Multicomponentes

´ ´ C ELINA G ONZ ALEZ · A NGEL ´ ´ NEZ · I GNACIO L OPEZ · J IM E R AFAEL N IETO

Sistemas homog´ neos multicomponentes e
24 de marzo de 2009 Cuestiones y problemas: C: 7.3, 5
subrayados y en negrita para voluntarios punto de clase

´ Indice 5
1. Introduccion ´ 1.1. Componentes puros y mezclados . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Sustancias que son mezcla . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 2. Funciones molares parciales 2.1. Propiedades de las funciones molares parciales . . . . . . . . ¯ ´ 2.2. Obtencion de zi en mezclas de 2 componentes . . . . . . . . ´ 2.2.1. Cuestion 7.3 p.138. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ 2.3. Propiedades molares parciales: aplicacion a los potenciales termodin´ micos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a 3. Potencialqu´mico ı 3.1. Potenciales termodin´ micos en sistemas multicomponentes: a formas integral y diferencial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2. Propiedades del potencial qu´mico . . . . . . . . . . . . . . . ı 4. Propiedades de mezcla ´ 4.1. Cuestion 7.5, p.139 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 3 3 3 5 5 6 6 7 8 8 9

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20

1

2

1. Introduccion ´
En este temavamos a desarrollar los conceptos necesarios para analizar ´ las mezclas en funcion de las caracter´sticas de sus componentes y de su ı ´ composicion.

1.1. 25

Componentes puros y mezclados
Intuitivamente, se podr´a pensar que las propiedades de una mezcla ı podr´an calcularse ponderando las de sus componentes puros. Aunque esı to tiene algo de cierto, veremos que no es as´, ya que al mezclarcompoı nentes se producen efectos no lineales en sus propiedades, que la media ponderada no contempla. Por ejemplo, consideremos una mezcla de c componentes. En esta mezcla, consideremos una propiedad gen´ rica Z, que podr´a ser U, V, S, etc. e ı Las propiedades espec´ficas de sus componentes puros ser´an zi . Intuitiı ı vamente, la propiedad de la mezcla ser´a Z = ∑ic=1 ni zi . Es decir: cada ı ´componente contribuir´a al total con el producto de su numero de moles ı por su propiedad espec´fica. Sin embargo, se comprueba que no es as´. ı ı Al mezclar componentes diferentes, las mol´ culas se organizan en ellos e en un orden distinto a como estaban en estado puro. Este efecto puede li´ mitarse a la geometr´a de las mol´ culas y como llenan el espacio, o estar ı e ´ relacionado con lascaracter´sticas de los enlaces entre los atomos de las ı ´ mol´ culas y la distribucion de cargas. El resultado es que el llenado de un e volumen pueda ser m´ s compacto en la mezcla que en los componentes por a separado, que las mol´ culas encuentren disposiciones de menor energ´a en e ı la mezcla que por separado, etc. ¿Cu´ nta diferencia hay entre la suma de contribuciones de componena tes puros yel valor real de una propiedad Z en la mezcla? Para ello se define la propiedad de mezcla: Sea una mezcla de c componentes. Consid´rese una propiedad gee n´rica Z y sea zi la propiedad espec´fica del componente i de la mezcla e ı en estado puro a la misma presi´ n y temperatura. Entonces Z puede o expresarse como: Z=
i =1

30

35

40

45

D EF.

∑ ni zi

c

+ ZM

50

Z M sellama propiedad de mezcla y tiene el valor necesario para que se cumpla la expresi´ n anterior. o

TAII - Termodin´mica Aplicada a la Ingenier´ Industrial - ETSI Industriales. Jos´ Guti´rrez Abascal 2, 28006 Madrid. +34913363150/3151 a ıa e e

3 Se puede deducir que Z M en general depender´ de cu´ les son los a a componentes presentes en la mezcla y tambi´ n de sus cantidades ree lativas. Comoser´a imposible tabular todas las posibles combinacioı nes de componentes y composiciones, normalmente Z M se calcula de manera aproximada aplicando modelos idealizados que se llaman modelos de mezcla.

1.2. Sustancias que son mezcla
La mayor´a de las sustancias de nuestro entorno son mezclas. Como ı ejemplos, el aire que nos rodea y el agua de mar no son sustancias puras. El aire, adem´ s de...