resolver P = X·P° para encontrar la presión de vapor de una solución ideal a partir de la fracción molar del disolvente y su presión de vapor puro: una propiedad coligativa. Calcule la presión de vapor de la solución directamente, encuentre cuánto la reduce un soluto o combine dos componentes volátiles.
Entradas
Fracción molar de la solución que corresponde al disolvente, entre 0 y 1.
Presión de vapor del disolvente puro, en mmHg (agua a 25 °C ≈ 23,8 mmHg).
Resultado
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Ingrese la fracción molar del solvente y la presión de vapor puro para calcular la presión de vapor de la solución.
Entradas
La fracción molar del soluto se calcula como 1 − Xsolvente.
Presión de vapor del disolvente puro, en mmHg.
Resultado
—
Ingrese la fracción molar del solvente y la presión de vapor puro para calcular la reducción de la presión de vapor.
Presión de vapor de la solución—
Dos componentes volátiles
Fracción molar del componente. A. XA + XB debe ser igual a 1.
Presión de vapor del componente A puro, en mmHg.
Fracción molar del componente B.
Presión de vapor del componente B puro, en mmHg.
Resultado
—
encontrar la presión de vapor de una solución ideal a partir de la fracción molar del disolvente y su presión de vapor puro: una propiedad coligativa. Calcule la presión de vapor de la solución directamente, encuentre cuánto la reduce un soluto o combine dos componentes volátiles.
4 min de lectura3 pasos7 términos3 ejemplos6 preguntas frecuentesP = X_solvent · P°
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Paso a paso
Cómo usar esta calculadora
3 pasos▸
1
Ingresa la fracción molar del solvente y su presión de vapor pura
En la pestaña PV de la Solución, ingresa la fracción molar del solvente en la solución (un número entre 0 y 1) y la presión de vapor del solvente puro a tu temperatura de trabajo. El agua a 25°C, por ejemplo, tiene una presión de vapor pura de unos 23.8 mmHg.
2
Lee la presión de vapor de la solución
La tarjeta de resultado muestra P, la presión de vapor de la solución, junto con cuánto es más baja que la presión de vapor del solvente puro. Cambia a la pestaña Descenso de PV para ver esa caída, ΔP, calculada directamente a partir de la fracción molar del soluto.
3
Combina dos líquidos volátiles
Si ambos componentes de la mezcla son volátiles (cada uno contribuye su propia presión de vapor), usa la pestaña Dos Componentes. Ingresa la fracción molar y la presión de vapor pura de cada componente — las fracciones molares deben sumar 1 — para obtener la presión de vapor total sobre la mezcla.
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Referencia
Fórmula y metodología
3 fórmulas▸
Presión de vapor de la solución (ley de Raoult)
P = X_solvent · P°
P es la presión de vapor de la solución. X_solvent es la fracción molar del solvente (moles de solvente dividido entre los moles totales en la solución). P° es la presión de vapor del solvente puro a la misma temperatura. Esto se cumple exactamente solo para una solución ideal — una en la que las interacciones solvente-solvente, soluto-soluto y solvente-soluto son todas esencialmente iguales.
Descenso de la presión de vapor
ΔP = X_solute · P° = P° − P
ΔP es cuánto cae la presión de vapor de la solución por debajo de la del solvente puro. Como las fracciones molares en una solución suman 1, X_solute = 1 − X_solvent, así que el descenso y la presión de vapor de la solución son dos vistas de la misma relación.
Dos componentes volátiles
P_total = X_A·P°_A + X_B·P°_B
Cuando ambos componentes de una mezcla son volátiles, cada uno contribuye su propia porción de presión de vapor ponderada por fracción molar. La presión de vapor total sobre la mezcla es la suma de ambas contribuciones parciales — esta es la base para leer diagramas de equilibrio líquido-vapor.
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Glosario
Términos clave explicados
7 términos▸
Ley de RaoultEl principio de que la presión de vapor parcial de un componente sobre una solución equivale a su fracción molar en el líquido multiplicada por su presión de vapor como sustancia pura. Se cumple exactamente para soluciones ideales y aproximadamente para soluciones reales diluidas.
