Cómo calcular el peso molecular a partir de la presión osmótica

La osmometría es una técnica utilizada en química y bioquímica para determinar la masa molecular de una sustancia en solución. Este método se basa en la medición de la presión osmótica de una solución, que es la presión necesaria para detener el flujo neto de solvente a través de una membrana semipermeable que separa la solución de un solvente puro. 

Una solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias

¿Qué es la osmometría?

La presión osmótica está relacionada con la concentración de partículas en la solución, por lo que al medir la presión osmótica de una solución de interés a diferentes concentraciones, es posible determinar la masa molecular de las partículas disueltas. Cuanto mayor sea la masa molecular de las partículas, mayor será la presión osmótica necesaria para equilibrarla con la presión hidrostática. Esto es debido a que la presión osmótica es una propiedad colativa de las disoluciones. Si quieres saber mas sobre otras propiedades coligativas haz clic aquí

¿Cómo medir la osmoralidad?

Para llevar a cabo una medición de osmolaridad, se coloca la muestra en un compartimento separado por una membrana semipermeable de un solvente puro. A medida que las moléculas de soluto pasan a través de la membrana hacia el solvente, se genera una presión osmótica que se mide con un sensor de presión. Al variar la concentración de la muestra y medir la presión osmótica correspondiente, se puede construir una curva de osmolaridad que permite determinar la masa molecular del soluto.

La presión puede medirse a través de diferentes dispositivos llamados manómetros

Aplicaciones de la osmometría

La osmometría se utiliza en diversos campos, como la bioquímica para determinar la masa molecular de proteínas, carbohidratos y otros compuestos biológicos. En la industria farmacéutica, la osmometría es fundamental para caracterizar la pureza y la calidad de los productos. Además, en la investigación de materiales, la osmometría se emplea para estudiar polímeros y otros compuestos de interés.

En este video se puede ver con un ejemplo como se utiliza la osmometría para determinar el peso molecular de un polímero.

Como ves, la osmometría es una técnica precisa y útil para determinar la masa molecular de sustancias en solución, brindando información valiosa en diversos campos de la ciencia y la industria.

Las propiedades coligativas son aquellas que dependen únicamente del número de partículas de soluto en una solución, independientemente de la naturaleza química del soluto. Esto quiere decir que el valor de esta propiedad en particular depende de la concentración del soluto en dicha solución.

En la practica estas propiedades son muy útiles para determinar el peso molecular de sustancias descosidas, por ejemplo. Estas propiedades son fundamentales en química y juegan un papel crucial en diversas aplicaciones, como la industria, la medicina y la biología.

Las propiedades coligativas que generalmente se estudian, son cuatro:

1. Presión de vapor: Cuando se agrega un soluto no volátil a un solvente, la presión de vapor de la solución resultante es menor que la del solvente puro a la misma temperatura. Esto se debe a que las partículas del soluto ocupan espacio en la superficie del solvente, lo que reduce la cantidad de moléculas de solvente que pueden evaporarse.

La presión de vapor es la presión que ejerce la fase vapor sobre la fase líquida

Descenso de la presión de vapor: El descenso de la presión de vapor es una medida cuantitativa del efecto del soluto en la presión de vapor de la solución. Se calcula restando la presión de vapor de la solución (P) a la presión de vapor del solvente puro (Po). También se estima el valor de esta propiedad a través de la Ley de Raoult, según esta se establece que la disminución de la presión de vapor de una solución es igual al producto de la fracción molar del soluto no volátil disuelto (X) y la presión de vapor del solvente puro. P=X*Po

2. Elevación del punto de ebullición: Cuando se agrega un soluto no volátil a un solvente, el punto de ebullición de la solución es mayor que el del solvente puro. Esto se debe a que el soluto reduce la presión de vapor, lo que requiere una temperatura más alta para igualar las presiones. Esta elevación (ΔTb) que no es mas que la diferencia entre la temperatura de la disolución y la temperatura del disolvente puro. Esta diferencia es proporcional a la modalidad de la disolución, es decir aumenta con el aumento de la cantidad de soluto no volátil disuelto.

