Termodinámica De Soluciones

Tema 5.
Termodinámica de Soluciones. Soluciones líquidas y sólidas. Medidas de concentraciones. Miscibilidad v/s inmiscibilidad. Soluciones ideales y la ley de Raoult. Soluciones reales y la ley de Henry. Actividades y coeficientes de actividad. Aplicaciones.

1. Soluciones y sustancias no puras

Si el mundo estuviese constituido por sustancias puras, con los temas 2, 3 y 4 habríamosacabado el modelo termodinámico, puesto que habríamos desarrollado un método, basado en las medidas de calor, que permitiría predecir la dirección de una reacción en unas circunstancias determinadas. Si nuestras medidas (=datos termodinámicos) fuesen exactas, y nuestro conocimiento del sistema suficiente como para definir el problema, la predicción respecto a la evolución de las reacciones siempresería correcta. Pero los datos termodinámicos no siempre son exactos y no siempre es posible obtenerlos o, aunque los datos predigan que podría ocurrir una reacción química, ésta puede no ocurrir. Se pone una vez más de manifiesto las diferencias entre el modelo termodinámico y el mundo real.


Uno de los motivos que justifican la complejidad del mundo real es que las sustancias puras sonrelativamente raras, y, hablando en términos estrictos, no existen, puesto que incluso las sustancias “puras” contienen impurezas en cantidades “trazas”. La mayoría de las sustancias naturales están compuestas de varios componentes, y el resultado se denomina solución. Por lo tanto, debemos desarrollar un mecanismo para trabajar con componentes en solución de la misma manera que ahora podemostratar con sustancias puras, y deberemos ser capaces de obtener valores numéricos para las energías libres, entalpías y entropías de los componentes en solución. Deberíamos ser capaces de predecir la evolución de reacciones que involucren soluciones, tales como la ionización de ácidos y bases, así como reacciones que involucren sólidos y gases así como componentes disueltos, tales como ladisolución o precipitación de minerales meteorizados. De este modo habremos completado nuestro modelo termodinámico.


Una solución se define como “una fase homogénea formada por una o más sustancias disueltas (solutos) en otra sustancia mayoritaria, denominada solvente”. Se pueden presentar tres tipos de soluciones:

Soluciones Gaseosas: fumarolas volcánicas
(ej. solutos: HCl+CO2+SO2 ;solvente: H2O(g))

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

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Soluciones Sólidas: corresponden a las “aleaciones”, es decir, a aquellos compuestos sólidos que no tienen composición constante.
Aleación artificial: Bronce (Cu+Sn) Aleación natural: Plagioclasas(Anortita-Albita)

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La composición de una solución tiene un efecto sobre las propiedades termodinámicas de ésta, tales como la entropía, el volumen y, de más importancia, sobre la energía libre de Gibbs (ΔG)


Minerales que forma soluciones sólidas: muy importantes en Petrología y Geoquímica ya que reflejan procesos magmáticos!!!!!



Ejemplo: serie de la plagioclasas. Forma unasolución sólida binaria con 2 extremos: Albita (NaAlSi3O8) el extremo sódico, y Anortita (CaAl2Si2O8) , el extremo cálcico.

Si la plagioclasa 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 de un soluto (Ab) disuelto enun solvente (An).





2. Medidas de concentración

Consideremos una solución que contiene un número de componentes, de modo que n1 sea el número de moles del componente 1, n2 el del componente 2, así sucesivamente. Si es una disolución acuosa, el agua será uno de los componentes y, por lo general, el componente mayoritario. Podemos utilizar diversas expresiones para describir las...