Potenciales químicos
El potencial químico u es una función que depende
de la temperatura T de la sustancia, de su presión P, y de la fracción molar x
del componente químico respectivo. En un sistema heterogéneo (es decir, de más
de una fase), llegar al equilibrio implica obtener una ecuación o conjunto de
ecuaciones entre las funciones u que se cumplan cuando todas las fases están en
equilibrio químico. Si se supone que el sistema tiende al equilibrio, T y P
serán constantes, entonces la función de Gibbs G será mínima, y el problema
será entonces: hacer G mínima a T y P constantes, sometida a cualesquiera
limitaciones que sean impuestas a las n componentes químicas del sistema en
virtud de las ecuaciones de condición del sistema. En el equilibrio, el
potencial químico de una componente en una fase ha de ser igual al potencial
químico del mismo componente en cualquier otra fase. El potencial químico de
una componente en una fase depende de la composición de la fase y de su masa
total. Equilibrio entre dos fases: reglas 1- Si la temperatura de la fase (1)
es mayor que la de la fase (2) existirá un flujo de calor Q que cesa cuando las
temperaturas se igualan (equilibrio térmico). 2- Si la presión de la fase (1)
es mayor que la de la fase (2), habrá un “flujo” de trabajo que cesa cuando se
igualan las presiones (equilibrio mecánico). 3- Si el potencial químico de una
componente de la fase (1) es mayor allí que en la (2), hay un flujo de dicha
componente que cesa cuando los potenciales químicos son iguales (equilibrio
químico).
Propiedades Coligativas de
Soluciones
Las Propiedades de las soluciones se pueden
clasificar como:
Las propiedades de
las soluciones se clasifican en dos grandes grupos: Propiedades Constitutivas: Son
aquellas que dependen de la naturaleza de las partículas disueltas. Ejemplo:
viscosidad, densidad, conductividad eléctrica, etc. Propiedades Coligativas o Colectivas:
Son aquellas que dependen del número de partículas moléculas, átomos o iones disueltas en una cantidad fija de. solvente........................................................................................ ........……………………………………………………………………………………………………………….
¿Qué son
las propiedades Coligativas? Se le denomina Coligativas a aquellas propiedades
que no dependen de la naturaleza del soluto presente, sino del número de
moléculas de soluto en reacción con el número total de estas presentes en la
disolución, por adición de un soluto no volátil, aplicable al menos en
soluciones diluidas. Las Propiedades Coligativas son:1) Descenso de la presión de
vapor2) Descenso del punto de congelación3) Aumento del punto de ebullición4)
Presión osmótica.
¿Cuál es la importancia de las Propiedades
Coligativas? Las propiedades Coligativas tienen tanta importancia en la vida
común como en las disciplinas científicas y tecnológicas y su correcta
aplicación permite: Separar los componentes de una solución por un método
llamado destilación fraccionada. Formular y crear mezclas frigoríficas y
anticongelantes. Determinar masas molares de solutos desconocidos. Formular
sueros o soluciones fisiológicas que no provoquen desequilibrio hidrosalino en
los organismos animales o que permitan corregir unas anomalías del mismo. Formular
soluciones de nutrientes para regadíos de vegetales en general.
Forma
analítica del potencial químico en soluciones de líquidos ideal es Equilibrio
(Disolución + Vapor) por 2da Ley establece que el potencial químico del disolvente
tiene el mismo valor en la solución que en el vapor. µvapor =µlíquido Como el
vapor es disolvente puro con una presión P, la expresión de µvapor está dada
(asumiendo gas ideal):µvapor =µ° vapor +RTLn(P) que proviene de: Ecuación Fundamental de la Termodinámica.
Ecuación Fundamental de la termodinámica dG=-SdT+VdP
Teniendo en cuenta de la ecuación fundamental la expresión diferencial: Integrando
a temperatura constante desde la presión estándar P°=1 atm, hasta un valor “P”
de presión del sistema:{G=f(T,P)}Entonces: Como µ=G/n, entonces la energía
libre de Gibbs molar del gas ideal. (Potencial Químico): Recordando en el
equilibrio: Con el vapor como un gas ideal: Aplicando la ley de Raoult: 1)Si se
tiene en cuenta un equilibrio de disolvente puro con vapor, la presión sería
P°, y la condición de equilibrio es:2)Restando las dos expresiones anteriores
(1 y 2):Fracción mol de disolvente en la solución Disolvente en la solución Disolvente
liquido puro f(T,P)
Conceptos Básicos: Punto de Congelación de un
líquido corresponde a la temperatura en la cual las moléculas de un compuesto
pasan del estado líquido al estado sólido.
Disminución de la Temperatura de Congelación. La
condición de equilibrio del disolvente en solución y disolvente sólido puro: Sólido
no depende de la composición como variable Disolvente en solución Temperatura
de congelación de la solución. (EQUIILIBRIO)Para solución Ideal.
Energía
de Gibbs molar de fusión La diferencia entre líquido puro y sólido puro es: Para
la dependencia de T con x, derivamos respecto a x, siendo P ctte. Por la
ecuación de Gibbs Helmholtz.
Conceptos Básicos: Punto de Ebullición
se define como: la temperatura a la cual de vapor iguala a la presión externa o
atmosférica.
Conceptos Básicos: Difusión y Osmosis.
Difusión: es el proceso mediante el cual las
moléculas del soluto tienen a alcanzar una distribución homogénea en todo el
espacio que les es accesible, lo que se alcanza al cabo de cierto tiempo.
Osmosis: es la difusión de líquidos a través de
membranas Es el movimiento neto de solvente desde la solución menos concentrada
de soluto hacia la solución más concentrada de soluto.
Presión Osmótica: La presión hidrostática
resultante de la diferencia de niveles en la solución de azúcar en el tubo y en
la superficie de agua pura es la Presión Osmótica. La membrana debe ser
semipermeable y selectiva al disolvente en cuestión. Es menester calcular la
relación entre dicha diferencia de presión y la concentración de la solución.
Para
medir la presión osmótica se utiliza el osmómetro, que consiste en un
recipiente cerrado en su parte inferior por una membrana semipermeable y con un
émbolo en la parte superior. Si introducimos una disolución en el recipiente y
lo sumergimos en agua destilada, el agua atraviesa la membrana semipermeable y
ejerce una presión capaz de elevar el émbolo hasta una altura determinada.
Sometiendo el émbolo a una presión mecánica adecuada se puede impedir que pase
el agua hacia la disolución, y el valor de esta presión mecánica mide la
presión osmótica
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