El punto de ebullición de la disolución es mayor que el del solvente puro

3. Descenso del punto de congelación: Al agregar un soluto no volátil a un solvente, el punto de congelación de la solución es menor que el del solvente puro. Esto ocurre porque el soluto interfiere en la formación de los cristales del solvente, lo que requiere una temperatura más baja para solidificarse. Se observa el efecto inverso al punto de ebullición. El descenso del punto de congelación (ΔTf)  es entonces la diferencia entre la temperatura de congelación del disolvente puro y la temperatura de congelación de la disolución.

Se utiliza sal para disminuir el punto de congelación cuando cae nieve en las carreteras

4. La presión osmótica: 

Es necesario definir que es ósmosis antes de hablar de presión osmótica. La ósmosis es el proceso o mecanismo mediante el cual las moléculas de un disolvente pasan a través de una membrana porosa, desde una disolución diluida hacia otra de mayor concentración. Justamente la diferencia de concentración es la fuerza motriz necesaria para que ocurra ese flujo de disolvente.

La presión osmótica se puede definir como la cantidad de presión que se debe ejercer para detener ese flujo neto de disolvente desde la zona de menor concentración hacia la zona de mayor concentración. Matemáticamente la presión osmótica (π) de una disolución esta dada por el producto de la molaridad (M) de la disolución, la temperatura absoluta del sistema (T) y la constante R de los gases. π = M.R.T, como ves la presión osmótica es proporcional a la concentración del soluto en la disolución de allí que sea una propiedad coligativa.

Las propiedades coligativas de las disoluciones no dependen de la naturaleza de las sustancias sino de la cantidad de soluto disuelto

En resumen, las propiedades coligativas son aquellas que dependen únicamente del número de partículas presentes en una solución y no de la naturaleza química específica del soluto. Estas propiedades tienen aplicaciones significativas en diversos campos y son fundamentales para comprender el comportamiento de las soluciones químicas.

Espero que esta explicación haya sido clara y te haya ayudado a comprender mejor las propiedades coligativas. Si tienes alguna pregunta adicional, no dudes en hacerla.

Qué es la tenacidad en los polímeros y cómo se mide

La tenacidad es una propiedad fundamental de los polímeros que describe su capacidad para resistir la fractura bajo cargas mecánicas. Esta propiedad influye en la estabilidad y el rendimiento de los polímeros en diversas aplicaciones. La tenacidad se mide como la energía absorbida por el material durante la deformación antes del fallo. Existen dos formas de definir la tenacidad de los polímeros:

plástico deformado 

1. Tenacidad específica a la fractura: Es la energía necesaria para propagar una grieta a través del material, expresada en Joules por metro cuadrado (J/m²). Esta definición es adecuada para procesos de impacto y aplicaciones en las que se requiere resistencia a la fractura repentina.
2. Tenacidad volumétrica: Es la energía absorbida por unidad de volumen durante la deformación plástica, expresada en Joules por metro cúbico (J/m³). Esta definición es más común en la ciencia de los polímeros y es adecuada para procesos de ensayo estándar.

Los polímeros, al igual que otros materiales, exhiben una amplia gama de comportamientos en términos de tenacidad, que están influenciados por su estructura molecular, su procesamiento y las condiciones de carga a las que se someten. A continuación, se detallan algunas de las propiedades de tenacidad de los polímeros.

Resistencia a la fractura

La tenacidad de un polímero se relaciona con su resistencia a la fractura. Los polímeros con alta tenacidad pueden absorber grandes cantidades de energía antes de fracturarse, lo que los hace adecuados para aplicaciones en las que se requiere resistencia a impactos o cargas cíclicas.

Ductilidad

La ductilidad es la capacidad de un material para deformarse plásticamente antes de fracturarse. Algunos polímeros son altamente dúctiles, lo que significa que pueden estirarse significativamente antes de romperse. Esta propiedad está relacionada con la tenacidad, ya que la deformación plástica absorbe energía y evita la fractura repentina.

