Tema 2 Dispersiones (1)

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1 Tema 2 Dispersiones (1) 2.1 Velocidad de disolución Material preparado por: Licda. Victoria Chan Escuela de Química/ ITCR MATERIA:Cualquier cosa que ocupa espacio y tiene masa. Es todo lo que nos rodea. SUSTANCIA: Especie química de composición constante, definida y propiedades características. ELEMENTO:Sustanciaqueno puedesepararseen sustancias más simples por métodos químicos. Se han identificado 118 elementos. COMPUESTO:Sustanciaformadaporátomosde dos o máselementosunidosquímicamenteen proporciones definidas. Material preparado por VChan 2 MEZCLA: MEZCLA:Combinaciónde dos o mássustanciasen la cual cada una mantiene su identidad. Son de composiciónvariable. Los componentes conservan sus propiedades físicas y químicas. Se pueden separar por métodos físicos sin cambiar la identidadde 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 3 Material preparado por VChan 4 Material preparado por VChan 1

2 homogéneas heterogéneas Materia Separación por métodos físicos Compuestos Sustancias puras Separación por métodos químicos Elementos Dispersión DISPERSIÓN: N:Mezclaformadapordos o más componentes. Compuestaporunafasedispersay fasedispersante. FASE: Porción físicamente distinta de materia. FASE DISPERSA:Es la fasequese encuentraen menorcantidadde moles con respectode la totalidad de la mezcla. FASE DISPERSANTE: Es aquella que se encuentra en mayor cantidadde moles con respectode la totalidad de la mezcla. Material preparado por VChan 5 Material preparado por VChan 6 Dispersiones, clasificación Clasificación de las dispersiones: (por tamaño de la fase dispersa) Verdadera ó disolución Coloidal Mecánica, grosera o gruesa Dispersión verdadera Dispersión verdadera o disolución Mezcla homogénea Tamañode partícula<10-9 m (1nm) Ejemplos: aleaciones, vinagre, aire (sólido, líquido, gaseoso) Fase dispersa Soluto Fase dispersante Disolvente Material preparado por VChan 7 Material preparado por VChan 8 Material preparado por VChan 2

3 Dispersión gruesa Dispersión coloidal Dispersión gruesa o suspensión Mezcla heterogénea Tamañode partículafasedispersa>10-7 m Sedimenta Se puede separar por filtración, decantación, sedimentación Dispersión coloidal Coloide(Thomas Graham, 1961, kolas : pegarse) Tamañode partículafasedispersa>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 9 Material preparado por VChan 10 Dispersión coloidal 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 TIPOS DE SISTEMAS COLOIDALES EN BASE AL ESTADO DE LAS FASES Fase dispersa Fase dispersante Sol Emulsión Espuma Tomado de ; Nombre Sol sólido s (emulsión sólida) Ejemplo Oro en agua, azufre en agua, pintura, tinta china, leche de magnesia Leche, mayonesa, agua en benceno, sangre, crema de manos Espuma de cerveza, espuma de afeitar, merengue, crema batida Rubíes y otras piedras preciosas 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. Dispersiónde la luzdebidoa la diferenciaen el índicede refracciónde la fase dispersa y la dispersante. Espuma sólidas Gel Emulsión n sólidas Aerosol sólidos Aerosol líquido Cuarzo lechoso, ópalo Gelatina, queso Piedra pómez, p lava Humo, polvo en suspensión n humos de cloruro de amonio Niebla,, neblina No es posible, los gases son solubles entre sís Material preparado por VChan 11 Material preparado por VChan 12 Material preparado por VChan 3

4 Disolución Solubilidad DISOLUCIÓN: N:Mezclahomogéneade dos o más sustancias. Compuesta por soluto y disolvente. El soluto es la sustancia presente en menor cantidad de moles y el disolventeesel quese encuentra en mayor cantidad(en moles) en una disolución. Disolución acuosa: disoluciónen la queel disolvente es agua. SOLUBILIDAD:Máximacantidadde soluto(en númerode moles o de partículas) quepuede disolverseen unacantidaddeterminadade 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. Material preparado por VChan 13 Material preparado por VChan 14 MISCIBLE:Cuandodos fluídos(líquidosy gases) son solubles entre sí en todas proporciones. INMISCIBLE:Cuandodos líquidoso fluídosno se mezclan. SOLUBLE E INSOLUBLE, son términos más generalesy se aplicana cualquierestadode agregación. PROCESO DE DISOLUCION (Chang, 2007, sección 12.2 y Brown et al, 2007, sección 13.1) 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 15 Material preparado por VChan 16 Material preparado por VChan 4

5 PROCESO DE DISOLUCION Tomado del Chang,R., 2007, pp 505 Disolvente Etapa 1 Etapa 2 Soluto Solvatación: Procesoen el cualel soluto(ióno molécula) esrodeadopormoléculasde disolvente, distribuidas de una forma específica. Hidratación: Si se usa como disolvente al agua. Etapa 1:Separación de las partículas de disolvente Etapa 2: Separación de las partículas de soluto Etapa 3: Solvatación Etapa 3 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) El procesode disoluciónse consideraun proceso físicosiocurreunasolvatacióne hidratacióny un proceso químico si ocurre una ionización. Disolución Material preparado por VChan 17 Material preparado por VChan 18 Si la atraccións-d esmásfuertequela atraccións-s ód-d, el procesode disolución esfavorable o exotérmico( H dn < 0). Los procesos exotémicos son espontáneos. Si la atraccións-d esmásdébilquela atracción S-S ód-d; el procesode disoluciónes endotérmico( H dn > 0). El procesode disoluciónestáregidopordos 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 19 Material preparado por VChan 20 Material preparado por VChan 5

6 El factor aleatoriojustificael porquéun soluto puededisolverseen un disolventeaúnsila atracción entre sus propias partículas es más fuerte que la atracción S-D (proceso de disolución endotérmico). Al mezclarlaspartículasde solutoy disolventese produce un aumento en el desorden o entropía. El aumentoen el desordendel sistemafavorecela solubilidad de una sustancia. Porlo general: En un procesode disoluciónendotérmico, un aumentode temperaturaaumentala solubilidadde la sustancia en un determinado disolvente. En un procesoexotérmicoun aumentode temperatura disminuye la solubilidad. Material preparado por VChan 21 Material preparado por VChan 22 Depende de: VELOCIDAD DE DISOLUCIÓN 1. La agitación. 2. El gradode subdivisión. 3. La temperatura. 4. La presiónen el casode los gases. Velocidad de disolución La velocidad de disolución aumenta con: 1. La agitaciónyaquehabrámayor contactoentre las partículas de soluto y de disolvente. 2. Un aumentoen el gradode subdivisiónde las partículas sólidas o líquidas(ésta última por aspersiónporej), puestoquese aumentala superficie de contacto y habrá mayor exposición de partículas S-D. Material preparado por VChan 23 Material preparado por VChan 24 Material preparado por VChan 6

7 Velocidad de disolución 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. (2009). QuímicaLa CienciaCentral (11a ed.) México: Pearson Educación. (pp. 4-12, , ). Chang, R. (2007). Química(9a ed.) México: McGraw Hill.(pp , , , ). Anónimo. (n.d).coloide. Obtenidael 30 de enerode 2010, de Departamentode Ciencias, Universidad IberoamericanaMéxico. Obtenida el 30 de enero de 2010, de Material preparado por VChan 25 Material preparado por VChan 26 Material preparado por VChan 7