quÍmica aplicada sistemas dispersos ingeniería técnica naval

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Sistemas dispersos QUÍMICA APLICADA . TEMA 5 Ingeniería Técnica Naval 1 I. Introducción ........................... 2 II. Disoluciones .......................... 3 III. Solubilidad ........................... 7 IV. Solubilidad ........................... 8 V. Disoluciones en agua ................ 10 VI. Disoluciones de gases en líquidos ...11 VII. Factores que afectan a la solubilidad13 VIII. Propiedades coligativas ............ 17 Profesores: Beatriz Miguel Hernández y Gerardo León Albert. UPCT

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Page 1: QUÍMICA APLICADA Sistemas dispersos Ingeniería Técnica Naval

Sistemas dispersosQUÍMICA APLICADA. TEMA 5

Ingeniería Técnica Naval 1

I. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

II. Disoluciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

III. Solubilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

IV. Solubilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

V. Disoluciones en agua . . . . . . . . . . . . . . . . 10

VI. Disoluciones de gases en líquidos. . .11

VII. Factores que afectan a la solubilidad13

VIII. Propiedades coligativas . . . . . . . . . . . .17

Profesores: Beatriz Miguel Hernández y Gerardo León Albert. UPCT

Page 2: QUÍMICA APLICADA Sistemas dispersos Ingeniería Técnica Naval

DefinicionesSISTEMAS DISPERSOS

I. Introducción

2

Mezclas

Homogéneas (soluciones)

{Agua/azúcaraire, gasolina , latón ....

Heterogéneas

Sistemas dispersos:Partículas de una sustancia partículas de otra sustancia

(fase dispersa) (fase dispersante)Clasificación de sistemas dispersos:Dis. verdaderas d < 10−3µ partículas no sedimentan

no visibles al microscopioDis. coloidales 10−3µ < d < 10−1µ partículas no sedimentan

visibles al microscopioSuspensiones 10−1µ < d partículas sedimentan

visibles a simple vista

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Page 3: QUÍMICA APLICADA Sistemas dispersos Ingeniería Técnica Naval

DefiniciónSISTEMAS DISPERSOS

II. Disoluciones

3

Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias{Disolvente⇒más abundanteSolutos

¿Cantidad de soluto disuelta en una cantidad dada de disolvente?

Número de Avogadro: la cantidad de átomos de 12C contenidos

en 12 gramos de este elemento. Relaciona el peso o volumen

de una sustancia y la cantidad de materia.

NA = 6,02214199 1023

Mol: cantidad de un sustancia que contiene NA partículas.

El número de Avogadro también es el factor de conversión entre

gramos y masa atómica (uma). 1g = NAuma

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Page 4: QUÍMICA APLICADA Sistemas dispersos Ingeniería Técnica Naval

Formas de expresar laconcentración

SISTEMAS DISPERSOS

II. Disoluciones

4

1.) Molaridad:

Molaridad =Número de moles de solutoVolumen de disolución (l)

2.) Molalidad:

Molalidad =Número de moles de soluto

Masa de disolvente (Kg)

3.) Normalidad:

Normalidad =Número de equivalentes de soluto

Volumen de disolución (l)

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Page 5: QUÍMICA APLICADA Sistemas dispersos Ingeniería Técnica Naval

Formas de expresar laconcentración

SISTEMAS DISPERSOS

II. Disoluciones

5

4.) Fracción molar:

Fracción molar =Número de moles de soluto

Número total de moles en la disolución5.) Porcentaje en peso:

% en peso =gramos de soluto

gramos de disolución100

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Page 6: QUÍMICA APLICADA Sistemas dispersos Ingeniería Técnica Naval

Formas de expresar laconcentración

SISTEMAS DISPERSOS

II. Disoluciones

6

6.) Porcentaje en volumen:

% en volumen =litros de soluto

litros de disolución100

7.) Partes por millón:

ppm =gramos de soluto

gramos de disolución106

Profesores: Beatriz Miguel Hernández y Gerardo León Albert. UPCT

Page 7: QUÍMICA APLICADA Sistemas dispersos Ingeniería Técnica Naval

SolubilidadSISTEMAS DISPERSOS

III. Solubilidad

7

A una temperatura dada la canti-

dad de soluto que puede disolverse

en una cantidad dada de disolvente

concreto no es ilimitada.

Solubilidad es la cantidad de soluto necesaria para formar una

disolución saturada en una cantidad dada de soluto.

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Page 8: QUÍMICA APLICADA Sistemas dispersos Ingeniería Técnica Naval

SolubilidadSISTEMAS DISPERSOS

IV. Solubilidad

8

Solución saturada es aquella que está en equilibrio dinámico

con un soluto no disuelto.

Solución insaturada es aquella en que se ha disuelto menos

soluto que el necesario para saturar la disolución.

Solución sobresaturada es aquella, que en determinadas condi-

ciones, contiene una cantidad de soluto superior a la necesaria

para saturar la disolución.

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Page 9: QUÍMICA APLICADA Sistemas dispersos Ingeniería Técnica Naval

SolubilidadSISTEMAS DISPERSOS

IV. Solubilidad

9

Disolución de 100 gramos de glucosa en 100 ml de agua.

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Page 10: QUÍMICA APLICADA Sistemas dispersos Ingeniería Técnica Naval

Interacciones agua solutoSISTEMAS DISPERSOS

V. Disoluciones en agua

10

Para compuestos iónicos⇒ atracción dipolo–carga iónica.

Para compuestos covalentes polares⇒ atracción dipolo-dipolo.

