El comportamiento termodinámico de las soluciones

FISICO-QUIMICA
Juan Chamorro González
Departamento de Metalurgia
Universidad de Atacama

Bibliografía
•David R. Gaskell, “Introduction to the Thermodynamics
of Materials”, Taylor & Francis, 3ª edición, 1995.
•Robert Dehoff, “Thermodynamics in Materials Science”,
McGraw-Hill, Inc. 1993, New York.
•Gurry R. y Darken L., “Physical Chemistry of Metals”,
McGraw-Hill, N.Y., 1953.
•GilbertCastellan, “Físico-Química: Problemas
Resueltos”, Fondo Educativo Interamericano, 1982.

Bibliografía
•P. Atkins, “Físico-Química”, FEI, Mexico, 1985.
•G. S. Upadhyaya, “Problemas de Termodinámica y
Cinética en Metalurgia”, Genrinis, Buenos Aires, 1979.
•Octave Levenspiel, “Ingeniería de las Reacciones
Químicas”, Reverte Ediciones, México, 1998.
•Pourbaix M., “Atlas of ElectrochemicalEquilibria in
Aqueous Solutions”, Londond, Pergamon, 1966.
•Apuntes de clases

El comportamiento
termodinámico de las
soluciones

CONTENIDO
1.- Definiciones. Formas de expresar la concentración.
2.- Concepto de disolución ideal. Ley de Raoult.
3.- Magnitudes termodinámicas de mezcla.
4.- Disoluciones binarias ideales. Diagramas P-x y T-x.
5.- Disoluciones diluidas ideales. Ley deHenry.
6.- Propiedades coligativas.

DEFINICIONES. FORMAS DE EXPRESAR
LA CONCENTRACIÓN.
Disolución: mezcla homogénea de dos o más sustancias.

Clasificación de las disoluciones
• Dependiendo de la naturaleza de la fase:
Sólida

Líquida

Gaseosa

• Dependiendo del número de componentes:
* Binaria
* Ternaria
* Cuaternaria
.
.
.
Disolvente: Componente que está presente en mayorcantidad o que determina el estado de la
materia en la que existe una disolución.
Solutos: Los restantes componentes.

Diferentes tipos de soluciones
• Una solución es una mezcla homogénea de dos o
más sustancias.
• Seis tipos de soluciones:
soluto
gas
gas
gas
líquido
sólido
sólido

solvente
gas
líquido
sólido
líquido
líquido
sólido

ejemplos
aire (O2/N2)
soda (O2/H2O)H2/Pd
CH3CH2OH/H2O
NaCl/H2O
latón (Cu/Zn)

Clasificación de las disoluciones líquidas
• Dependiendo del disolvente:

Acuosas
No acuosas

• Dependiendo del estado del soluto:
Soluto sólido

• Dependiendo
de la naturaleza
del soluto:

Soluto líquido

Soluto gaseoso

Electrolíticas: soluto se disocia en iones (ej. sal)
(conducen la corriente eléctrica)
No electrolíticas:soluto no se disocia en iones (ej. azúcar)
(no conducen la corriente eléctrica)

Ejemplos de soluciones sólidas
• El rubí es una solución sólida
de óxido de cromo en
corindon (Al2O3)
• La variedad llamada “sangre
de paloma” es una de las
gemas rojas más preciosas.
• El zafiro (menos
precioso), debe su
coloración azul al fierro
y al titanio que son
substituídos por algún
átomo dealuminio.

La descripción de una disolución implica conocer sus
componentes y sus cantidades relativas → concentración.

Formas de expresar la concentración
• Fracción molar (x)

ni
xi =
n Tot

• Representa el tanto por uno en moles de i
• Adimensional
x
• 0 ≤ Xi Σxi = 1 ∑ ; i = 1
i

• Molalidad (m)
ni
mi =
kg disolvente

• Unidades: mol×kg-1 (molal,m)
• Ventaja: No varía con T• Molaridad (M)
ni
Mi =
L disolución

• Normalidad (M)
Ni =

equivalentes (i)
L disolución

• Unidades: mol×L-1 (molar,M)
• Desventaja: Varía con T
• Ventaja: Facilidad para medir V
• Unidades: equiv×L-1 (normal,N)
• Desventaja: depende de la reacción
• Uso no recomendado

equivalentes (i) = ni × valencia

Protones transferidos en rcc. ácido-base
Electrones transferidos enrcc. redox

• Porcentaje en peso (% p/p)
masa soluto
% peso =
masa disolución

100

Partes por millón (ppm)

masa soluto
ppm =
masa disolución

10 6

El proceso de disolución a nivel molecular
•

Para la disolución se deben considerar
tres tipos de interacciones:
• Las interacciones solventesolvente
• Las interacciones soluto-soluto
• Las interaccione soluto-solvente...