Masa molar del soluto y propiedades coligativas

[Propiedades de las disoluciones] Sección 9. Conceptos clave [Masa molar y propiedades coligativas] [Coloides y fronteras de fase] Otros conceptos [El hielo como invernadero]

Basándonos en la comprensión de las propiedades coligativas, ahora tenemos la capacidad de calcular la verdadera masa molar de cualquier sustancia disuelta $M_i$. Si analizamos las ecuaciones que describen estas propiedades y las expresamos en términos de masa en lugar de moles, notaremos que la masa molar del soluto siempre aparece explícitamente en la fórmula. Al despejar la masa molar correspondiente de la ecuación de la propiedad coligativa, y conociendo el cambio observado, podemos determinar experimentalmente la masa molar verdadera de la sustancia desconocida.

Si combinamos este conocimiento de la determinación de masas molares por propiedades coligativas con las técnicas de análisis de composición elemental vistas en lecciones anteriores, obtenemos una herramienta extraordinariamente potente. Esta sinergia nos permite determinar las fórmulas moleculares verdaderas de una vasta cantidad de sustancias. Al conocer la composición porcentual de un compuesto (obtenida por análisis elemental) y su masa molar real (determinada por propiedades coligativas), podemos establecer la proporción exacta de cada átomo en la molécula.

Esto no solo nos abre la puerta a la identificación precisa de compuestos complejos, sino que históricamente también permitió un avance crucial en la química: la determinación de los pesos atómicos de elementos no gaseosos y no vaporizables. Antes del desarrollo de métodos modernos, las propiedades coligativas ofrecieron una vía accesible para calcular las masas molares de numerosos compuestos que contenían estos elementos más pesados. Al conocer la masa molar de un compuesto y la fórmula empírica derivada del análisis elemental, era posible deducir el peso atómico de los elementos que lo componían. De este modo, las propiedades coligativas jugaron un papel indispensable en la construcción y refinamiento de la tabla periódica, aportando datos esenciales que ayudaron a completar el conocimiento sobre las masas atómicas de muchos elementos, lo que fue fundamental para el desarrollo de la química como ciencia

Figura 1. La masa molar de una sustancia se puede determinar usando la depresión de la presión de vapor. Este método se basa en el ratio de presión estándar (presión de vapor del solvente puro sobre la de la disolución), el cual mide la disminución de la presión de vapor causada por un soluto. Así, se calcula la masa molar a partir de este cambio observable. Demostración.

Figura 2. La masa molar de una sustancia se puede determinar por el cambio en la temperatura crítica de cambio de fase, ya sea el aumento ebulloscópico o el descenso crioscópico. Este método se basa en el valor absoluto del cambio de temperatura observado y la constante correspondiente del solvente, permitiendo calcular la masa molar a partir de estos datos. Demostración.

Figura 3. La presión osmótica es clave para determinar la masa molar de una sustancia. Midiendo la presión osmótica de una solución con una masa conocida de soluto, su volumen y temperatura, se puede calcular la masa molar. Este método es especialmente útil para polímeros o biomoléculas con altas masas molares, donde otras propiedades coligativas son menos sensibles. Demostración.

Una vez tenemos la masa molar podemos usar los teoremas dados en las lecciones de:

1- Fórmula empírica y composición porcentual.

2- Análisis de composición.

Para determinar las fórmulas moleculares de los solutos no vaporizables.

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