Presión de vaporLa presión ejercida por el vapor de una sustancia cuando está en equilibrio con su fase líquida (o sólida) a una temperatura dada, comúnmente medida en mmHg, kPa, o atm. Mayor presión de vapor significa que la sustancia se evapora más fácilmente.
Fracción molarLa razón entre los moles de un componente y los moles totales de todos los componentes en una mezcla, siempre entre 0 y 1. Las fracciones molares de cada componente en una mezcla suman exactamente 1.
Descenso de la presión de vaporLa cantidad en que la presión de vapor de una solución cae por debajo de la presión de vapor del solvente puro debido a un soluto disuelto, denotado ΔP. Es una de las cuatro propiedades coligativas clásicas, junto con la elevación del punto de ebullición, el descenso del punto de congelación y la presión osmótica.
Propiedad coligativaUna propiedad de una solución que depende solo de la concentración (fracción molar o molalidad) de las partículas disueltas, no de su identidad química. El descenso de la presión de vapor, la elevación del punto de ebullición, el descenso del punto de congelación y la presión osmótica son los cuatro ejemplos clásicos.
Solución idealUna solución hipotética en la que las fuerzas intermoleculares entre diferentes componentes son iguales a las que hay entre componentes iguales, así que la ley de Raoult se cumple exactamente en todo el rango de composición. Las soluciones reales de líquidos químicamente similares (como benceno y tolueno) se aproximan estrechamente a esto.
VolátilDescribe una sustancia con una presión de vapor medible que se evapora fácilmente a una temperatura dada. Se asume que un soluto no volátil (como la sal de mesa o el azúcar) contribuye esencialmente cero presión de vapor propia, razón por la cual la fórmula básica de la ley de Raoult solo rastrea al solvente.
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Escenarios
Ejemplos del mundo real
3 ejemplos▸
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Estudiante de química
Soluto no volátil en agua
Fracción molar del solvente 0.9Presión de vapor pura (agua, 25°C) 23.8 mmHg
P = 0.9 × 23.8 = 21.42 mmHg. Disolver suficiente soluto no volátil para que el solvente sea el 90% de los moles presentes baja la presión de vapor de 23.8 a 21.42 mmHg — una caída de 2.38 mmHg.
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Técnico de laboratorio
Leyendo el descenso de la presión de vapor directamente
Fracción molar del solvente 0.9Presión de vapor pura 23.8 mmHg
La fracción molar del soluto es 1 − 0.9 = 0.1, así que ΔP = 0.1 × 23.8 = 2.38 mmHg. Esto coincide con la diferencia entre los 23.8 mmHg del solvente puro y los 21.42 mmHg de la solución de la pestaña PV de la Solución — las dos pestañas describen el mismo cambio físico desde direcciones opuestas.
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Químico orgánico
Mezcla ideal de benceno-tolueno (ambos volátiles)
Fracción molar de benceno (X_A) 0.4, P°_A = 100 mmHgFracción molar de tolueno (X_B) 0.6, P°_B = 40 mmHg
P_total = 0.4×100 + 0.6×40 = 64 mmHg. Como el benceno es más volátil (mayor presión de vapor pura) que el tolueno, incluso una fracción molar minoritaria de benceno contribuye una gran parte de la presión de vapor total — este es el punto de partida para los cálculos de destilación.
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Referencia
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La ley de Raoult es el vínculo cuantitativo más simple entre la composición de una solución y qué tan fácilmente se evapora: la presión de vapor de un componente sobre una solución es solo su fracción molar multiplicada por su presión de vapor como sustancia pura. Explica por qué disolver algo en un líquido siempre suprime la evaporación, y es la base de la destilación, los cálculos de humedad y todas las demás propiedades coligativas.
