Tema 2: Dispersiones (1) Material preparado por VChan 1

Transcripción

1 MATERIA: Cualquier cosa que ocupa espacio y tiene masa. Es todo lo que nos rodea. 2.1 Proceso de disolución Velocidad de disolución Material preparado por: Licda. Victoria Chan Escuela de Química/ ITCR SUSTANCIA: Especie química de composición constante, definida y propiedades características. ELEMENTO: Sustancia que no puede separarse en sustancias más simples por métodos químicos. Se han identificado 118 elementos. COMPUESTO: Sustancia formada por átomos de dos o más elementos unidos químicamente en proporciones definidas. Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 2 MEZCLA: Combinación de dos o más sustancias en la cual cada una mantiene su identidad. Son de composición variable. Los componentes conservan sus propiedades físicas y químicas. Se pueden separar por métodos físicos sin cambiar la identidad de éstos. Pueden ser: sólidas, líquidas o gaseosas. Se subdividen en: mezcla homogénea y mezcla heterogénea. MEZCLA HOMOGÉNEA: Es uniforme, su composición es la misma en su totalidad. MEZCLA HETEROGÉNEA: Consiste en partes distintas físicamente, cada una con propiedades diferentes. Su composición no es uniforme. Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 3 Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 4 Material preparado por VChan 1

2 homogéneas heterogéneas Materia Separación por métodos físicos Compuestos Sustancias puras Separación por métodos químicos Elementos Dispersión DISPERSIÓN: Mezcla formada por dos o más componentes. Compuesta por una fase dispersa y fase dispersante. FASE: Porción físicamente distinta de materia. FASE DISPERSA: Es la fase que se encuentra en menor cantidad de moles con respecto de la totalidad de la mezcla. FASE DISPERSANTE: Es aquella que se encuentra en mayor cantidad de moles con respecto de la totalidad de la mezcla. Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 5 Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 6 Dispersiones, clasificación Dispersión verdadera o disolución Clasificación de las dispersiones: (por tamaño de la fase dispersa) Verdadera ó disolución Coloidal Mecánica, grosera o gruesa Mezcla homogénea Tamaño de partícula < 10-9 m (1nm) Ejemplos: aleaciones, vinagre, aire (sólido, líquido, gaseoso) Fase dispersa Soluto Fase dispersante Disolvente Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 7 Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 8 Material preparado por VChan 2

3 Dispersiones gruesas o suspensiones Mezcla heterogénea Tamaño de partícula fase dispersa>10-7 m Sedimenta Se puede separar por filtración, decantación, sedimentación Dispersiones coloidales Coloide (Thomas Graham, 1961, kolas : pegarse) Tamaño de partícula fase dispersa >10-9 <10-7 m. Fase dispersa partículas coloidales Fase dispersante vehículo o sustancia dispersante Ejemplos: piedra pómez, niebla, cristal de rubí, leche, mayonesa, sangre, polvo en suspensión, gelatina, tinta china, pinturas, espuma de afeitar. Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 9 Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 10 Algunas propiedades de los coloides: No atraviesan membranas porosas (pergamino o el celofán) Poco estables (floculación 1, coagulación 2 ) Presentan movimiento browniano 3 Efecto Tyndall 4 1. Las partículas sólidas se agregan formando pequeños grumos. 2. Agregación de partículas para formar un coágulo o masa 3. Las partículas inmersas en un fluido se mueven en forma aleatoria. 4. Dispersión de la luz debido a la diferencia en el índice de refracción de la fase dispersa y la dispersante. Fase dispersa Fase dispersante Nombre Ejemplo Sólido Líquido Sol Oro en agua, azufre en agua, pintura, tinta china, leche de magnesia Líquido Líquido Emulsión Leche, mayonesa, agua en benceno, sangre, crema de manos Gas Líquido Espuma Espuma de cerveza, espuma de afeitar, merengue, crema batida Sólido Sólido Sol sólido (emulsión sólida) Líquido Sólido Espuma sólida Gel Tomado de ; Rubíes y otras piedras preciosas Cuarzo lechoso, ópalo Gelatina, queso Gas Sólido Emulsión sólida Piedra pómez, lava Sólido Gas Aerosol sólido Humo, polvo en suspensión humos de cloruro de amonio Líquido Gas Aerosol líquido Niebla, neblina Gas Gas No es posible, los gases son solubles entre sí Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 11 Escuela de Química/ITCR Material preparado por VChan 12 Material preparado por VChan 3

