Sin ttulo de diapositiva

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FISICOQUIMICA
Seminario 6
POTENCIAL QUIMICO SOLUCIONES
2006
2
Propiedad o cantidad molar parcial

• Se aplica a cualquier propiedad extensiva (V, U,
  H, S, G, etc.), convirtiéndola en intensiva.

• En un sistema abierto, las propiedades
  extensivas (X) dependen de T, P y del número de
  moles de los componentes del sistema (ni).

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Volumen molar parcial
1 mol de agua
agua
etanol
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Ejemplo El volumen molar parcial de una
sustancia es la pendiente de la variación del
volumen total sobre la composición del
componente A, manteniendo constante la P, la T y
el resto de los componentes
VA ? V ? n1
P, T, n
VA - ? V ? n2
P, T, n
0
5
Energía libre de Gibbs molar parcial
En un sistema cerrado, y siendo w 0
En un sistema abierto
P y T constantes
ö
æ

mi
G
Potencial químico

ç

ç

n
ø
è
i
n
P
T
,
,
¹
i
j
6
Energía libre de Gibbs molar parcial
Potencial químico (m)

• Función termodinámica

• Propiedad intensiva

• Fuerza impulsora básica en los sistemas
  fisicoquímicos, a P y T constantes, que indica la
  espontaneidad de un proceso

?f ? ?i
? espontaneidad (P y T constantes)
? ?? ? 0
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Soluciones (1)
Una solución es un sistema líquido homogéneo
constituido por más de un componente. El
componente que se encuentra en mayor proporción
se denomina solvente y los que están en menor
proporción se llaman solutos.
Ideales
Soluciones
Infinitamente diluidas 1-10 mM gases (O2, N2) e
iones (Ley de Debye-Hückel)
Reales 0.1-10 M
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Soluciones (2) Soluciones ideales
1) Las interacciones moleculares solutosolvente
son de igual magnitud a las solventesolvente y
las solutosoluto
2) Todos sus componentes (soluto y solvente)
cumplen la Ley de Raoult en todo el intervalo de
concentraciones
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Soluciones (3)
Ley de Raoult La presión parcial de vapor de un
componente en una solución, es proporcional a su
fracción molar. Pi ? Xi
Pi ? Xi
Pi k Xi
Xi 1 Pi Pi?
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Soluciones (4) Cálculo de ? para soluto y
solvente de soluciones ideales
?i (solución) ?i (vapor)
?i (solución) ?º RT ln Pi
Según Raoult Pi Pi? . Xi
?i (solución) ?º RT ln (Pi? . Xi)
?i (solución) ?º RT ln Pi? RT ln Xi
Permite calcular el ?soluto y el ?solvente, si la
solución se comporta como solución ideal
A una P y T, la Pi? es un valor definido
?i (solución) ?i? RT ln Xi
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Soluciones (5) Soluciones infinitamente diluidas
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Soluciones (6)
Cálculo de ? para soluto y solvente de soluciones
reales
?i ?io RT ln ai
Solución infinitamente diluida
SOLUTO
SOLVENTE
?A ?A? RT ln XA
?B ?Bo RT ln mB
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Estados estándar
SOLUTO
SOLVENTE
?B ?Bo RT ln mB
?A ?A? RT ln XA
Líquido puro Pº (1 atm ó 101 kPa) Obedece la Ley
de Raoult
Solución 1 molal Pº (1 atm ó 101 kPa) Obedece la
Ley de Henry
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Descenso de la Presión de Vapor
PA
Ley de Raoult
PA PA? XA
PA PA? (1 XB)
PA PA? PA? XB
PA? - PA PA? XB
?PA PA? XB
DPA para H2O 45 Pa/(mol.l-1) a 298 K
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Propiedades Coligativas

• Propiedades físicas, las cuales son
  proporcionales a la concentración (número) de
  partículas (moléculas o iones) de soluto,
  independientemente de su naturaleza

• La característica común es la reducción del
  potencial químico del solvente por la presencia
  del soluto

1. Ascenso ebulloscópico 2. Descenso crioscópico
3. Presión osmótica
Propiedades Coligativas
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Ascenso Ebulloscópico
Vapor
Líquido
ke constante molal de ascenso ebulloscópico
para H2O 0.51 K/(mol.l-1)
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Propiedades Coligativas

• Propiedades físicas, las cuales son
  proporcionales a la concentración (número) de
  partículas (moléculas o iones) de soluto,
  independientemente de su naturaleza

• La característica común es la reducción del
  potencial químico del solvente por la presencia
  del soluto

1. Ascenso ebulloscópico 2. Descenso crioscópico
3. Presión osmótica
Propiedades Coligativas
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Descenso Crioscópico
Sólido
Líquido
kf constante molal de descenso crioscópico
para H2O 1.86 K/(mol.l-1)
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Propiedades Coligativas

• Propiedades físicas, las cuales son
  proporcionales a la concentración (número) de
  partículas (moléculas o iones) de soluto,
  independientemente de su naturaleza

• La característica común es la reducción del
  potencial químico del solvente por la presencia
  del soluto

1. Ascenso ebulloscópico 2. Descenso crioscópico
3. Presión osmótica
Propiedades Coligativas
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Presión Osmótica
2
1
agua
agua

i c
T
R
?
P 24.5 atm/(mol.l-1) a 298 K
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Factor i de Vant Hoff
Es el número de especies químicas (partículas)
obtenidas en la solución por molécula de soluto
Partículas activas i . Concentración
Osmolaridad i. Molaridad
i 1 El soluto no sufre modificaciones (Ej.
urea)
i gt 1 El soluto sufre disociación molecular
(NaCl, i 2 CaCl2, i 3)
i lt 1 El soluto sufre polimerización,
agregación molecular
300 mM manitol 300 mOsmoles/l son
soluciones 150 mM KCl 300 mOsmoles/l
iso-osmóticas
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• Para un compuesto individual

m
m
o
m
RT
ln
i
Para soluciones infinitamente diluidas

• Para un ión individual en un campo eléctrico

z carga del ión F Faraday (96500
c/mol) ? potencial eléctrico
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Para un ión individual que se mueve de un
compartimiento 1 a un compartimiento 2 entre los
cuales hay una diferencia de potencial (ej.
membrana biológica)
?? diferencia de potencial entre ambos
compartimentos
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Potencial electroquímico Mitocondria
Lehninger, Principles of Biochemistry, 3 ed,
2000
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Potencial electroquímico Bomba Na-K
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(No Transcript)
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Potencial electroquímico Impulso nervioso
Nae 149 mM
Nai 32 mM