UNCUYO – FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Cát. de Química General e Inorgánica
EQUILIBRIO ENTRE FASES SISTEMAS DE DOS COMPONENTES
2da PARTE
INTRODUCCIÓN Efecto de las condiciones externas (P,T) sobre el equilibrio entre fases. Propiedades termodinámicas afectadas: y S. También Sirven cuando hay más de un componente. Sistema en reposo: sustancias y fases en equilibrio. Sistemas más simples: de dos componentes. Dos líquidos: totalmente miscibles o parcialmente miscibles. Pueden formar una fase, dos fases o más. Un sólido y un líquido. Aplicación: modificar la concentración, aislar ó separar alguno de los componentes por métodos físicos ó mecánicos (destilación, decantación o cristalización).
Multicomponentes: aplicación en la ind. petrolera.
MEZCLAS LÍQUIDAS BINARIAS LÍQUIDOS MISCIBLES
DESCRIPCIÓN TERMODINÁMICA DE LAS MEZCLAS MAGNITUDES MOLARES PARCIALES VOLUMEN MOLAR: Sustancia pura
• V molar gas > V molar líquido > V molar sólido. • El agua es una excepción V molar líquido < V molar sólido El volumen molar del agua: V 18cm3 / mol
V nV
VOLUMEN MOLAR PARCIAL: Mezcla de sustancias
¿Cuánto aumenta el volumen si agrego un mol de H2O a un cantidad enorme de etanol?
Aumentará en 14 cm3
VTotal naguaVagua nolVol
Es el volumen molar parcial del agua en etanol puro
En una mezcla:
VOLUMEN MOLAR PARCIAL
•Es el cambio de volumen por mol de A agregado a un gran volumen de B. •Es la contribución que hace un componente de una mezcla al volumen total de la mezcla. “Los volúmenes molares parciales de los componentes de una mezcla varían con la composición” Cambio en el entorno molecular y las fuerzas que actúan entre las moléculas
En una mezcla: VOLUMEN MOLAR PARCIAL
V VA n A P,T,nB
Si modificamos la composición de la solución agregando dnA de A y dnB de B:
dV VA dnA VBdnB Conocidos los valores molares parciales de cada componente se puede calcular el volumen total de la mezcla.
Vmez VAnA VBnB V Son siempre >0 VA Pueden ser >0 ó P1*, TV2* < TV1*
Estos diagramas son muy útiles para observar la separación de dos líquidos que formen una disolución ideal
a. Existe una sola fase: vapor y=0,4 b. Líquido y Vapor Composición de las fases: y = 0.4; x=0.25 c. Existen dos fases: Líquido y Vapor Composición de las fases: x = 0.35; y=0.55 d. Existen dos fases: Líquido y Vapor Composición de las fases: x = 0.4; y=0.6 e. Existe una sola fase: Líquido Composición de las fases: x = 0.4 Isopleta: «igual abundancia» Línea de conexión
Destilación
T1 T2 T3
T4
Nicaragua Sugar Estates Limited
Destilación: Una vez que el mosto ha sido fermentado por la acción de la levadura, éste es enviado hacia las columnas de destilación para extraer el alcohol (separarlo del mosto).
Los diagramas líquido-gas de las disoluciones no ideales son mucho más complejos. Encontrándose mínimos o máximos. Azeótropos («ebullición sin cambio»)
No se pueden separar
Relaciones presión-composición y temperatura-composición en disoluciones no ideales En general, las disoluciones no se comportan como disoluciones ideales, solo en el caso en que la fracción molar del disolvente tienda a uno, disolución diluida ideal, su comportamiento se puede asemejar al de una disolución ideal.
En el caso de disoluciones no ideales el potencial químico es:
i RT ln ai 0 i
Actividad=concentración efectiva
Valores de la actividad a = P/P0 en el caso de gases ideales , siendo P0 = 1bar a = Pi en el caso de gases ideales en una mezcla a = 1 en el caso de sólidos o líquidos puros, ya que por definición μi=μi0 a = χi en el caso de disoluciones ideales a = γi χi en el caso de disoluciones reales; el coeficiente de actividad, γi es una medida de la discrepancia del comportamiento de la sustancia i respecto a la idealidad.
“No se mezclan en todas las proporciones a cualquier temperatura” Diagrama de fase líquido - líquido
Tcs: temperatura crítica superior de disolución (Tmáx de cosolubilidad)
Diagramas de fase líquido - líquido
A – Temperatura crítica inferior de disolución. Ej: agua y trietilamina B – Temperatura crítica superior de disolución. Ej: agua y fenol C – Temperatura crítica inferior y superior de disolución. Ej: agua y nicotina
DIAGRAMA DE FASE LÍQUIDO-SÓLIDO
e: Eutéctico: composición y temperatura a la cual el sólido y líquido tienen la misma composición
