Propiedades Coligativas de las Soluciones
- Red Cientifica Escolar
- 27 ago
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Actualizado: 3 sept
Guía de Lectura – Propiedades Coligativas de las Soluciones
Objetivos de Aprendizaje (OA)
Identificar los cambios experimentados en una solución por la interacción de un soluto con un solvente.
Comprender las relaciones cuantitativas y cualitativas de dicha interacción.
Conocer las leyes y relaciones que modelan estos fenómenos.
1. Introducción: ¿Por qué importa en la vida diaria?
Las propiedades coligativas son características de las soluciones que dependen del número de partículas disueltas, y no de la naturaleza química del soluto.
Estos fenómenos explican situaciones cotidianas en Chile y, de manera particular, en la región de Valparaíso cordillera (Aconcagua, San Felipe, Los Andes, Putaendo, etc.), donde la agricultura, la alimentación y las condiciones de montaña hacen que estas propiedades estén presentes en la vida diaria.
1. Activando ideas previas
Situación inicial: Piensa en los siguientes casos de la vida cotidiana en la región de Valparaíso, zona cordillera:
En invierno, en la ruta Los Libertadores se esparce sal sobre la nieve.
En tu casa, quizás has visto cómo se preparan mermeladas o aceitunas en salmuera.
Cuando subes a la cordillera, ¿has notado que el agua tarda más en cocer los porotos o lentejas?
Tarea individual:
Elige uno de estos fenómenos.
Escribe tu explicación de por qué ocurre. Usa tus propias palabras, no importa si no es científica.
Comenta si conoces otra situación similar.
2. Reflexión
Ahora, observa lo siguiente:
El agua pura hierve siempre a 100 °C al nivel del mar, pero cuando se le agrega sal hierve a una temperatura mayor.
Sin embargo, esa misma sal, cuando se agrega al hielo, hace que se derrita más rápido, porque baja su punto de congelación.
👉 Pregunta: ¿cómo puede ser que la misma sustancia (sal) provoque un aumento de temperatura de ebullición y, al mismo tiempo, un descenso de temperatura de congelación?
Discútelo en grupo: ¿qué explicación proponen?
3. Intercambio de ideas entre pares
En parejas o grupos pequeños:
Comparen sus explicaciones iniciales.
Traten de encontrar puntos en común y diferencias.
Elaboren una propuesta grupal para explicar qué tienen en común estos fenómenos.
4. Teoría y contexto histórico
¿Qué son las propiedades coligativas?
Las propiedades coligativas son características de las soluciones que dependen solo del número de partículas disueltas y no de su naturaleza química.
Un poco de historia
El estudio de estas propiedades se remonta a finales del siglo XIX:
Raoult (1887): estableció la ley que lleva su nombre sobre la disminución de la presión de vapor.
Van’t Hoff (1886): aplicó principios de la cinética química y de la teoría de disociación electrolítica para explicar la presión osmótica, sentando bases de la química moderna de soluciones.
Estos descubrimientos fueron tan relevantes que Van’t Hoff recibió el Premio Nobel de Química en 1901, el primero en la historia de esta disciplina.
Hoy, estas propiedades se aplican en la industria alimentaria, farmacéutica y en la vida diaria de nuestra región.
Principales propiedades
a) Disminución de la presión de vapor
b) Aumento del punto de ebullición
c) Descenso del punto de congelación
A continuación presentaremos extractos de nuestros libros de texto favoritos que te ayudarán a comprender la teoría detrás del nombre de cada propiedad.
Disminución de la presión de vapor y Ley de Raoult según Whitten et al. (2015)
Cuando disolvemos un soluto (como sal o azúcar) en un solvente (como agua), la presión de vapor del solvente disminuye.
👉 La presión de vapor es la facilidad con la que las moléculas de un líquido escapan hacia el aire.
En agua pura, muchas moléculas logran salir a la superficie y evaporarse.
Si agregamos un soluto que no se evapora (por ejemplo, sal), parte del espacio en la superficie queda ocupado por las partículas del soluto. Así, menos moléculas de agua pueden escapar.
Como resultado, la evaporación es más lenta y la presión de vapor disminuye.
Este fenómeno se llama abatimiento de la presión de vapor y es una propiedad coligativa: depende solo de cuántas partículas de soluto hay en la solución, no de qué tipo de sustancia sea.
Ley de Raoult
La Ley de Raoult resume este comportamiento:
La presión de vapor de un solvente en una solución es proporcional a la fracción molar del solvente en la mezcla.
En palabras simples:
Mientras más soluto añadimos, menor es la proporción de moléculas de solvente, y por lo tanto, menor es su presión de vapor.