Cómo funciona la fórmula
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En un líquido puro, las moléculas de la superficie escapan constantemente a la fase de vapor y se vuelven a condensar, alcanzando una presión de vapor de equilibrio P°. Agregue un soluto y parte de la superficie ahora estará ocupada por partículas de soluto en lugar de solvente; hay menos moléculas de solvente disponibles para escapar en cualquier instante, por lo que la presión de vapor cae en proporción directa a la cantidad de solución que aún es solvente. Esa proporción es exactamente la fracción molar del solvente, razón por la cual P = X_solvente·P° se mantiene tan claramente para soluciones ideales.
La misma lógica se extiende a mezclas donde ambos componentes son volátiles: la presencia de cada componente en la superficie es proporcional a su propia fracción molar, por lo que cada uno contribuye con su propia presión de vapor ponderada por fracción molar, y el total es solo la suma de ambos. contribuciones.
Las entradas y lo que significan
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La fracción molar debe ser un valor entre 0 y 1, y para una solución de dos componentes, las fracciones molares del solvente y del soluto siempre suman exactamente 1 — eso es lo que permite que la calculadora derive una de la otra automáticamente en la pestaña Descenso de PV. La presión de vapor pura (P°) depende de la temperatura, así que asegúrate de que el valor que ingreses coincida con la temperatura que te importa; la presión de vapor del agua es de unos 23.8 mmHg a 25°C pero de aproximadamente 760 mmHg en su punto de ebullición de 100°C. Para la pestaña Dos Componentes, ambas fracciones molares deben sumar 1 ya que describen la misma mezcla.
Límites y casos extremos
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La ley de Raoult es exacta sólo para una solución ideal, donde las fuerzas entre diferentes moléculas son esencialmente idénticas a las fuerzas entre moléculas similares; líquidos químicamente similares como el benceno y el tolueno se acercan mucho. Las soluciones reales con fuertes interacciones específicas (enlaces de hidrógeno, fuerzas ion-dipolo) muestran desviaciones positivas o negativas de la predicción ideal, especialmente en concentraciones más altas. La fórmula básica de un solo componente también supone que el soluto en sí no es volátil; si el soluto también se evapora, necesitarás la forma de dos componentes, ya que también contribuye con su propia presión de vapor al total.
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Preguntas
Preguntas frecuentes
6 preguntas▸
¿Cuál es la fórmula de la ley de Raoult?+
P = X_solvent · P°, donde P es la presión de vapor de la solución, X_solvent es la fracción molar del solvente, y P° es la presión de vapor del solvente puro a la misma temperatura.
¿Cómo hallo el descenso de la presión de vapor?+
ΔP = X_solute · P°, donde X_solute es la fracción molar del soluto (1 menos la fracción molar del solvente). Esto equivale a la diferencia entre la presión de vapor del solvente puro y la de la solución.
¿Qué pasa con un soluto no volátil?+
Un soluto no volátil (como la sal de mesa o el azúcar) contribuye esencialmente ninguna presión de vapor propia. Su único efecto es diluir la fracción molar del solvente, lo cual baja la presión de vapor general de la solución por debajo de la del solvente puro.
¿Qué pasa si ambos componentes son volátiles?+
Cuando ambos líquidos en una mezcla tienen su propia presión de vapor, sume la contribución ponderada por fracción molar de cada uno: P_total = X_A·P°_A + X_B·P°_B. Ésta es la base para leer el comportamiento del equilibrio vapor-líquido en la destilación.
¿La ley de Raoult siempre se cumple exactamente?+
Es exacta solo para una solución ideal, donde las interacciones entre moléculas diferentes coinciden con las interacciones entre moléculas iguales. Los líquidos químicamente similares se aproximan bien a esto; las soluciones con interacciones específicas fuertes (como los enlaces de hidrógeno) se desvían de la predicción ideal, más aún a concentraciones más altas.
¿Qué unidades usa la calculadora?+
Las fracciones molares no tienen unidad, entre 0 y 1. La presión de vapor puede ingresarse en cualquier unidad de presión consistente (mmHg, kPa, atm) — la salida se reporta en la misma unidad que ingresaste, ya que la fórmula es un cálculo de razón pura.
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