Cálculo De Actividades Revisado

Cálculo de actividades en
disoluciones acuosas de electrolitos
fuertes

Apellidos, nombre
Departamento
Centro

Muñoz Portero, María José (mjmunoz@iqn.upv.es)
Ingeniería Química y Nuclear
Escuela Técnica Superior de Ingenieros
Industriales

1 Resumen de las ideas clave
En este artículo vamos a aprender cómo se realiza el cálculo de actividades en
disoluciones acuosas de electrolitos fuertes. Enprimer lugar, veremos el cálculo de
la actividad del electrolito y en segundo lugar, veremos el cálculo de la actividad
del agua. Dichos cálculos los vamos a realizar de acuerdo con el método
propuesto por Meissner y Kusik, poniendo como ejemplo el caso de las disoluciones
concentradas de LiBr en agua. Todo ello lo veremos a través de ejemplos prácticos
para facilitar el aprendizaje de losconceptos básicos descritos en el presente
documento.

2 Objetivos
Una vez que el alumno se lea con detenimiento este documento, será capaz de:
ƒ

Calcular la actividad de electrolitos fuertes en disoluciones acuosas.

ƒ

Calcular la actividad del agua en disoluciones de electrolitos fuertes.

3 Introducción
¿Cómo se calculan las actividades en disoluciones acuosas de electrolitos fuertes?
En estedocumento vamos a ver como se calculan las actividades tanto del
electrolito como del agua en disoluciones acuosas de electrolitos fuertes. Estos
datos pueden ser útiles por ejemplo para el cálculo de las condiciones de equilibrio
de las reacciones necesarias para la construcción de los diagramas de Pourbaix
(diagramas potencial-pH), los cuales fueron descritos en un trabajo previo [1]. Los
diagramas dePourbaix son una herramienta muy útil en el campo de la corrosión,
ya que definen las regiones de estabilidad termodinámica de un metal, el
electrolito (normalmente agua) y los compuestos relacionados, por ejemplo,
óxidos, hidróxidos e hidruros.

4 Desarrollo
4.1 Definición de actividad
La actividad del un electrolito en disolución acuosa (aelectrolito) viene dada por la
ecuación 1:

a electrolito=

m electrolito
m

o

γ

o

Ecuación 1. Cálculo de la actividad de un electrolito en disolución acuosa.

donde melectrolito es la molalidad del electrolito (mol de electrolito/kg de agua),
m o es la molalidad estándar ( m o = 1 mol de electrolito/kg de agua) y γ

o

es el
coeficiente de actividad iónico medio del electrolito en disolución, el cual
depende de la molalidad y de la temperatura dela disolución.
De acuerdo con la ecuación 1, la actividad es adimensional. El estado estándar se
define como “un estado hipotético de molalidad unitaria, en el que la disolución se
comporta idealmente”. A molalidades bajas la disolución se acerca a la idealidad
(en el sentido de cumplir la ley de Henry) y, por tanto, la actividad tiende hacia
melectrolito
a medida que melectrolito se acerca acero. Así pues, el coeficiente de
mo
actividad γ
γ

o

o

se acerca a la unidad a molalidades bajas, es decir:

→1 y

a electrolit o →

m electrolit o
m

o

a medida que

m electrolit o → 0

El cálculo de las actividades en disoluciones acuosas de electrolitos fuertes
generalmente ha sido difícil por falta de datos de coeficientes de actividad. La
ecuación de Debye-Hückel para la predicción de talescoeficientes de actividad
desafortunadamente sólo se aplica en disoluciones diluidas, estando las
concentraciones bastante por debajo de aquellas de interés industrial. Meissner y
Kusik [2-6] han desarrollado un modelo que permite el cálculo de los coeficientes
de actividad de electrolitos fuertes, como son por ejemplo, las disoluciones
concentradas de bromuro de litio (LiBr) en agua utilizadas enel interior de las
máquinas de absorción que utilizan LiBr como absorbente.
A continuación, vamos a ver como se realiza el cálculo de las actividades en
disoluciones acuosas de electrolitos fuertes. En primer lugar, veremos el cálculo de
la actividad del electrolito y en segundo lugar, veremos el cálculo de la actividad
del agua. Dichos cálculos los vamos a realizar de acuerdo con el método...