Polímero dúctil, se deforma fácilmente sin fracturarse

Resistencia al impacto

La resistencia al impacto es una medida de la capacidad de un material para tolerar cargas de impacto repentinas. Los polímeros con alta tenacidad suelen exhibir una buena resistencia al impacto, lo que los hace adecuados para aplicaciones en las que se enfrentan a cargas dinámicas.

Estructura molecular

La estructura molecular de un polímero influye en su tenacidad. Por ejemplo, los polímeros semicristalinos tienden a ser más tenaces que los amorfos debido a la capacidad de las regiones cristalinas para resistir la propagación de grietas.

Procesamiento y aditivos

El procesamiento de los polímeros, así como la adición de ciertos aditivos, puede afectar significativamente su tenacidad. Por ejemplo, el uso de agentes de refuerzo, como las fibras de vidrio, puede mejorar la tenacidad de ciertos polímeros.

Podemos decir que, la tenacidad de los polímeros es una propiedad crucial que influye en su comportamiento mecánico y su idoneidad para diversas aplicaciones. Comprender las propiedades de tenacidad de los polímeros es esencial para el diseño y la selección de materiales en ingeniería y otras áreas de aplicación.

Espero que esta información haya sido de utilidad para ti. 

Referencias:

1. "Polymer Mechanics" de J. R. White, 2001. 
2. "Polymer Materials Science: An Introduction" de J. C. Vollrath y J. M. Wittmer, 2001. 
3. "Polymer Science: An Introduction" de J. A. Manson, 2004. 

Qué es y cómo calcular la energía libre de Gibbs con ejemplo

La Energía Libre de Gibbs (ΔG) es un concepto fundamental en la termodinámica, especialmente en el estudio de las reacciones químicas en condiciones de equilibrio. La energía libre de Gibbs permite predecir la dirección de las reacciones químicas en condiciones de equilibrio y determinar la viabilidad de una reacción. 

La espontaneidad está relacionada con la tendencia natural de un sistema a
disminuir su dispersión de enemiga o materia

La Energía Libre de Gibbs es la diferencia entre la energía interna (U) y la energía potencial (V) de un sistema, y la suma de las energías de los sistemas y de los productos de las presiones y volúmenes de los sistemas y productos, respectivamente. Matemáticamente, se expresa como:

$$\mathrm{\Delta }G=\mathrm{\Delta }U+\mathrm{\Delta }(PV)-T\mathrm{\Delta }S$$

Donde ΔU es la variación de la energía interna, Δ(PV) es la variación del producto de la presión y el volumen, T es la temperatura y ΔS es la variación del estado de entropía.Para calcular la energía libre de Gibbs, siga estos pasos:

1. Determine la variación de la energía interna (ΔU) para el sistema y los productos.
2. Calcule la variación del producto de la presión y el volumen (Δ(PV)) para el sistema y los productos.
3. Determine la variación del estado de entropía (ΔS) para el sistema y los productos.
4. Calcule la variación de la energía libre de Gibbs (ΔG) según la ecuación anterior.

Es importante tener en cuenta que la energía libre de Gibbs es una función de estado, lo que significa que su valor depende únicamente de la temperatura y la composición del sistema en equilibrio, y no de su historia termodinámica.

La energía libre de Gibbs es útil para predecir la dirección de las reacciones químicas en condiciones de equilibrio, ya que la reacción se dirige hacia el lado con la menor energía libre de Gibbs. Además, la energía libre de Gibbs es una medida de la viabilidad de una reacción en condiciones de equilibrio, y podemos hacer las siguientes afirmaciones:

                        Si ΔG<0 el proceso es espontáneo

                     Si ΔG>0 el proceso no es espontáneo

                     Si ΔG=0 el sistema se encuentra en equilibrio

Es importante recordar que la energía libre de Gibbs es una cantidad aditiva, lo que significa que la energía libre de Gibbs de un sistema compuesto es la suma de las energías libres de Gibbs de sus componentes.

