Calculadora de propiedades coligativas

Elige el disolvente y el soluto, escribe las masas o la molalidad y obtén las cuatro propiedades coligativas de la disolución con todos los pasos; o, al revés, la masa molar de un soluto desconocido a partir del punto de congelación, el de ebullición, la presión osmótica o la presión de vapor medidos.

Qué puedes hacer

Aumento del punto de ebullición ΔT_b = i·K_b·b y descenso del punto de congelación ΔT_f = i·K_f·b.
Presión de vapor con la ley de Raoult y presión osmótica con la ecuación de van 't Hoff.
29 disolventes (agua, benceno, ciclohexano, etanol, acetona, cloroformo…) con K_b y K_f calculadas de sus datos, cada uno con su fuente; o los datos de tu ejercicio.
Electrolitos con su factor de van 't Hoff y masa molar de un soluto por crioscopía, ebulloscopía u osmometría.

Guía: propiedades coligativas

Al disolver un soluto no volátil, el disolvente cambia de comportamiento: hierve a más temperatura, congela a menos, su presión de vapor baja y, si una membrana lo separa del disolvente puro, aparece una presión osmótica. Son las propiedades coligativas, y dependen de cuántas partículas de soluto hay, no de cuáles son. Esta guía explica las cuatro fórmulas, de dónde salen las constantes y resuelve un ejemplo.

Las cuatro fórmulas (disolución diluida e ideal)

Aumento del punto de ebullición: ΔT_b = i · K_b · b.
Descenso del punto de congelación: ΔT_f = i · K_f · b.
Presión de vapor (ley de Raoult): P = x_disolvente · P°.
Presión osmótica (van 't Hoff): π = i · c · R · T.

b es la molalidad (moles de soluto por kilogramo de disolvente), c la molaridad, T la temperatura en kelvin y R = 8.314 J/(mol·K). El factor de van 't Hoff i cuenta las partículas por fórmula: 1 para un no electrolito como la glucosa, 2 para el NaCl, 3 para el CaCl₂ (en la realidad algo menos, por los pares iónicos).

De dónde salen K_b y K_f

No son constantes mágicas: la termodinámica del equilibrio entre fases las da a partir de datos del disolvente puro.

K_b = R · T_b² · M / ΔH_vap K_f = R · T_f² · M / ΔH_fus

con las temperaturas en kelvin, la masa molar del disolvente en kg/mol y las entalpías de vaporización y de fusión en J/mol. Por eso un disolvente pesado y de entalpía de fusión baja (como el alcanfor) tiene una K_f enorme y sirve para medir masas molares. La calculadora hace este cálculo con los datos de cada disolvente y muestra su fuente; la K_f solo aparece donde la entalpía de fusión coincide en dos referencias.

Ejemplo resuelto: 10 g de glucosa en 200 g de agua

Molalidad: la glucosa (C₆H₁₂O₆) tiene M = 180.156 g/mol, así que n = 10 / 180.156 = 0.05551 mol y b = 0.05551 / 0.200 kg = 0.2775 mol/kg. No es electrolito: i = 1.
Ebullición: para el agua K_b = 0.5121 K·kg/mol; ΔT_b = 0.5121 × 0.2775 = 0.1421 °C, así que hierve a 99.974 + 0.1421 = 100.116 °C.
Congelación: K_f = 1.86 K·kg/mol; ΔT_f = 1.86 × 0.2775 = 0.5161 °C, así que congela a −0.5161 °C.
Presión de vapor a 25 °C: por kilogramo de agua hay 1000 / 18.015 = 55.51 mol de agua, x_agua = 55.51 / (55.51 + 0.2775) = 0.995025; con P° = 3.167 kPa, P = 3.152 kPa (baja 15.76 Pa).
Presión osmótica a 25 °C: como la disolución es diluida, c ≈ b · ρ_agua = 0.2767 mol/L y π = 276.7 mol/m³ × 8.314 × 298.15 K = 686 kPa, unas 6.77 atm.

Fíjate en los tamaños: el punto de ebullición apenas sube una décima de grado, pero la presión osmótica es de casi siete atmósferas. Por eso la osmometría sirve para medir masas molares grandes (polímeros, proteínas), donde ΔT sería demasiado pequeño para medirlo.

La masa molar de un soluto desconocido

Las mismas fórmulas, al revés: si 2.00 g de un soluto en 100 g de agua bajan el punto de congelación 0.40 °C, entonces b = 0.40 / 1.86 = 0.2151 mol/kg, n = 0.2151 × 0.100 = 0.02151 mol y M = 2.00 / 0.02151 = 92.98 g/mol. La calculadora lo hace con el descenso del punto de congelación, el aumento del de ebullición, la presión osmótica o la presión de vapor medidos.

Cómo usar la calculadora

Elige qué calcular: las propiedades de la disolución o la masa molar del soluto.
Elige el disolvente (29 disolventes, con sus constantes y sus fuentes) u «Otro disolvente» para usar las constantes que da tu ejercicio.
Escribe el soluto (fórmula o masa molar; para sales, elígela de la lista y el factor i sale solo) y las masas de soluto y disolvente, o la molalidad.
Lee los resultados con cada paso y descarga la resolución detallada en PDF.

Errores frecuentes

Usar la molaridad en lugar de la molalidad en ΔT_b y ΔT_f: la molalidad va por kilogramo de disolvente, no por litro de disolución.
Olvidar el factor i en los electrolitos: el NaCl baja el punto de congelación casi el doble que la glucosa a la misma molalidad.
Dejar la temperatura en °C en la presión osmótica: va en kelvin.
Aplicar las fórmulas a disoluciones concentradas: son de disolución diluida; por encima de unos 0.5 mol/kg el resultado es solo aproximado.

Para profundizar

P. Atkins y J. de Paula, Química física (Médica Panamericana); R. Chang, Química (McGraw-Hill). Simuveliq no está afiliado a estos autores ni editoriales.

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