¿Qué son las propiedades coligativas?
Una propiedad coligativa es una característica descriptiva utilizada en la química de soluciones. Más simplemente, las propiedades coligativas son aquellas propiedades de la solución que dependen del número de moléculas de soluto en una solución dada, pero no de la identidad de esas moléculas de soluto. Hay solo unas pocas propiedades de la solución que son coligativas: presión de vapor, elevación del punto de ebullición, depresión del punto de congelación y presión osmótica. Las propiedades coligativas se definen solo para soluciones ideales.
En química, las soluciones se definen como un soluto, o la sustancia disuelta, y un solvente, o la sustancia que se disuelve. Por ejemplo, si un poco de sal de mesa se disuelve en agua, la sal es el soluto y el agua es el solvente. Las propiedades coligativas de esta solución son propiedades que dependen solo del número de moléculas de sal, o la relación del número de moléculas de sal con respecto al número de moléculas de solvente. Las propiedades coligativas de la solución no dependen del hecho de que el soluto sea sal ni de ninguna de sus características. Una propiedad coligativa es una propiedad que para cualquier solución se comportará de la misma manera, ya sea que la solución contenga sal, azúcar o cualquier otro soluto posible.
De las cuatro propiedades coligativas de la solución, la presión de vapor, la elevación del punto de ebullición y la depresión del punto de congelación están estrechamente relacionadas. La presión de vapor como propiedad coligativa se describe en la ley de Raoult. La ley de Raoult básicamente establece que para una solución ideal, la presión de vapor de la solución total depende de la presión de vapor de cada uno de los componentes químicos, así como de la fracción molar de cada uno de los componentes químicos en solución. Más prácticamente, esta relación significa que a medida que se agrega un soluto a una solución, el cambio en la presión de vapor depende solo de la proporción de moléculas de soluto a solvente. Una vez más, debido a que es una propiedad coligativa, el cambio en la presión de vapor no depende de la identidad del soluto que se agrega.
La elevación del punto de ebullición y la depresión del punto de congelación son propiedades coligativas que cambian en tándem con los cambios en la presión de vapor. Cuando se agrega un soluto a la solución, los solutos disminuyen la presión de vapor del solvente. El cambio en la presión provoca un aumento correspondiente en el punto de ebullición y una disminución en el punto de congelación de la solución. En otras palabras, cuando se agrega un soluto a una solución, la solución ahora hervirá a una temperatura más alta y se congelará a una temperatura más baja.
La presión osmótica es la cuarta propiedad coligativa de la solución. La ósmosis se define como el movimiento de moléculas de solvente a través de una membrana semipermeable hacia un área que contiene un mayor número de moléculas de soluto. La presión osmótica es la cantidad de presión que debe aplicarse a un lado de la membrana semipermeable para evitar que el solvente fluya a través de ella. La presión osmótica de una solución ideal a una temperatura constante es proporcional a la concentración de soluto, o dicho de otro modo, depende solo del número de moléculas de soluto.
Las propiedades coligativas de la solución pueden parecer complejas de definir, sin embargo, pueden entenderse intuitivamente a través de algunos ejemplos comunes. Muchos cocineros agregan sal a una olla llena de agua cuando cocinan pasta, lo que hace que la pasta se cocine más rápidamente. Esta acción aprovecha una propiedad coligativa. La adición de la sal aumenta el punto de ebullición del agua, lo que permite que la pasta se cocine más rápidamente a una temperatura del agua más alta.
La depresión del punto de congelación también es comúnmente aprovechada por los chefs. Tanto el azúcar como la sal como solutos ayudan a que el helado se congele. El azúcar en el helado afecta la temperatura a la cual el helado se congela, y el agua salada alrededor del recipiente del helado crea un ambiente más frío en el cual el helado se congelará más rápidamente.