Veamos un ejemplo de cómo se puede calcular la energía libre de Gibbs en una reacción química:

En este video realizo un ejercicio a manera de ejemplo del calculo de la energía libre. Espero esta información sea de utilidad en tu formación. 

La contaminación por plásticos desechados

La contaminación ambiental causada por los plásticos de un solo uso es un problema creciente en América Latina y en todo el mundo. Según un informe del Programa de las

Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), se estima que alrededor del 75% de los residuos plásticos en el mundo terminan en vertederos, ríos, océanos y otros entornos naturales. En América Latina, se estima que solo alrededor del 4% de los residuos plásticos se reciclan, lo que agrava significativamente el problema de la contaminación por plásticos post consumo en la región.

Los microplásticos, partículas de plástico de menos de 5 milímetros de tamaño, representan una preocupación particular debido a su impacto en los ecosistemas acuáticos y la cadena alimentaria. Según un estudio publicado en la revista Environmental Science & Technology, se estima que América Latina emite entre 176,000 y 288,000 toneladas de microplásticos al año en los océanos, lo que la convierte en una de las regiones con mayor contribución a la contaminación por microplásticos a nivel mundial.

El impacto de los microplásticos en la vida marina y la salud humana es motivo de creciente preocupación. Estas diminutas partículas pueden ser ingeridas por organismos acuáticos y, a medida que avanzan en la cadena alimentaria, pueden terminar en los platos de los consumidores. Además, los microplásticos pueden actuar como vectores de sustancias químicas tóxicas, lo que agrava aún más su impacto en los ecosistemas y la salud humana.

Montaña de residuos sólidos se encuentran distribuidas en todo el planeta

Abordar la contaminación por plásticos post consumo en América Latina requiere un enfoque integral que incluya la reducción del uso de plásticos de un solo uso, el fortalecimiento de los sistemas de gestión de residuos y la promoción de prácticas de consumo y producción sostenibles.

Sin embargo, América Latina, ya se están tomando diversas medidas para reducir la contaminación plástica,  algunas de estas medidas incluyen:

1. Prohibiciones y restricciones: Varios países han implementado prohibiciones y restricciones al uso de plásticos de un solo uso. Por ejemplo, en Chile se prohibió legalmente el uso generalizado de bolsas plásticas, y en Costa Rica se adoptó una estrategia para eliminar el uso de plásticos de un solo uso para el año 2021.
2. Fomento de alternativas sostenibles: Se están promoviendo alternativas sostenibles al plástico, como el uso de bolsas y envases reutilizables, así como la adopción de productos biodegradables y compostables.
3. Gestión de residuos: Se están implementando políticas de gestión de residuos, como la creación de redes interurbanas para la reducción de plásticos en las ciudades y la adopción de políticas de ciclo cerrado a nivel municipal.
4. Concientización y educación: Se están llevando a cabo campañas de concientización y educación para promover prácticas sostenibles entre la población y las empresas.

Estas medidas buscan abordar el problema de la contaminación plástica en la región, con el objetivo de proteger el medio ambiente, la vida marina y la salud pública.

Es imperativo avanzar sobre la descontaminación en nuestro planeta a través de la incorporación de medidas como estas y muchas otra, de lo contrario se seguirá teniendo y aumentando el impacto devastador en el medio ambiente y en la salud de los seres vivos.

El impacto en la vida del planeta es desolador

Referencias

[1] https://www.unep.org/es/noticias-y-reportajes/reportajes/una-ola-de-medidas-contra-el-plastico-recorre-america-latina-y-el

[2] https://www.nrdc.org/es/bio/carolina-herrera/paises-america-latina-toman-accion-proteger-oceanos-plasticos

[3] https://diarioresponsable.com/noticias/35285-marea-del-plastico-que-esta-haciendo-america-latina-para-detenerla

[4] https://news.un.org/es/story/2023/08/1523427

[5] https://www.unep.org/es/noticias-y-reportajes/reportajes/un-renacer-azul-los-estados-de-america-latina-y-el-caribe-dicen-no