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Page 11: QUÍMICA APLICADA Sistemas dispersos Ingeniería Técnica Naval

Ley de HenrySISTEMAS DISPERSOS

VI. Disoluciones de ga-ses en líquidos

11

La concentración de un gas disuelto en un líquido (a temperatura

constante) es directamente proporcional a la presión que el gas ejer-

ce sobre la disolución con la que se encuentra en equilibrio.

cg = kPg

{k constante de HenryPg Presión parcial del gas

La magnitud de k depende de:

El gas,

La salinidad (o fuerza iónica) de la disolución,

Temperatura,

Presión total,

Unidades de Pg (atm, mmHg ...) y de cg (molar, molal ...).

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Page 12: QUÍMICA APLICADA Sistemas dispersos Ingeniería Técnica Naval

Ley de HenrySISTEMAS DISPERSOS

VI. Disoluciones de ga-ses en líquidos

12

Ejemplo: La solubilidad del N(.g)

a 0 oC y 1,00 atm es de 23,54ml por litro.

KN2,agua =CP

=23,54 ml /l1,00 atm

T =constante:

Pg = xgP0g

{P0

g Presión de vapor del compuesto puroPg Presión parcial del gas en equilibrio con disol.

Ptotal = ∑i

Pi

Disolver en un líquido una mezcla de gases→cada gas se disolverá

según su presión parcial.

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Page 13: QUÍMICA APLICADA Sistemas dispersos Ingeniería Técnica Naval

Interaccionessoluto-disolvente

SISTEMAS DISPERSOS

VII. Factores que afectana la solubilidad

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Solubilidades de ga-

ses en agua a 20oC,

con una presión del

gas de 1 atm.

Gas solubilidad(M)N2 0,69 10−3

CO 1,04 10−3

O2 1,38 10−3

Ar 1,50 10−3

Kr 2,79 10−3

Aumenta al aumentar masa mole-

cular.

Fuerzas de dispersion de London.

Cl2 s= 0.1202 M→existe reacción

Disolventes polares disuelven me-

jor solutos polares.

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Page 14: QUÍMICA APLICADA Sistemas dispersos Ingeniería Técnica Naval

Efectos de presiónSISTEMAS DISPERSOS

VII. Factores que afectana la solubilidad

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La solubilidad de un gas aumenta al aumentar la P.

La solubilidad de L y S no se ve afectada.

Buceadores⇒ respiran aire comprimido. El aire a ⇑ P es más

soluble en la sangre y los tejidos corporales. Cuando vuelve a

la superficie el exceso de N2(g) disuelto se desprende de los

tejidos en forma de burbujas. Si asciende rápidamente el N2 se

difunde rápido causando disbarismo. La sustitución del N2 por

He se debe a que este es menos soluble en sangre.

KHeagua, T=30OC

= 3,7 10−4 M/atm

KN2agua, T=30OC

= 6,0 10−4 M/atm

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Page 15: QUÍMICA APLICADA Sistemas dispersos Ingeniería Técnica Naval

Efectos de temperaturaSISTEMAS DISPERSOS

VII. Factores que afectana la solubilidad

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Page 16: QUÍMICA APLICADA Sistemas dispersos Ingeniería Técnica Naval

Efectos de temperaturaSISTEMAS DISPERSOS

VII. Factores que afectana la solubilidad

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Page 17: QUÍMICA APLICADA Sistemas dispersos Ingeniería Técnica Naval

Propiedades coligativasSISTEMAS DISPERSOS

VIII. Propiedades coliga-tivas

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Son propiedades cuyos valores no dependen de la naturaleza quí-

mica del soluto y del disolvente, sino de que dependen del número

relativo de partículas del soluto y el disolvente.

Requisitos:

Solutos no volátiles.

Disolventes volátiles.

Disoluciones diluidas.

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Page 18: QUÍMICA APLICADA Sistemas dispersos Ingeniería Técnica Naval

Presión de vaporSISTEMAS DISPERSOS

VIII. Propiedades coliga-tivas

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P = P0 χd

{χd⇒ fracción molar de disolventeP0⇒ Pv disolvente puro

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Page 19: QUÍMICA APLICADA Sistemas dispersos Ingeniería Técnica Naval

Descenso crioscópicoSISTEMAS DISPERSOS

VIII. Propiedades coliga-tivas

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T

P

T ′f Tf

∆Tf = K f m

K f constante

crioscópicadel disolvente

m molalidad dela disolución

Ejemplos prácticos: anticonge-

lantes (etilenglicol), mezcla fri-

gorífica (hielo/agua/sal), sal pa-

ra eliminar nieve...

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Page 20: QUÍMICA APLICADA Sistemas dispersos Ingeniería Técnica Naval

Ascenso ebulloscópicoSISTEMAS DISPERSOS

VIII. Propiedades coliga-tivas

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T

P

T ′e Te

∆Te = Kem

Ke constante

ebulloscópicadel disolvente

m molalidad dela disolución

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Page 21: QUÍMICA APLICADA Sistemas dispersos Ingeniería Técnica Naval

Presión osmóticaSISTEMAS DISPERSOS

VIII. Propiedades coliga-tivas

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y yy yyyyyy yy yy

yy y

yyy y

Presión osmótica: es la presión que habría que ejercer sobre una

disolución para evitar la ósmosis cuando a disolución está separada

del disolvente puro por una membrana semipermeable perfecta.

Π =nRT

V(Disoluciones diluidas ideales, no existen electrólitos)

Ejemplos prácticos: procesos biológicos (glóbulos rojos), ósmosis in-

versa (aplicar P mayor a la P osmótica).

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Page 22: QUÍMICA APLICADA Sistemas dispersos Ingeniería Técnica Naval

Osmósis en cascos de fibraSISTEMAS DISPERSOS

VIII. Propiedades coliga-tivas

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