Disoluciones. Disolución ideal. Disolución ideal. Disolución ideal. Disolución ideal

Transcripción

1 Dsolucones TEM. Dsolucones reales. otencal químco en dsolucones reales. Concepto de actvdad. Una dsolucón es una mezcla homogénea de un componente llamado dsolvente () que se encuentra en mayor proporcón que uno o varos componentes llamados solutos () y (3). El caso mas sencllo es consderar solo dos componentes soluto y dsolvente. Dsolucón deal. Que no exsten nteraccones moleculares: Soluto-dsolvente Soluto-soluto. Cumple las leyes de Raoult y Henry 3. El potencal químco se expresa como: º + RT ln x Dsolucón deal. Que no exsten nteraccones moleculares: Soluto-dsolvente E SOUTO NO UEDE TENER NTUREZ EECTROITIC Soluto-soluto E SOUTO NO UEDE TENER NTUREZ MCROMOECUR Dsolucón deal. Cumple las leyes de Raoult y Henry Dsolucón deal. Cumple las leyes de Raoult y Henry ey de Raoult resón parcal de en el vapor en equlbro con la dsolucón x Fraccón molar de en la dsolucón líquda resón de vapor del líqudo puro El dsolvente obedece la ley de Raoult: x El soluto obedece la ley de Henry: k x Constante de la ley de Henry (undades de )

2 Dsolucón deal 3. El potencal químco j G dg SdT + Vd + dn n Tn,, j otencal químco Dsolucón deal 3. El potencal químco termodnámco ara una sustanca en una mezcla, el potencal químco se defne como la energía de Gbbs molar parcal. Equlbro δg n δ T,,n j plcada a las dsolucones deales d ( T, ) + RT ln n x n Tot Dsolucones reales Se ntenta conservar la forma de las ecuacones deales e ntroducr nuevas funcones que reemplacen la y la de un componente en solucón. º + RT ln º ara una solucón deal º + RT ln x ara una solucón real º + RT ln a a es una espece de fraccón molar efectva a / º Se determna mdendo la presón vapor del dsolvente en funcón de la concentracón

3 ctvdad Coefcente de actvdad a es una relacón admensonal. Coefcente de actvdad de forma tal que a Sempre que se use el térmno actvdad se debe ndcar el estado estándar. a + RT ln Estados normales de dsolucones no deales + RT ln Conveno I - Conveno smétrco I, ( T, ) Conveno I I, ( T,) I, + RT ln I, + RT ln I, I, dsolucón deal ara todos los componentes I, I, + RT ln I, Conveno I,I, I + RT ln I, I, dsolucón deal Conveno I - smétrco El estado normal de cada componente de la dsolucón es la sustanca pura. as propedades termodnámcas del estado normal para el componente, son guales a los correspondentes propedades de puro a esa y T. Todos los componentes de la dsolucón son tratados gual.

4 Cuándo se aplca el Conveno I - smétrco? dsolventes solutos volátles solutos que no sufren cambo de fase. Conveno II asmétrco Dsolvente, potencal químco estándar es el del puro en estado líqudo a la y T de la dsolucón. II, + RT ln ( T,) + RT ln II, II, cuando Conveno II - asmétrco Conveno II - asmétrco Soluto B, este conveno elge el estado normal de forma que: II, en el límte de dlucón nfnta Soluto B, El estado normal de cada soluto, como el estado fctco como sgue: + RT ln tomamos el límte II, cuando para nos da un estado normal fctco con: II, este estado se correspondería al soluto puro deal. Conveno II - asmétrco Soluto B, El estado normal del soluto es el msmo que el utlzado para solutos en una dsolucón dluda deal. RT ln + f ( T,) Coefcentes de actvdad raconales y práctcos a composcón en la escala de fraccones molares es de eleccón en TD por eso se llaman RCIONES. En relacón al soluto se puede segur el crtero RCTICO en el que la concentracón se expresa en molaldad. n. n. m g n M M a dlucón nfnta

5 Relacón entre los coefcentes de actvdad raconales y practcos o (T,) + RT ln o,m ( T,) + RT ln o (T,) m + Se gualan o,m RT ln (T,) + RT ln o (T,) o,m m (T,) RT ln m Relacón entre los coefcentes de actvdad raconales y práctcos Como y m tenden a o (T,) o,m M RT ln m (T,) RT ln RT ln M Relacón entre los coefcentes de actvdad raconales y práctcos Comparando con la expresón general m RT ln RTln M m M M m Que sgnfcado tene? + RT ln + RT ln + RT ln deal + RT ln deal RT ln deal ln RT Resumen corresponde a las nteraccones moleculares -nulas deal RT ln El potencal químco de un componente en una dsolucón, se expresa en térmnos de la actvdad a y del coefcente de actvdad se defnen a partr de : + RT ln a a donde : El Conveno I, toma como estado normal de cada componente de la dsolucón como la sustanca pura a la temperatura y la presón de la dsolucón. El coefcente de actvdad del Conveno I mde las desvacones del comportamento de las dsolucones deales.

