GRADO EN FARMACIA

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GRADO EN FARMACIA
María del Pilar García Santos
FÍSICA APLICADA Y FISICOQUÍMICA I
Tema 7
Equilibrio de fases en sistemas multicomponentes I
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Esquema
Tema 7. Equilibrio de fases en sistemas
multicomponentes I
7.1 Propiedades coligativas 7.1.1 Descenso de la
presión de vapor 7.1.2 Descenso
crioscópico 7.1.3 Aumento ebulloscópico 7.1.4
Presión osmótica 7.1.5 Isotonicidad 7.2
Solubilidad de sólidos en líquidos 7.3 Equilibrio
de reparto
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Tema 7. Equilibrio de fases en sist.
multicomponentes I
7.1 Propiedades coligativas
descenso de la presión de vapor, descenso
crioscópico, aumento ebulloscópico al añadir un
soluto a un disolvente
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Tema 7. Equilibrio de fases en sist. multicomp. I
7.1.1 Descenso de la presión de vapor
La presión de vapor de un componente de una
disolución viene dada por la Ley de Raoult
El valor correcto de la presión de vapor
Si consideramos el soluto no volatil, la
presión de vapor de la disolución (P) es
debida únicamente a la presencia del disolvente
P
El cambio de la presión de vapor de una
disolución respecto al disolvente puro DP
PA-PA0 (gAxA-1) PA0
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Tema 7. Equilibrio de fases en sist.
multicomponentes I
7.1.2 Descenso crioscópico
Cuando se disuelven uno o varios solutos en un
disolvente , se observa que su Tc disminuye,
tanto más cuanto mayor es la concentración de
éstos
En una disolución suficientemente diluida, se
cumple aproximadamente que
T0 ? temperatura de congelación del disolvente
puro T ? temperatura de congelación de la
disolución DTc ? descenso crioscópico Kc ?
constante crioscópica (característica de cada
disolvente) m ? molalidad
Kc (agua) 1,86 K kg mol-1
(Si hay varios solutos, suma de molalidades de
todos ellos)
Con ayuda de la Termodinámica se puede obtener
una expresión exacta
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Tema 7. Equilibrio de fases en sist.
multicomponentes I
7.1.2 Descenso crioscópico
Deducción de la expresión exacta de DTc
mediante la Termodinámica
Disolución de un soluto no electrolito relación
entre T y concentración
El disolvente se encuentra en dos fases
L
1,2
Reordenando
1
S
1 disolvente
2 soluto
Derivando respecto a la T y utilizando la
ecuación de Gibbs-Helmholtz
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Tema 7. Equilibrio de fases en sist.
multicomponentes I
7.1.2 Descenso crioscópico
Simplificaciones para obtener DTc aproximada
a) g1 ? 1
b) Desarrollo en serie de Taylor en el entorno de
x2 0 -ln x1
-ln (1-x2) x2 x22/2! si x2 es muy
pequeño, se puede truncar el desarrollo en el
primer término
c) Para una disolución diluida
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Tema 7. Equilibrio de fases en sist.
multicomponentes I
7.1.2 Descenso crioscópico
Sustituyendo
Comparando con
sólo depende del disolvente
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Tema 7. Equilibrio de fases en sist.
multicomponentes I
7.1.3 Ascenso ebulloscópico
Cuando se disuelven uno o varios solutos no
volátiles en un disolvente , se observa que su
Te aumenta
En una disolución suficientemente diluida, se
cumple aproximadamente que
T0 ? temperatura de ebullición del disolvente
puro T ? temperatura de ebullición de la
disolución DTe ? aumento ebulloscópico Ke ?
constante ebulloscópica (característica de cada
disolvente) m ? molalidad
Kc (agua) 0,513 K kg mol-1
(Si hay varios solutos, suma de molalidades de
todos ellos)
Con ayuda de la Termodinámica se puede obtener
una expresión exacta
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Tema 7. Equilibrio de fases en sist.
multicomponentes I
7.1.3 Ascenso ebulloscópico
Deducción de la expresión exacta de DTe
mediante la Termodinámica
Disolución de un soluto no electrolito relación
entre T y concentración
Tratamiento análogo al del descenso crioscópico
V
1
1,2
L
1 disolvente
2 soluto
Para una disolución suficientemente diluida
Comparando con
sólo depende del disolvente
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Tema 7. Equilibrio de fases en sist.