Expresión matemática
Donde:
Xsolvente = fracción molar del solvente en la solución.
P 0 solvente = presión de vapor del solvente puro.
Psolvente = presión de vapor del solvente en la solución.
Ejemplo cotidiano
El agua con sal hierve más tarde porque su presión de vapor disminuyó.
En las conservas de frutas con azúcar, el agua se evapora más lento, ayudando a que el producto dure más tiempo.
Aumento del Punto de Ebullición según Whitten et al. (2015)
Cuando disolvemos un soluto no volátil (como sal o azúcar) en un solvente (como agua), el líquido necesita una temperatura mayor para hervir que cuando está puro.
👉 Recordemos: el punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido se iguala con la presión atmosférica.
En agua pura, esto ocurre a 100 °C (al nivel del mar).
Si agregamos un soluto, la presión de vapor del solvente disminuye.
Entonces, el líquido debe calentarse más para alcanzar la presión necesaria y poder hervir.
Este fenómeno se llama elevación del punto de ebullición y es una propiedad coligativa: depende solo del número de partículas de soluto presentes, no de su naturaleza química.
Ley y expresión matemática
La elevación del punto de ebullición se expresa como:
Donde:
ΔTb = aumento del punto de ebullición.
Kb = constante de elevación ebulloscópica (distinta para cada solvente).
m = molalidad de la solución (mol de soluto por kg de solvente).
👉 Mientras mayor sea la cantidad de partículas disueltas, mayor será el aumento de la temperatura de ebullición.
Ejemplos cotidianos
Mermeladas en San Felipe y Catemu: al hervir fruta con azúcar, la mezcla hierve a más temperatura que el agua sola, permitiendo que se espese y se conserve.
Cocción de legumbres en Los Andes o Putaendo: a mayor altitud, el agua hierve a menos de 100 °C y la cocción se demora; al agregar sal, el punto de ebullición sube un poco y ayuda en la preparación.
Disminución del Punto de Congelación según Whitten et al. (2015)
Cuando disolvemos un soluto no volátil (como sal o azúcar) en un solvente (como agua), la mezcla se congela a una temperatura más baja que el solvente puro.
👉 El punto de congelación es la temperatura a la que un líquido pasa a sólido.
En agua pura, esto ocurre a 0 °C.
Si agregamos soluto, las moléculas de agua se ordenan con mayor dificultad porque las partículas del soluto interfieren.
Como resultado, el agua necesita alcanzar una temperatura menor para poder congelarse.
Este fenómeno se llama depresión del punto de congelación y es una propiedad coligativa: depende solo del número de partículas disueltas, no de qué sustancia sea.
Ley y expresión matemática
La depresión del punto de congelación se expresa como:
Donde:
ΔTf = disminución del punto de congelación.
Kf = constante crioscópica (distinta para cada solvente).
m = molalidad de la solución (mol de soluto por kg de solvente).
👉 Mientras más partículas de soluto se disuelvan, mayor será la disminución de la temperatura de congelación.
Ejemplos cotidianos
Carreteras en Portillo y Los Libertadores: se esparce sal sobre la nieve para que el hielo se derrita, ya que la sal hace que el agua congele a una temperatura menor que 0 °C.
Agua de mar: se congela a temperaturas menores que el agua dulce porque contiene muchas sales disueltas.
Radiadores de automóviles: se agrega anticongelante (como etilenglicol) al agua para que no se congele fácilmente en invierno.
Presión Osmótica según Whitten et al. (2015)
La ósmosis es el proceso por el cual las moléculas del solvente (por ejemplo, el agua) pasan a través de una membrana semipermeable desde una solución más diluida (menos soluto) hacia una más concentrada (más soluto).
👉 Una membrana semipermeable permite el paso de las moléculas de solvente, pero no de las partículas de soluto.
El agua tiende a moverse hacia donde hay mayor concentración de soluto.
Este movimiento continúa hasta que se alcanza un equilibrio.
La presión necesaria para detener este flujo de solvente recibe el nombre de presión osmótica. Es una propiedad coligativa: depende solo del número de partículas de soluto disueltas, no de qué sustancia sea.
Expresiones matemáticas
En esta ecuación, n son las moles de soluto en el volumen, V, (en litros) de solución. Las otras magnitudes tienen el mismo significado que en la ley del gas ideal. El término n/V indica una concentración. En términos de molaridad, M,
La presión osmótica, π, se calcula de manera análoga a la ley de gases ideales:
π=nRT/V
O bien, en función de la molaridad (M):
Donde:
n = número de moles de soluto.