6 Resumen El Conveno II utlza los msmos estados normales que los utlzados en las dsolucones dludas deales. os coefcentes de actvdad del Conveno II mden las desvacones respecto al comportamento dludo deal. Consderando que: cuando II, os coefcentes de actvdad del Conveno II tenden todos a cuando. Estados estándar Componente Est. St. otencal qco límtes Dsolvente Raoult, dsol. puro º + RT lna x soluto Henry.. Est. + + RT ln a x hpotétco del soluto puro. Est. hpotétco º m,+ RT ln a m del soluto de molaldad m Funcones de exceso G E G G d a energía de Gbbs de exceso (G E ) de una mezcla de líqudos se defne como la dferenca entre la energía de Gbbs de la dsolucón y la energía de Gbbs de la hpotétca dsolucón deal de gual composcón a déntcas temperatura y presón que la dsolucón real. G H TS G d G H G d Tenemos que: d G n TS d d d ( H H ) T ( S S ) + RT ln ( + RT ln ) G n CONVENIO I: dsolucón deal I, G n d G n + ( + RT ln ) ( RT ln ) restando: d E G G G RT n I, as funcones de exceso están relaconadas con las magntudes de mezcla: E d d G G G G G + G G G G G E ΔG d ( G G ) MEZC ΔG d MEZC

7 S MISMS RECIONES SE CUMEN R OTRS MGNITUDES DE ECESO: E d S ΔS MEZC ΔS MEZC Como: d ΔH MEZC d ΔVMEZC E H ΔHMEZC E V ΔVMEZC Determnacón de los coefcentes de actvdad ΔG ΔS d MEZC d MEZC RT R n ln n ln Normalmente se calculan a partr de datos de equlbro de fases, sobre todo a partr de meddas de presones de vapor. v v ( ) ( ) -tendenca del componente a escapar de la dsolucón Conveno I Dsolucón deal: Dsolucón real: I, a I, + RT ln a I, a + RT ln I, I, + RT ln I, Conveno I v dado que: I, I, I, d l I, d

8 Conveno I Desvacones negatvas I, d Desvacones postvas I, d d a dsolucón real es mas estable que la deal os componentes presentan afndad entre s y tenen menor tendenca a escapar por vaporzacón que en la dsolucón deal a dsolucón real es menos estable- mscbldad parcal Conveno II SOUTO + RT ln II, k II, + RT ln a DISOVENTE a II, II, para k II, vapor deal Conveno II II, dl d Determnacón de los coefcentes de actvdad de dsolventes ropedades colgatvas Dsolucón deal: Dsolucón real: + RT ln + RT ln II, dl d ΔH v ln R T Teb ΔH v ln R T Teb ΔH v ln ln R T T eb Determnacón de los coefcentes de actvdad de dsolventes resón osmótca Dsolucón deal: π RT ln _ V Dsolucón real: RT π ln _ V Determnacón de los coefcentes de actvdad de solutos no volátles ECUCIÓN DE GIBBS-DUHEM G dg d n d + n G n n d n d ( n ) ( n d + d n ) dg SdT + Vd + d n

9 ECUCIÓN DE GIBBS-DUHEM ECUCIÓN Ec Gbbs-Duhem DE GIBBS-DUHEM SdT + Vd + d n n d + d n n d + SdT + Vd a presón y temperatura constantes: n d n d G _ ermte relaconar termodnámcamente soluto y el dsolvente es valda para cualquer funcón TD y se expresa n d Y _ d Y _ Falso o verdadero ln II, B ln II, B d ln II, Cuando un componente en dsolucón se encuentra en su estado normal su actvdad es. S representamos / frente a ln II,, el área bajo la curva da ln II,B Falso o verdadero S aumenta en un proceso sotermo e sóbaro entonces a debe de aumentar Falso o verdadero a y son magntudes ntensvas

10 Falso o verdadero os estados normales del conveno I son los msmos que los utlzados para una dsolucón deal y los estados normales del conveno II son los msmos que los usados para una dsolucón dluda deal Falso o verdadero os coefcentes de actvdad tenden a en el límte x