Sistema binario. Disoluciones de dos componentes.

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1 . Itroduccó ermodámca. ema Dsolucoes Ideales Ua dsolucó es ua mezcla homogéea, o sea u sstema costtudo por ua sola fase que cotee más de u compoete. La fase puede ser: sólda (aleacoes,..), líquda (agua de mar, dsolucoes e el laboratoro, ) o gaseosa (are). Costtuyetes: Dsolvete. edo dspersate. Soluto. Sustaca dspersa. Sstema baro. Dsolucoes de dos compoetes.. Ley de Raoult ermodámca. ema Dsolucó deal. Es aquella e la que las moléculas de las dsttas especes so ta semejates uas a otras que las moléculas de uo de los compoetes puede susttur a las del otro s varacó de la estructura espacal de la dsolucó o de la eergía de las teraccoes termoleculares. l cosderar u sstema baro deal e equlbro, para cada compoete podemos establecer: (g) sí, ( ) (g) R l S la sustaca estuvera e equlbro co su vapor y e estado puro: ( ) (g) R l

2 ermodámca. ema Despejado el potecal estádar y reordeado: ( ) ( ) R l Epermetalmete se puede comprobar que e dsolucoes co comportameto deal: Fraccó molar de e el líqudo La ley de Raoult dca que e ua mezcla bara deal líqudo-líqudo, la presó parcal de vapor de cada compoete es drectamete proporcoal a su fraccó molar e el líqudo:. resó parcal del compoete e la dsolucó. resó de vapor del compoete puro. Fraccó molar del compoete e fase líquda ermodámca. ema resó total y presoes parcales de ua mezcla bara deal

3 ermodámca. ema partr de la ley de Raoult se puede coocer, por tato, el potecal químco: ( ) ( ) R l ermodámca. ema 3. agtudes termodámcas de mezcla 3. Eergía lbre de Gbbs de mezcla Cosderemos dos gases deales ( y ) a ua presó y temperatura. G co G co Después de la mezcla (supoedo que o hay reaccó químca): G fal R l R l R l R l 3

4 ermodámca. ema G G fal - G co R l R l Dode = + Recordado, ; ; ΔG R l l E geeral, ΔG compoetes R compoetes l!! La mezcla de dos gases deales o de dos líqudos deales sempre es espotáea!! 3.. Etropía de mezcla Recordado, S G,, ermodámca. ema ΔS R l l!! La etropía de mezcla de dos gases deales o dos dsolucoes deales sempre es postva!! 4

5 ermodámca. ema 3.3. Etalpía de mezcla (calor de mezcla) Recordado, H G S R l l ( R l l )!! La etalpía de mezcla de dos gases deales o dos dsolucoes deales es ula!! ermodámca. ema 3.4. Volume de mezcla Recordado, V G,, ΔV ΔG,,!! l mezclar dos o más compoetes puros que da ua dsolucó deal, o se produce cambo de volume!! 3.5. Eergía tera de mezcla U H V 5

6 4. Equlbros líqudo-vapor Cosderaremos mezclas baras 4. Dagramas - Hemos vsto que: ; ermodámca. ema ( ) ( ) Esta ecuacó es la curva del líqudo La composcó de la fase vapor (y) será: y ( ) ( cte) ( cte) ermodámca. ema Despejado y susttuyedo e la ecuacó de la curva de líqudo: ( )y ( cte) 6

7 Regla de la palaca ermodámca. ema Cuado ua mezcla de dos compoetes e estado líqudo, co ua composcó, se vaporza parcalmete, este ua relacó defda etre la catdad de sustaca e cada ua de las fases e equlbro y la composcó de las msmas. E estas codcoes se verfca: oles e fase líquda oles e fase gaseosa ( ) (g) y Fraccó molar e fase vapor Fraccó molar e fase líquda Demostracó. ermodámca. ema t. oles de mezcla cal (líquda o vapor). Fraccó molar del compoete e la mezcla cal. resó (, y ) alace de matera del compoete ( ) (g) y ( ) (g) Reordeado, ( ) ( ) (g) y (g) y ( ) (g) y V L 7

8 8 ermodámca. ema 4. Dagramas - ermodámca. ema 4.3 Dagramas y- partr de las epresoes aterores. y y S ) ( y y

9 ermodámca. ema 5. Ley de Hery. Dsolucó dluda deal Dsolucó dluda deal (o dealmete dluda). E ella las moléculas de soluto práctcamete sólo teraccoa co moléculas de dsolvete, ya que la dlucó del soluto es elevadísma. El soluto cumple la ley de Hery: La presó parcal del soluto es proporcoal a su fraccó molar. k H, ( ; cte) Utlzado esta ecuacó para obteer el potecal químco: ermodámca. ema ( ) ( ) R l ( ; y ctes) Represeta el potecal químco del soluto e el límte, o sea el potecal químco del soluto líqudo puro supoedo que e esas codcoes tuvera las msmas propedades que e ua dsolucó ftamete dluda. uede demostrarse que cuado el soluto cumple la ley de Hery, el dsolvete cumple la ley de Raoult. Las dsolucoes dludas deales cumple: Soluto. Ley de Hery Dsolvete. Ley de Raoult presoes elevadas, se debe utlzar la fugacdad e lugar de la presó. 9

