Soluciones ideales

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GL42A, MReich

Termodinámica de Soluciones 1. Soluciones
Una solución se define como “una fase homogénea formada por una o más sustancias disueltas (solutos) en otra sustancia mayoritaria, denominada solvente”. 3 tipos:
• Soluciones Gaseosas: fumarolas volcánicas (ej. solutos: HCl+CO2+SO2 ; solvente: H2O(g))



Soluciones Líquidas:

fluidos hidrotermales (aguas termales) (solutos: K+,Ca2+, Cl-, CO32-, SO42- ; solvente: H2O(l))



Soluciones Sólidas:

corresponden a las “aleaciones”, es decir, a aquellos compuestos sólidos que no tienen composición constante. Aleación natural: Plagioclasas (Anortita-Albita)

Aleación artificial: Bronce (Cu+Sn)

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La composición de una solución tiene un efecto sobre las propiedades termodinámicas de ésta, tales como laentropía, el volumen y, de más importancia, sobre la energía libre de Gibbs (delta G) Minerales que forma soluciones sólidas: muy importantes en Petrología y Geoquímica ya que reflejan procesos magmáticos!!!!!



Ejemplo: serie de la plagioclasas. Forma una solución sólida binaria con 2 extremos: Albita (NaAlSi3O8) el extremo sódico, y Anortita (CaAl2Si2O8) , el extremo cálcico. Si laplagioclasa tiene composición An50Ab50, tenemos que es una aleación caracterizada por un mismo número de moléculas de Ab y An en la estructura cristalina. Si uno de los 2 extremos prima sobre el otro (ej. An70Ab30), entonces podemos hablar e un soluto (Ab) disuelto en un solvente (An).

SiO4

AlO4

Na, Ca

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2. Medidas de concentración
2.1 Molaridad
Esta medida de concentraciónse utiliza principalmente para soluciones líquidas, expresa el número de moles de una sustancia disuelta (n) en 1 litro de solución (no un litro de solvente puro!): M = n/V Esta medida es útil en laboratorio, pero tiene la desventaja de ser dependiente de la temperatura y la presión.

2.2 Molalidad
La molalidad (m) de un componente en solución corresponde al número de moles de dicho componente(n) respecto de 1[kg] de solvente puro [moles/kg]: m = n/m La molalidad se usa con frecuencia en Termodinámica, ya que es independiente de la temperatura y la presión de la solución.

2.3 Fracción molar
La variación composicional de una solución o fase puede ser expresada en términos del número de moles de cada especie disuelta, respecto del total de moles presentes. Este parámetro se denominafracción molar (X): Xi = ni/Σn donde Xi expresa la fracción molar del componente “i”, para la solución o fase en cuestión y Σn = (n1 + n1 + ... + nj). La suma de fracciones molares presentes en solución debe ser igual a 1. Para “j” cantidad de especies, tenemos que:

ΣX i = 1

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La fracción molar es muy utilizada en Termodinámica, sobre todo en consideraciones teóricas y parasoluciones sólidas y gaseosas. Sin embargo, es poco conveniente para soluciones líquidas. Aparte de usarse como medida de concentración sensu stricto, la fracción molar se utiliza para expresar la proporción de un componente en una fase. Tomaremos como ejemplo la dolomita, de fórmula CaMg[CO3]2; queremos calcular la fracción molar de CaO, MgO y CO2, que representan un 30.4, 21.7 y 47.9% de lamolécula, respectivamente. En 100 grs de dolomita, tenemos: mCaO = 30.4 [gr] mMgO = 21.7 [gr] mCO2 = 47.9 [gr] Entonces, el número de moles de cada especie será: MCaO = 56.08 [gr/mol] MMgO = 40.32 [gr/mol] MCO2 = 44.01 [gr/mol] n = m/M

nCaO = 0.542 [mol] nMgO = 0.538 [mol] nCO2 = 1.088 [mol] 2.168 [mol] La fracción molar para cada componente será entonces: XCaO = 0.250 XMgO = 0.248 XCO2 = 0.5021.000 Podemos notar que las fracciones molares de CaO y MgO son casi idénticas, lo que ratifica que en la estructura de la dolomita la relación Ca:Mg = 1:1. Esto indica que el Ca2+ está presente en igual proporción que el Mg2+.

2.4 Partes por millón
Otra medida de concentración alternativa, usada principalmente en geoquímica, corresponde al número de gramos de un componente en un millón de...
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