,105,00≈0,9804Paso 3 — aplicar la ley de Raoult:
P=xagua⋅P∘=0,9804×23,8 mmHg≈23,33 mmHgPaso 4 — calcular el descenso:
ΔP=P∘−P=23,8−23,33≈0,47 mmHgLa ley de Raoult y otras propiedades coligativas
El descenso de presión de vapor es el punto de partida para otros tres efectos coligativos:
- Ebulloscopia: una presión de vapor más baja implica que la solución debe calentarse a una temperatura más alta antes de que su presión de vapor alcance la presión atmosférica.
- Crioscopia: la presión de vapor reducida desplaza el equilibrio sólido-líquido, disminuyendo el punto de congelación.
- Presión osmótica: cuando una solución está separada del disolvente puro por una membrana semipermeable, la diferencia de presión de vapor impulsa el paso del disolvente hasta que la presión osmótica se acumula para compensarlo.
Los cuatro efectos dependen de (o equivalentemente, de la molalidad), no de la naturaleza del soluto.
Cuándo es válida la ley de Raoult y cuándo no
La ley de Raoult es exacta para soluciones ideales, en las que las interacciones soluto-disolvente tienen la misma intensidad que las interacciones disolvente-disolvente. En la práctica, la ley funciona bien para:
- Soluciones diluidas de no electrolitos (azúcares, urea, alcoholes en un disolvente compatible)
- Mezclas de líquidos estructuralmente similares (benceno y tolueno)
Falla para soluciones concentradas, para electrolitos (que liberan varios iones por unidad fórmula) y para solutos que se asocian o reaccionan con el disolvente. Para electrolitos, el recuento efectivo de partículas de soluto aumenta mediante el factor de van't Hoff , de modo que .
Presiones de vapor de disolventes comunes a 25 °C
| Disolvente | Presión de vapor (mmHg) |
|---|---|
| Agua | 23,8 |
| Etanol | 59,0 |
| Metanol | 127 |
| Acetona | 231 |
| Éter dietílico | 538 |
Estos valores permiten calcular directamente la presión de vapor de una solución diluida: introduce la fracción molar y la presión del disolvente puro tomada de la tabla anterior.
Preguntas frecuentes (FAQ)
¿Cuál es la fórmula de la ley de Raoult?
La ley de Raoult establece que la presión de vapor del disolvente sobre una solución ideal es igual a la fracción molar del disolvente multiplicada por la presión de vapor del disolvente puro: P = x(disolvente) × P°. El descenso de presión de vapor es la diferencia ΔP = P° − P = x(soluto) × P°, donde x(soluto) = 1 − x(disolvente). Por ejemplo, si al disolver un soluto la fracción molar del disolvente cae a 0,90 en agua a 25 °C (P° = 23,8 mmHg), se obtiene P = 0,90 × 23,8 = 21,42 mmHg y ΔP = 2,38 mmHg.
¿Qué es el descenso de presión de vapor?
El descenso de presión de vapor es la disminución de la presión de vapor de un disolvente cuando un soluto no volátil se disuelve en él. Las partículas de soluto ocupan parte de la superficie líquida y reducen la velocidad a la que las moléculas de disolvente escapan hacia la fase vapor, por lo que la presión de vapor de equilibrio disminuye. El descenso ΔP = x(soluto) × P° es proporcional a la fracción molar del soluto, no a ninguna propiedad química de este: es una propiedad coligativa. Este mismo efecto es la base de la ebulloscopia y la crioscopia.
¿Cuándo es aplicable la ley de Raoult?
La ley de Raoult se aplica de forma exacta a soluciones ideales, en las que las interacciones soluto-disolvente tienen la misma intensidad que las interacciones disolvente-disolvente. En la práctica, las soluciones diluidas de no electrolitos (azúcares, alcoholes, urea) en un disolvente compatible se aproximan al comportamiento ideal. La ley falla para soluciones concentradas, para solutos que se asocian o disocian en solución y para mezclas de líquidos con interacciones cruzadas muy fuertes o muy débiles. Para electrolitos, la concentración efectiva se multiplica por el factor de van't Hoff i.
¿Qué diferencia hay entre un soluto volátil y uno no volátil?
Un soluto no volátil tiene una presión de vapor despreciable a la temperatura de interés; ejemplos habituales son las sales, los azúcares y la urea. Al añadir un soluto no volátil solo se reduce la presión de vapor del disolvente, y la ley de Raoult da directamente la presión total como x(disolvente) × P°. Un soluto volátil también contribuye con su propia presión parcial a la mezcla, por lo que la presión de vapor total es la suma de las presiones parciales de cada componente: cada uno aporta su fracción molar multiplicada por su propia presión de vapor pura. La forma simplificada utilizada aquí asume un soluto no volátil.
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