4 DISOLUCIÓN: Mezcla homogénea de dos o más sustancias. Compuesta por soluto y disolvente. El soluto es la sustancia presente en menor cantidad de moles y el disolvente es el que se encuentra en mayor cantidad (en moles) en una disolución. Disolución acuosa: disolución en la que el disolvente es agua. MISCIBLE: Cuando dos fluídos (líquidos y gases) son solubles entre sí en todas proporciones. INMISCIBLE: Cuando dos líquidos o fluídos no se mezclan. SOLUBLE E INSOLUBLE, son términos más generales y se aplican a cualquier estado de agregación. Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 13 Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 14 SOLUBILIDAD: Máxima cantidad de soluto (en número de moles o de partículas) que puede disolverse en una cantidad determinada de disolvente para obtener una disolución a una temperatura dada. Se considera que una sustancia es insoluble si la cantidad presente es menor de 0,02 moles de soluto por litro de disolvente. En los estados líquido y sólido, las moléculas se mantienen unidas por atracciones moleculares. Cuando un soluto se disuelve en un disolvente, las partículas del soluto ocupan posiciones de las moléculas de disolvente. El que una partícula de soluto pueda reemplazar a una de disolvente depende de la fuerza de las interacciones: SOLUTO-SOLUTO S-S DISOLVENTE-DISOLVENTE D-D SOLUTO-DISOLVENTE S-D Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 15 Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 16 Material preparado por VChan 4

5 PROCESO DE DISOLUCION Tomado del Chang,R., 2007, pp 505 Disolvente Etapa 1 Etapa 2 Soluto Solvatación: Proceso en el cual el soluto (ión o molécula) es rodeado por moléculas de disolvente, distribuidas de una forma específica. Etapa 1:Separación de las partículas de disolvente Etapa 2: Separación de las partículas de soluto Etapa 3: Solvatación Etapa 3 Disolución H dn = H 1 + H 2 + H 3 El proceso puede ser endotérmico ( H +) o exotérmico ( H -) Las etapas 1 y 2 son endotérmicas (se requiere energía para separar las fuerzas de atracción intermoleculares) Hidratación: Si se usa como disolvente al agua. El proceso de disolución se considera un proceso físico si ocurre una solvatación e hidratación y un proceso químico si ocurre una ionización. Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 17 Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 18 Si la atracción S-D es más fuerte que la atracción S-S ó D-D, el proceso de disolución es favorable o exotérmico ( H dn < 0). Los procesos exotémicos son espontáneos. Si la atracción S-D es más débil que la atracción S-S ó D-D; el proceso de disolución es endotérmico ( H dn > 0). El proceso de disolución está regido por dos factores: a) Energético, determina si el proceso es endotérmico o exotérmico. b) Aleatorio, este factor se refiere a la tendencia natural hacia el desorden o entropía. Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 19 Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 20 Material preparado por VChan 5

6 El factor aleatorio justifica el por qué un soluto puede disolverse en un disolvente aún si la atracción entre sus propias partículas es más fuerte que la atracción S- D (proceso de disolución endotérmico). Al mezclar las partículas de soluto y disolvente se produce un aumento en el desorden o entropía. El aumento en el desorden del sistema favorece la solubilidad de una sustancia. Por lo general: En un proceso de disolución endotérmico, un aumento de temperatura aumenta la solubilidad de la sustancia en un determinado disolvente. En un proceso exotérmico un aumento de temperatura disminuye la solubilidad. Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 21 Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 22 Depende de: 1. La agitación. 2. El grado de subdivisión. 3. La temperatura. 4. La presión en el caso de los gases. La velocidad de disolución aumenta con: 1. La agitación ya que habrá mayor contacto entre las partículas de soluto y de disolvente. 2. Un aumento en el grado de subdivisión de las partículas sólidas o líquidas (ésta última por aspersión por ej), puesto que se aumenta la superficie de contacto y habrá mayor exposición de partículas S-D. Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 23 Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 24 Material preparado por VChan 6

7 3. Un aumento de la temperatura, aumenta la energía cinética de las partículas, hay mayor posibilidad de separación de las partículas de S y las de D; se disminuye el tiempo para que se dé el proceso de disolución. 4. Un aumento de presión en sistemas gaseosos, aumenta el contacto de las partículas S-D. Bibliografía: Brown, T.L., LeLay, H.E., Bursten, B.E., Burdge, J.R. (2007). Química La Ciencia Central (11a ed.) México: Pearson Educación. (pp. 4-12, , ). Chang, R. (2007). Química (9a ed.) México: McGraw Hill.(pp , , , ). Anónimo. (n.d).coloide. Obtenida el 30 de enero de 2010, de Departamento de Ciencias, Universidad Iberoamericana México. Obtenida el 30 de enero de 2010, de Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 25 Material preparado por VChan Escuela de Química/ITCR 26 Material preparado por VChan 7