Fugacidad Y Actividad

INSTITUTO TECNOLOGICO DEL ESTADO DE OAXACA
DEPARTAMENTO DE QUIMICA Y BIOQUIMICA
FISICOQUÍMICA
INVESTIGACIÓN: FUGACIDAD Y ACTIVIDAD

Fugacidad y actividad
La Fugacidad es la medida del potencial químico en la forma de "presión ajustada". Está directamente relacionada con la tendencia de una sustancia de preferir una fase (líquida, sólida o gas) frente a otra. A una temperatura y presiónfijas, el agua (por ejemplo) tendrá una fugacidad diferente para cada fase. Aquella fase con la menor fugacidad será la más favorable; la sustancia minimiza entonces la Energía libre de Gibbs.

La fugacidad como criterio de equilibrio de fases.
En el equilibrio de fases en un sistema heterogéneo el potencial químico de cualquier componente i debe ser el mismo en todas las fases. La fugacidadparcial de la especie i(fi ) en una mezcla es como una pseudopresión, definida en términos del potencial químico por fi=constante*exp⁡(μiRT)
Donde la constante es dependiente de la temperatura e independiente de su valor, es demostrado por Prauznitz, Lichtenhaler y Azevedo estableciendo la ecuación:
fi (1)=fi (2)=fi (3)=Λ=fi (F)
Entonces, en equilibrio, una especie dada tiene la misma fugacidadparcial en cada fase existente. Esta ecuación, junto con las igualdades de temperatura y presión,
T(1)=T(2)=T(3)=Λ=T(F)
P(1)=P(2)=P(3)=Λ=P(F)
Prausnitz, J. M., R. N. Lichtenhaler, y E. G. Azevedo, Molecular Thermodynamics of Fluid
Phase Equilibria, 2nd ed., Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, pp 18-20 (1986)

Constituyen las condiciones necesarias para el equilibrio de fases. Para uncompuesto puro la fugacidad parcial fi se convierte en la fugacidad del componente puro fi. Para un gas ideal puro, la fugacidad es igual a la presión, y para una mezcla ideal de gases, la fugacidad parcial es igual a su presión parcial, pi=yiP. Debido a la relación tan estrecha entre la fugacidad y la presión, es conveniente definir su razón para una sustancia pura como:
ϕi=fiP
Donde ϕi es elcoeficiente de fugacidad de la especie pura, y tiene un valor de 1.0 para un gas ideal.
Para una mezcla, los coeficientes de la fugacidad parciales están definidos por
ϕiV=fivyiP (Este refiere a la fugacidad parcial para el vapor)
ϕiL=fiLxiP (Fugacidad parcial de liquido)
De tal modo que cuando se aproxima al comportamiento de una ideal, ϕiV→1.0 y ϕiL=Pis/P, donde Pis es igual ala presión de saturación de vapor.
A una temperatura dada, la razón de fugacidad parcial de un compuesto y su fugacidad definida en un estado estándar es denominada actividad. Si el estado estándar es seleccionado como uno en que las especies puras tienen la misma presión y fase que la mezcla, entonces:
ai=fifi0
Dado que en el equilibrio, el valor de fi0 es la misma para cada fase, lasustitución de la ecuación ai=fifi0 en fi (1)=fi (2)=fi (3)=Λ=fi (F) nos da otra alternativa a la condición de equilibrio:
ai(1)=ai(2)=ai(3)=Λ=ai(F)

Para una solución ideal
aiV=yi
aiL=xi
Para representar la diferencia de las actividades de las fracciones molares cuando las soluciones son no ideales, los coeficientes de actividad basados en concentraciones en fracciones molares se definen como:γiV=aiVyi
γiL=aiLxi
Para soluciones ideales γiV=1.0 γiL=1.0

Para una referencia conveniente, estas cantidades termodinámicas que son muy útiles se resumen en la siguiente tabla:
Cantidades Termodinámicas para el Equilibrio de Fases

Constantes de equilibro de Fase (Valores K).
Una razón de equilibrio es la razón de las fracciones molares de una especie presente en dos fases en elequilibrio. Para el caso de vapor-líquido, la constante es conocida como valor K o razón de equilibrio vapor-líquido:
Ki=yixi
Para equilibrio líquido vapor, se convierte en
fiv=fil
Para formar una razón de equilibrio, estas fugacidades parciales son comúnmente remplazadas por expresiones que involucran fracciones molares derivadas de las definiciones de la tabla anterior.

De las ecuaciones...