V = volumen de la solución (en litros).
R = constante de los gases.
T = temperatura en Kelvin.
M = molaridad de la solución.
👉 Mientras mayor sea la concentración del soluto y la temperatura, mayor será la presión osmótica.
Ejemplos cotidianos
Conservación de alimentos:
Las aceitunas en salmuera y los quesos sumergidos en agua con sal se conservan porque las bacterias pierden agua por ósmosis y no pueden crecer.
Células en soluciones distintas:
Si una célula se coloca en agua pura, entra tanta agua que puede hincharse y estallar.
Si se coloca en agua muy salada, pierde agua y se encoge.
Salud:
Por esta razón, las soluciones usadas en hospitales deben ser isotónicas, es decir, con la misma presión osmótica que la sangre.
5. Preguntas de reflexión final
¿Qué cambios hubo entre tu primera explicación y lo que discutieron en grupo?
¿Cómo explicas ahora que una misma sustancia (sal) pueda generar efectos distintos en ebullición y congelación?
¿Qué ejemplos locales recuerdas que confirmen lo aprendido?
6. Propiedades Coligativas y Ejemplos Locales
a) Disminución de la presión de vapor
Conservas de damascos o duraznos: al agregar azúcar, el agua se evapora más lentamente y el producto dura más.
Frutas confitadas y charqui: el alto contenido de azúcar o sal reduce la evaporación y frena el crecimiento de bacterias.
b) Aumento del punto de ebullición
Cocción de legumbres en altura (Los Andes, Putaendo): a mayor altitud el agua hierve antes, pero a menor temperatura; al agregar sal, la temperatura de ebullición sube, mejorando la cocción.
Mermeladas en San Felipe y Catemu: la mezcla de fruta y azúcar hierve a más temperatura que el agua sola, logrando espesamiento y conservación.
c) Descenso del punto de congelación
Carretera a Mendoza (Portillo, Los Libertadores): se esparce sal para evitar que se forme hielo en la calzada.
Helados artesanales en ferias locales: antiguamente se usaba hielo con sal para mantener más frías las tinas, porque la mezcla alcanza temperaturas más bajas que el hielo puro.
d) Presión osmótica
Aceitunas de Panquehue y Llay Llay: se sumergen en salmuera; el agua de los microorganismos se desplaza hacia afuera y no logran sobrevivir.
Quesos de Santa María y Putaendo: al sumergirlos en salmuera, adquieren mejor textura y durabilidad.
Uvas para vino en el valle del Aconcagua: el agua en las células de la uva se mueve por ósmosis, afectando su jugosidad y firmeza según el ambiente de almacenamiento.
7. Relaciones Cuantitativas
Las propiedades coligativas se calculan usando:
Molalidad (m): cantidad de soluto por kg de solvente.
Constantes del solvente (Kf y Kb): para congelación y ebullición.
Factor de Van’t Hoff (i): indica cuántas partículas se generan al disociarse (ejemplo: NaCl → 2 partículas).
Ejemplo: 1 mol de NaCl en agua produce aprox. 2 mol de partículas (Na⁺ y Cl⁻). Por eso la sal tiene efectos más notables que el azúcar, que no se disocia.
8. Impacto en la vida cotidiana y la región
Las propiedades coligativas son claves en:
Seguridad vial en la cordillera: uso de sal para evitar hielo en la ruta internacional.
Agricultura y alimentación: conservación de aceitunas, quesos, mermeladas y frutas confitadas.
Industria vitivinícola: ósmosis en uvas, importante para vinos locales.
Salud: importancia de soluciones isotónicas para uso médico.
9. Preguntas para discusión y redacción en el cuaderno
¿Qué significa que las propiedades coligativas dependen del número de partículas y no de la naturaleza del soluto?
¿Por qué las frutas confitadas se conservan más tiempo?
Explica qué ocurre con el punto de ebullición del agua cuando se le agrega sal.
¿Cómo se relaciona la conservación de quesos en salmuera con la presión osmótica?
¿Qué riesgos se evitan en la carretera Los Libertadores al esparcir sal en la nieve?
Referencias
Atkins, P., & Jones, L. (2012). Principios de Química. Quinta edición. Oxford University Press.
Zumdahl, S. & Zumdahl, S. (2014). Química. Novena edición. Cengage Learning.
Raoult, F. M. (1887). Loi de la diminution de la pression de vapeur. Comptes Rendus de l’Académie des Sciences, Paris.
Whitten, K., Davis, R., Peck, L., & Stanley, G. (2015). Quimica (Décima edición). Cengagte Learning Editores.