Disoluciones y Propiedades Coligativas
Disoluciones: Mezclas homogéneas que resultan de la interposición de átomos, moléculas o iones de dos o más sustancias, denominadas componentes, las cuales intervienen en proporciones variables. El componente en mayor proporción es el disolvente y el que está en menor proporción es el soluto. Conservan sus propiedades químicas, pero no físicas.
- Número de componentes: Binarias, terciarias, etc.
- Proporción soluto/disolvente: Diluida, concentrada, saturada, sobresaturada.
- Estado físico inicial del soluto y disolvente.
- Naturaleza del soluto: Electrolíticas (se disocian en iones y conducen corriente) o no electrolíticas.
Propiedades Coligativas
Son propiedades del disolvente que se modifican por la concentración del soluto. Solo se cumplen en disoluciones ideales (cuando las moléculas de las distintas especies son tan semejantes que las moléculas de uno de los componentes pueden sustituir a las del otro sin variación de la estructura espacial de la disolución ni de la energía de las interacciones intermoleculares).
Características de las disoluciones ideales:
- No hay cambio de volumen ni de energía de interacciones.
- No hay calor de mezcla a presión constante.
- No aumenta el desorden (proceso espontáneo).
Disminución de la Presión de Vapor
Cuando un líquido se evapora, algunas moléculas de su superficie adquieren suficiente energía para pasar a la fase gaseosa, mientras que otras, ya en estado gaseoso, vuelven al líquido. Se alcanza un equilibrio donde el número de moléculas que abandonan el líquido es igual al de las que retornan. Esta es la presión de vapor.
Descenso Crioscópico y Aumento Ebulloscópico
El punto de congelación de una disolución es inferior al del disolvente puro. Una disolución hierve a una temperatura superior a la del disolvente puro. Para que un líquido hierva, su presión de vapor debe igualar a la presión exterior. El punto de congelación de la disolución será menor que el del disolvente.
Presión Osmótica
La ósmosis es el paso de partículas de disolvente a través de una membrana semipermeable que separa dos disoluciones de diferente concentración. Los líquidos deben ser heterogéneos, miscibles y de diferente densidad. La membrana debe ser permeable al menos para uno de ellos. Se produce una reacción en las moléculas del disolvente puro, que penetra a través de la membrana hacia la disolución más concentrada.
La presión osmótica es la presión que ejercen las moléculas de soluto contra las paredes del recipiente. Dos disoluciones con la misma presión osmótica son isotónicas. Si la presión es diferente, la de mayor presión es hipertónica y la de menor, hipotónica.
Luz y Fenómenos Ópticos
Luz: Tipo de onda formada por un campo magnético y uno eléctrico, perpendiculares entre sí y a la dirección de propagación.
Radiación electromagnética: Se transmite por el espacio con movimiento ondulatorio, capaz de atravesar distintos materiales.
- Longitud de onda: Distancia entre dos máximos o mínimos consecutivos.
- Frecuencia: Número de ondas por intervalo de tiempo.
- Número de onda: Inverso de la longitud de onda.
- Velocidad: Multiplicación de la frecuencia por la longitud de onda.
- Amplitud: Longitud máxima respecto a la posición de equilibrio que alcanza la onda.
Espectroscopía: Parte de la ciencia que estudia las interacciones de la radiación electromagnética con la materia.
Espectro electromagnético: Conjunto de todas las radiaciones electromagnéticas.
Tipos de cuerpos:
- Luminoso: Emite luz.
- Iluminado: Refleja luz.
- Transparente: Permite el paso de la luz y ver objetos detrás de ellos.
- Translúcido: Permite el paso parcial de la luz.
- Opaco: No permite el paso de la luz.
Índice de refracción: Cociente entre la velocidad de la luz en el vacío (c) y su velocidad (v) en un medio determinado.
Reflexión y Refracción de la Luz
Reflexión
Fenómeno que ocurre cuando un rayo luminoso choca contra una superficie de separación entre dos medios y regresa al medio original. El ángulo de incidencia (i) es igual al ángulo de reflexión (r).
Leyes de la reflexión:
- Los rayos incidente y reflejado están en el mismo plano.
- El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión. Si un rayo incide en la dirección de la normal, tanto i como r son 0.
Refracción
La luz se propaga a distinta velocidad en diferentes medios (como el agua y el aire). La refracción de la luz es el cambio de velocidad y dirección que experimenta al pasar de un medio a otro. Para que exista refracción, el ángulo de incidencia debe ser mayor que 0.
Leyes de la refracción:
- El rayo incidente, el refractado y la normal están en el mismo plano.
- La relación entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es una cantidad constante llamada índice de refracción del segundo medio respecto al primero.
Instrumentos Ópticos
Refractómetro: Aparato para determinar el índice de refracción. Mide el ángulo máximo (ángulo límite) en el que se produce la reflexión total. Depende de la temperatura, la presión y la longitud de onda.
Polarímetro: Determina la rotación específica, característica de los compuestos ópticamente activos. Estos compuestos hacen girar el plano de la luz polarizada y poseen un carbono asimétrico (con cuatro sustituyentes distintos). Una mezcla racémica no tiene actividad óptica.
Poder rotatorio específico: Ángulo de rotación del plano de polarización que produce una disolución de una sustancia ópticamente activa que contiene 1 g/mL y tiene 100 cm de espesor, al ser atravesada por un haz de luz polarizada a 20°C.