10 ermodámca. ema Dagramas - 6. ropedades colgatvas ermodámca. ema So propedades que depede prcpalmete del úmero, más que de la aturaleza, de moléculas de soluto presetes e la dsolucó. 6. Desceso de la presó de vapor del dsolvete por adcó de u soluto o volátl S la dsolucó es sufcetemete dluda, el dsolvete obedece la ley de Raoult. sí, ( ) ( cte)

11 ermodámca. ema ambé se puede determar que el potecal químco del dsolvete e la dsolucó es meor que el potecal químco del dsolvete puro. 6. Desceso croscópco ermodámca. ema S la dsolucó es dluda y el soluto o forma dsolucoes sóldas co el dsolvete: dsolvete (s) dsolvete (ds) (s) (ds) ( ) R l Reordeado, ( y ctes) l (s)-( ) R -ΔG m,,ó R ( y ctes)

12 ermodámca. ema Dervado los dos membros de la ecuacó ateror co respecto a la temperatura y cosderado la relacó de Gbbs-Helmholtz: l m,,ó R ( cte) Itegrado, dl m,,ó d R l m,,ó R Δ c m,,ó R - m,,ó R Δ c S la dsolucó es dluda: ( ) ermodámca. ema l l( ) m or tato, Δ c k m c k c R( ) m,,ó Costate Croscópca k c(h O) 8,3 J K - mol - (73,5 K),86-69,4 J mol kg mol,86 kg K mol

13 6.3 umeto ebulloscópco álogamete: dsolvete (ds) dsolvete (g) ermodámca. ema (g) (ds) ( ) Rl ( y ctes) rocededo aálogamete, l m,,vap R eb eb ermodámca. ema sí, Δ eb eb eb k eb m k eb R(eb) m,,vap Costate Ebulloscópca k eb(ho) 8,3 J K - mol - (373,5 K),86-46,656 J mol kg mol,5 kg K mol 3

14 ermodámca. ema 6.4 resó osmótca (ds, Π) (,) ( cte) or otra parte, (ds, Π) (, Π) R l sí, R l (,) (, or otra parte, (, Π) (,) Comparado ambas ecuacoes, R l -V Π ermodámca. ema Cosderado las apromacoes de dsolucoes dludas: R Π R c R V V Π V m, d Π) V m, m, Vm, m, Π - R l 4

15 7. Solubldad 7. Solubldad deal de sóldos ermodámca. ema Cosderemos ua dsolucó saturada e equlbro co el soluto sóldo puro: soluto (s) soluto (ds. sat.) Debdo a la codcó de equlbro etre fases: (s) (saturada) Y supoedo la dsolucó deal, (sat) ( ) R l (sat) ( y ctes) ermodámca. ema Ya que el sóldo es el compoete puro ( (s) (s) ): (s) ( ) R l (sat) ( y ctes) O be, l (sat) (s)- R ( ) Dervado, l (sat) E tegrado, -ΔG m,,ó R m,,ó R ( y ctes) ( cte) l (sat) m,,ó R 5

16 7. Solubldad deal de gases ermodámca. ema Cosderemos, aálogamete, ua dsolucó saturada de u gas e equlbro co dcho gas: soluto (g) soluto (ds. sat.) Debdo a la codcó de equlbro etre fases: (g) (saturada) Y supoedo la dsolucó deal, (sat) ( ) R l (sat) ( y ctes) ermodámca. ema rocededo de la msma forma, l (sat) m,,vap R eb La solubldad deal de gases puede obteerse como: f(g) f ( ) 6

17 ermodámca. ema 7.3 Solubldad de gases y sóldos e dsolucoes dludas Gases. La solubldad del gas es proporcoal a su presó parcal. k' p p k omado como refereca la presó estádar: (sat, p bar) k H, H, Sóldos. l (sat) R m, ermodámca. ema 8. Coefcete de reparto etre dos dsolvetes mscbles E el equlbro, el soluto está dstrbudo etre dos líqudos de smlar solubldad y debdo a la codcó de equlbro etre fases: (do I) (do II) ( y ctes) Supoedo las dsolucoes sufcetemete dludas, (do I) R l (do I) (do II) R l (do II) ( y ctes) (do I) Rl (do II) (do I) Reordeado, (do II) 7

18 Despejado, ermodámca. ema (do I) (do II) (do I) ep K (do II) R Coefcete de reparto S las dsolucoes so muy dludas, K m m(do I) m (do II) K c c(do I) c (do II) 8

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