multicomponentes I
7.1.4 Presión osmótica
Las membranas naturales permiten el paso a su
través de diferentes sustancias, pero no todas
con la misma facilidad. Permiten el paso de agua
pero son prácticamente impermeables a muchos
solutos
Flujo de disolvente a través de una membrana
semipermeable
se conoce como presión osmótica la diferencia de
presión que se debe aplicar para evitar la
difusión neta de disolvente a través de la
membrana
La difusión es consecuencia de una diferencia de
potencial químico. A una T y P dadas m1(a) gt
m1(b), el disolvente pasa a través de la
membrana disolvente puro ? disolución.
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Tema 7. Equilibrio de fases en sist.
multicomponentes I
7.1.4 Presión osmótica
Pfeffer (finales S. XIX) primeros estudios
cuantitativos sobre la presión osmótica (P)
P ? (concentración, T)
Vant Hoff utilizó los resultados de Pfeffer y
comprobó que se ajustaban a la ecuación
c ? concentración molar de la disolución
Si se llenan en principio hasta la misma altura,
el sistema evoluciona aumentando la columna de
líquido en b y disminuyendo en a, hasta
alcanzarse una altura constante en el equilibrio
fase a disolvente
fase b disolución
donde m1(a) (T, Pa) y m1(b) (T, Pb)
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Tema 7. Equilibrio de fases en sist.
multicomponentes I
7.1.4 Presión osmótica
Teniendo en cuenta

m1(a) m1(b) - V1 P
Finalmente
Para una disolución suficientemente diluida, se
llega a la ecuación de vant Hoff.
Determinación de masas moleculares de
macromoléculas a partir de la ecuación de
vant Hoff (osmometría)
c (g/L)
representar P/cvs c y extrapolar a c 0
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Tema 7. Equilibrio de fases en sist.
multicomponentes I
7.1.5 Isotonicidad
agua destilada
los hematíes se hinchan y rompen
NaCl 0,9
células inalteradas
gota de sangre en un portaobjetos
los hematíes se arrugan y rompen
NaCl concentrada
NaCl 0,9 disolución ISOTÓNICA con el plasma
sanguíneo. Una disolución más diluida se llama
HIPOTÓNICA y una más concentrada HIPERTÓNICA
El ajuste correcto de la tonicidad es fundamental
en muchos preparados farmacéuticos fármacos
administrados por vía intravenosa, colirios, et.
Dos disoluciones con la misma presión osmótica
(isoosmóticas) no son necesariamente isotónicas
Dos disoluciones isoosmóticas son isotónicas
sólo si la membrana es impermeable a los solutos
presentes
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7.2 Solubilidad de sólidos en líquidos
Tema 7. Equilibrio fases sist. multicomponentes I
Una disolución saturada contiene la máxima
concentración posible de un determinado soluto,
a una temperatura dada
Disolución saturada cuando después de esperar el
tiempo necesario, queda soluto precipitado
equilibrio Sólido-Líquido (la fase sólida
es el soluto)
L
Tratamiento análogo al del descenso crioscópico
1,2
m2(s) m2(l) m2 RTlng2x2
2
S
1 disolvente
2 soluto
DH? ? entalpía de fusión del soluto T0 ?
temperatura de fusión del soluto
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Tema 7. Equilibrio de fases en sist.
multicomponentes I
7.3 Equilibrio de reparto
Cuando se añade un soluto a un recipiente que
contiene dos líquidos inmiscibles (o poco
miscibles), en general, se reparte entre los dos
Se tienen dos fases en equilibrio (a y b) y, por
tanto
b
2
2
a
a un disolvente
b otro disolvente
Constante o coeficiente de reparto
constante a P y T dadas
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Tema 7. Equilibrio de fases en sist.
multicomponentes I
7.3 Equilibrio de reparto
EJEMPLO Coeficientes de reparto octanol-agua de
varios antiinflamatorios no esteroideos (AINE)
Parámetro importante para un fármaco indicativo
de su capacidad para distribuirse entre una fase
acuosa y una biofase (matriz lipídica de las
biomebranas)