QUÍMICA APLICADA. TEMA 5. Sistemas dispersos. Ingeniería Técnica Naval

Transcripción

1 Sistemas dispersos QUÍMICA APLICADA. TEMA 5 Ingeniería Técnica Naval 1 I. Introducción II. Disoluciones III. Solubilidad IV. Solubilidad V. Disoluciones en agua VI. Disoluciones de gases en líquidos...11 VII. Factores que afectan a la solubilidad13 VIII. Propiedades coligativas

2 Mezclas Definiciones Homogéneas (soluciones) Heterogéneas I. Introducción { Agua/azúcar aire, gasolina, latón... Sistemas dispersos: Partículas de una sustancia partículas de otra sustancia (fase dispersa) (fase dispersante) Clasificación de sistemas dispersos: Dis. verdaderas d < 10 3 µ partículas no sedimentan no visibles al microscopio Dis. coloidales 10 3 µ < d < 10 1 µ partículas no sedimentan visibles al microscopio Suspensiones 10 1 µ < d partículas sedimentan visibles a simple vista

3 Definición II. Disoluciones 3 Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias { Disolvente más abundante Solutos Cantidad de soluto disuelta en una cantidad dada de disolvente? Número de Avogadro: la cantidad de átomos de 1 C contenidos en 1 gramos de este elemento. Relaciona el peso o volumen de una sustancia y la cantidad de materia. N A = 6, Mol: cantidad de un sustancia que contiene N A partículas. El número de Avogadro también es el factor de conversión entre gramos y masa atómica (uma). 1g = N A uma

4 Formas de expresar la concentración II. Disoluciones 4 1.) Molaridad:.) Molalidad: Molaridad = Número de moles de soluto Volumen de disolución (l) 3.) Normalidad: Molalidad = Número de moles de soluto Masa de disolvente (Kg) Normalidad = Número de equivalentes de soluto Volumen de disolución (l)

5 Formas de expresar la concentración II. Disoluciones 5 4.) Fracción molar: Fracción molar = 5.) Porcentaje en peso: Número de moles de soluto Número total de moles en la disolución % en peso = gramos de soluto gramos de disolución 100

6 Formas de expresar la concentración II. Disoluciones 6 6.) Porcentaje en volumen: 7.) Partes por millón: % en volumen = ppm = litros de soluto litros de disolución 100 gramos de soluto gramos de disolución 106

7 Solubilidad III. Solubilidad 7 A una temperatura dada la cantidad de soluto que puede disolverse en una cantidad dada de disolvente concreto no es ilimitada. Solubilidad es la cantidad de soluto necesaria para formar una disolución saturada en una cantidad dada de soluto.

8 Solubilidad IV. Solubilidad 8 Solución saturada es aquella que está en equilibrio dinámico con un soluto no disuelto. Solución insaturada es aquella en que se ha disuelto menos soluto que el necesario para saturar la disolución. Solución sobresaturada es aquella, que en determinadas condiciones, contiene una cantidad de soluto superior a la necesaria para saturar la disolución.

9 Solubilidad IV. Solubilidad 9 Disolución de 100 gramos de glucosa en 100 ml de agua.

10 Interacciones agua soluto V. Disoluciones en agua 10 Para compuestos iónicos atracción dipolo carga iónica. Para compuestos covalentes polares atracción dipolo-dipolo.

11 Ley de Henry VI. Disoluciones de gases en líquidos 11 La concentración de un gas disuelto en un líquido (a temperatura constante) es directamente proporcional a la presión que el gas ejerce sobre la disolución con la que se encuentra en equilibrio. c g = kp g { k constante de Henry P g Presión parcial del gas La magnitud de k depende de: El gas, La salinidad (o fuerza iónica) de la disolución, Temperatura, Presión total, Unidades de P g (atm, mmhg...) y de c g (molar, molal...).

12 Ley de Henry VI. Disoluciones de gases en líquidos 1 Ejemplo: La solubilidad del N(. g) a 0 o C y 1,00 atm es de 3,54 ml por litro. T =constante: K N,agua = C P = 3,54 ml /l 1,00 atm P g = x g P 0 g { P 0 g Presión de vapor del compuesto puro P g Presión parcial del gas en equilibrio con disol. P total = P i i Disolver en un líquido una mezcla de gases cada gas se disolverá según su presión parcial.

13 Interacciones soluto-disolvente VII. Factores que afectan a la solubilidad 13 Solubilidades de gases en agua a 0 o C, con una presión del gas de 1 atm. Gas solubilidad(m) N 0, CO 1, O 1, Ar 1, Kr, Aumenta al aumentar masa molecular. Fuerzas de dispersion de London. Cl s= 0.10 M existe reacción Disolventes polares disuelven mejor solutos polares.

14 Efectos de presión VII. Factores que afectan a la solubilidad La solubilidad de un gas aumenta al aumentar la P. La solubilidad de L y S no se ve afectada. Buceadores respiran aire comprimido. El aire a P es más soluble en la sangre y los tejidos corporales. Cuando vuelve a la superficie el exceso de N (g) disuelto se desprende de los tejidos en forma de burbujas. Si asciende rápidamente el N se difunde rápido causando disbarismo. La sustitución del N por He se debe a que este es menos soluble en sangre. K He agua, T=30 O C = 3, M/atm K N agua, T=30 O C = 6, M/atm 14

15 Efectos de temperatura VII. Factores que afectan a la solubilidad 15

16 Efectos de temperatura VII. Factores que afectan a la solubilidad 16

17 Propiedades coligativas VIII. Propiedades coligativas 17 Son propiedades cuyos valores no dependen de la naturaleza química del soluto y del disolvente, sino de que dependen del número relativo de partículas del soluto y el disolvente. Requisitos: Solutos no volátiles. Disolventes volátiles. Disoluciones diluidas.

18 Presión de vapor VIII. Propiedades coligativas 18 P = P 0 χ d { χd fracción molar de disolvente P 0 P v disolvente puro

19 Descenso crioscópico VIII. Propiedades coligativas 19 P T f = K f m K f m constante crioscópica del disolvente molalidad de la disolución Ejemplos prácticos: anticonge- T f T f T lantes (etilenglicol), mezcla frigorífica (hielo/agua/sal), sal para eliminar nieve...

20 Ascenso ebulloscópico VIII. Propiedades coligativas 0 P T e = K e m T e T e T K e m constante ebulloscópica del disolvente molalidad de la disolución

21 Presión osmótica VIII. Propiedades coligativas 1 Presión osmótica: es la presión que habría que ejercer sobre una disolución para evitar la ósmosis cuando a disolución está separada del disolvente puro por una membrana semipermeable perfecta. Π = nrt V (Disoluciones diluidas ideales, no existen electrólitos) Ejemplos prácticos: procesos biológicos (glóbulos rojos), ósmosis inversa (aplicar P mayor a la P osmótica).

22 Osmósis en cascos de fibra VIII. Propiedades coligativas