QUÍMICA APLICADA Sistemas dispersos Ingeniería Técnica Naval · 2012-01-24 · SISTEMAS...
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Sistemas dispersosQUÍMICA APLICADA. TEMA 5
Ingeniería Técnica Naval 1
I. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
II. Disoluciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
III. Solubilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
IV. Solubilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
V. Disoluciones en agua . . . . . . . . . . . . . . . . 10
VI. Disoluciones de gases en líquidos. . .11
VII. Factores que afectan a la solubilidad13
VIII. Propiedades coligativas . . . . . . . . . . . .17
Profesores: Beatriz Miguel Hernández y Gerardo León Albert. UPCT
DefinicionesSISTEMAS DISPERSOS
I. Introducción
2
Mezclas
Homogéneas (soluciones)
{Agua/azúcaraire, gasolina , latón ....
Heterogéneas
Sistemas dispersos:Partículas de una sustancia partículas de otra sustancia
(fase dispersa) (fase dispersante)Clasificación de sistemas dispersos:Dis. verdaderas d < 10−3µ partículas no sedimentan
no visibles al microscopioDis. coloidales 10−3µ < d < 10−1µ partículas no sedimentan
visibles al microscopioSuspensiones 10−1µ < d partículas sedimentan
visibles a simple vista
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DefiniciónSISTEMAS DISPERSOS
II. Disoluciones
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Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias{Disolvente⇒más abundanteSolutos
¿Cantidad de soluto disuelta en una cantidad dada de disolvente?
Número de Avogadro: la cantidad de átomos de 12C contenidos
en 12 gramos de este elemento. Relaciona el peso o volumen
de una sustancia y la cantidad de materia.
NA = 6,02214199 1023
Mol: cantidad de un sustancia que contiene NA partículas.
El número de Avogadro también es el factor de conversión entre
gramos y masa atómica (uma). 1g = NAuma
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Formas de expresar laconcentración
SISTEMAS DISPERSOS
II. Disoluciones
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1.) Molaridad:
Molaridad =Número de moles de solutoVolumen de disolución (l)
2.) Molalidad:
Molalidad =Número de moles de soluto
Masa de disolvente (Kg)
3.) Normalidad:
Normalidad =Número de equivalentes de soluto
Volumen de disolución (l)
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Formas de expresar laconcentración
SISTEMAS DISPERSOS
II. Disoluciones
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4.) Fracción molar:
Fracción molar =Número de moles de soluto
Número total de moles en la disolución5.) Porcentaje en peso:
% en peso =gramos de soluto
gramos de disolución100
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Formas de expresar laconcentración
SISTEMAS DISPERSOS
II. Disoluciones
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6.) Porcentaje en volumen:
% en volumen =litros de soluto
litros de disolución100
7.) Partes por millón:
ppm =gramos de soluto
gramos de disolución106
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SolubilidadSISTEMAS DISPERSOS
III. Solubilidad
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A una temperatura dada la canti-
dad 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.
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SolubilidadSISTEMAS DISPERSOS
IV. Solubilidad
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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 condi-
ciones, contiene una cantidad de soluto superior a la necesaria
para saturar la disolución.
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SolubilidadSISTEMAS DISPERSOS
IV. Solubilidad
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Disolución de 100 gramos de glucosa en 100 ml de agua.
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Interacciones agua solutoSISTEMAS DISPERSOS
V. Disoluciones en agua
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Para compuestos iónicos⇒ atracción dipolo–carga iónica.
Para compuestos covalentes polares⇒ atracción dipolo-dipolo.
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Ley de HenrySISTEMAS DISPERSOS
VI. Disoluciones de ga-ses en líquidos
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La concentración de un gas disuelto en un líquido (a temperatura
constante) es directamente proporcional a la presión que el gas ejer-
ce sobre la disolución con la que se encuentra en equilibrio.
cg = kPg
{k constante de HenryPg 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 Pg (atm, mmHg ...) y de cg (molar, molal ...).
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Ley de HenrySISTEMAS DISPERSOS
VI. Disoluciones de ga-ses en líquidos
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Ejemplo: La solubilidad del N(.g)
a 0 oC y 1,00 atm es de 23,54ml por litro.
KN2,agua =CP
=23,54 ml /l1,00 atm
T =constante:
Pg = xgP0g
{P0
g Presión de vapor del compuesto puroPg Presión parcial del gas en equilibrio con disol.
Ptotal = ∑i
Pi
Disolver en un líquido una mezcla de gases→cada gas se disolverá
según su presión parcial.
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Interaccionessoluto-disolvente
SISTEMAS DISPERSOS
VII. Factores que afectana la solubilidad
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Solubilidades de ga-
ses en agua a 20oC,
con una presión del
gas de 1 atm.
Gas solubilidad(M)N2 0,69 10−3
CO 1,04 10−3
O2 1,38 10−3
Ar 1,50 10−3
Kr 2,79 10−3
Aumenta al aumentar masa mole-
cular.
Fuerzas de dispersion de London.
Cl2 s= 0.1202 M→existe reacción
Disolventes polares disuelven me-
jor solutos polares.
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Efectos de presiónSISTEMAS DISPERSOS
VII. Factores que afectana la solubilidad
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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 N2(g) disuelto se desprende de los
tejidos en forma de burbujas. Si asciende rápidamente el N2 se
difunde rápido causando disbarismo. La sustitución del N2 por
He se debe a que este es menos soluble en sangre.
KHeagua, T=30OC
= 3,7 10−4 M/atm
KN2agua, T=30OC
= 6,0 10−4 M/atm
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Efectos de temperaturaSISTEMAS DISPERSOS
VII. Factores que afectana la solubilidad
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Efectos de temperaturaSISTEMAS DISPERSOS
VII. Factores que afectana la solubilidad
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Propiedades coligativasSISTEMAS DISPERSOS
VIII. Propiedades coliga-tivas
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Son propiedades cuyos valores no dependen de la naturaleza quí-
mica 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.
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Presión de vaporSISTEMAS DISPERSOS
VIII. Propiedades coliga-tivas
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P = P0 χd
{χd⇒ fracción molar de disolventeP0⇒ Pv disolvente puro
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Descenso crioscópicoSISTEMAS DISPERSOS
VIII. Propiedades coliga-tivas
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T
P
T ′f Tf
∆Tf = K f m
K f constante
crioscópicadel disolvente
m molalidad dela disolución
Ejemplos prácticos: anticonge-
lantes (etilenglicol), mezcla fri-
gorífica (hielo/agua/sal), sal pa-
ra eliminar nieve...
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Ascenso ebulloscópicoSISTEMAS DISPERSOS
VIII. Propiedades coliga-tivas
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T
P
T ′e Te
∆Te = Kem
Ke constante
ebulloscópicadel disolvente
m molalidad dela disolución
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Presión osmóticaSISTEMAS DISPERSOS
VIII. Propiedades coliga-tivas
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y yy yyyyyy yy yy
yy y
yyy y
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 in-
versa (aplicar P mayor a la P osmótica).
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