solubilidad de gases en liquidos

ALUMNO: CASIMIR MANUELO, WILDER

SOLUBILIDAD DE GASES EN LIQUIDOS

Entre las disoluciones de gases que presentan interés farmacéutico, se encuentran la del Ácido clorhídrico, el agua amoniacal y las preparaciones efervescentes que contienen anhídrido carbónico disuelto, el cual se mantiene en la disolución bajo presión.

La solubilidad de un gas en un líquido viene dada por la concentración del gas disuelto, cuando este se encuentra en equilibrio con el gas puro situado sobre la disolución. Esta solubilidad depende, principalmente, de la presión, la temperatura, la presencia de sales y de las reacciones químicas que algunas veces se producen entre el gas y el disolvente.

Influencia de la presión. La presencia del gas sobre la disolución debe ser tenida en cuenta en las disoluciones gaseosas, puesto que, al variar aquella, varia la solubilidad del gas disuelto que está en equilibrio con el gas sin disolver. La influencia de la presión sobre la solubilidad de un gas se expresa mediante la ley de Henry, la cual establece que en una disolución muy diluida, a temperatura constante, la concentración del gas disuelto es proporcional a la presión parcial del gas que se encuentra sobre la disolución, una vez alcanzado el equilibrio. La presión parcial del gas se obtiene restando la presion de vapor del disolvente de la presión total que existe sobre la disolucion. Si C2 es la concentracion del gas disuelto, en gramos/litro de disolvente, y p la presion parcial, en mm de Hg, del gas no disuelto, que permanece sobre la disolucion, la ley de Henry puede expresarse asi:

C2=kp [2]

Siendo k una constante de proporcionalidad característica de la disolución que se esta considerando. Aqui, la concentración se expresa, más adecuadamente, mediante la fracción molar, pero, cuando las disoluciones son muy diluidas, puede emplearse la molaridad.

La importancia de la ley de Henry para el farmacéutico se basa, en parte, en el hecho de que la solubilidad de un gas aumenta directamente con la presión del gas existente sobre la disolución y que, por el contrario, la solubilidad del gas disminuye, de modo que algunas veces el gas escapa con violencia, cuando cesa la presion del gas sobre la disolución. Este feo³meno se advierte con frecuencia en las disoluciones efervescentes cuando se quita el tapan del envase que las contiene.

Influencia de la temperatura. La temperatura ejerce también una influencia notable sobre la solubilidad de un gas en un líquido, pues cuando aumenta la temperatura disminuye la solubilidad de la mayoría de los gases, debido a la mayor tendencia que tiene el gas a expandirse. Esta propiedad de expansión, junto con el fenomeno de la presion, hacen que el farmacéutico tome precauciones al abrir los envases de disoluciones gaseosas en climas cálidos, o bajo condiciones de temperatura elevadas. Así, un recipiente que contenga una disolucion gaseosa o un líquido con una elevada presion de vapor, por ejemplo, el nitrato de etilo, antes de abrirlo debe sumergirse en hielo o en agua fría, durante algún tiempo, para reducir la temperatura y la presion del gas.

Efecto salino. Con frecuencia, los gases son liberados de las disoluciones en las que estan disueltos, introduciendo un electrolito, por ejemplo, cloruro sodico, y, algunas veces, por un no electrolito, como la sacarosa. A este fenómeno se le llama efecto salino, y puede ponerse de manifiesto añadiendo una pequeña cantidad de una sal a una

CURSO: TRATAMIENTO DE GASES PROFESOR: RUBEN RODRIGUEZ


disolucion "carbonica". Aqui, el escape de gas que se produce es debido a la atracciÃ³n que ejercen los iones de la sal o el no electrolito, altamente polar, sobre las moleculas de agua, lo cual reduce la densidad del medio acuoso que rodea a las moleculas del gas. El efecto salino también puede presentarse en las disoluciones de líquidos en líquidos y en las de sÃ³lidos en líquidos.

Influencia de las reacciones químicas. La ley de Henry se cumple correctamente en los gases que solo son ligeramente solubles y que no reaccionan, de modo alguno, con el disolvente. Pero con gases como el cloruro de hidrogeno, el amoniaco y el anhídrido carbónico, existen desviaciones de esta ley, como. Consecuencia de la reacción química que tiene lugar entre el gas y el disolvente, la cual origina, por. Regla general, un aumento de la solubilidad. Por esto, el cloruro de hidrogeno' es aproximadamente 10 000 veces más soluble en agua que el oxígeno.

Expresion de la solubilidad. La solubilidad de un gas en un líquido puede expresarse: bien mediante la constante k de la ley de Henry o bien por el coeficiente - de absorcion de Bunsen. El coeficiente de Bunsen se define como el volumen de gas, en litros (reducido a condiciones normales de 0 Â°C y 760 mm de presiÃ³n) que se disuelve en 1 litro de solvente bajo la presion parcial del gas de 1 atm, y a una temperatura determinada

[3]

en donde Vgas es el volumen del gas, en condiciones normales, disuelto en un volumen Vsolv, de disolvente a una presion parcial del gas p. Los coeficientes de Bunsen de algunos gases en agua a 0 °C y 25 C se muestran en la tabla 3. La aplicacion de la ley de Henry y el calculo de k y -Â Â se ilustran en el ejemplo que a continuacion se expone.

Gas0°C 25 °C

H2 0,0215 0,0175

N2 0,0235 0,0143

O2 0,0478 0,0283

CO2 1713 0,759

Coeficientes (-) de Bunsen para algunos gases en el agua a 0° y 25° C

SOLUBILIDAD DE GASES EN LÍQUIDOS EN EL EQUILIBRIO

Si se aplica la regla de las fases a un proceso de absorción, en el que se distinguen tres componentes, (líquido, gas soluble y gas inerte), F + L = C + 2, resultan tres grados de libertad para el sistema, o sea, que la concentración de soluto en el líquido, o su fracción molar, puede expresarse en función de tres variables convenientes, que son: la temperatura, la presión total y la presión parcial del soluto en la mezcla gaseosa: XA = f ( T, P, PA)



Normalmente, la solubilidad de un gas no se afecta sustancialmente por la presión total del sistema, si ésta se mantiene por debajo de 5 atmósferas. Sin embargo, el efecto de la temperatura es importante, de modo que la solubilidad aumenta al disminuir aquélla. Por este motivo, cuando la absorción va acompañada de un efecto calorífico, se precisan instalar refrigerantes o intercambiadores de calor en el equipo para mantener una temperatura suficientemente baja que permita obtener un grado de absorción adecuado.

Por tanto, para presiones no muy altas y fijada la temperatura, es la presión parcial del soluto en la fase gaseosa la que nos fija el grado de absorción de un gas en un líquido. La relación entre ambas magnitudes nos da las condiciones de equilibrio entre las fases líquida y gaseosa. Esta relación se obtiene a partir de los datos experimentales, existiendo tablas de presiones parciales frente a fracciones molares para muchos casos, pero para la mayoría de las disoluciones diluidas de gases, y para algunos de ellos en un gran rango de concentraciones, la relación de equilibrio está dada por la ley de Henry. Esta ley puede escribirse en la forma:

PA = H.CA, PA = H´.XA (12.1)

siendo PA la presión parcial del componente A en la fase gaseosa, H y H´ las constantes de la ley de Henry, (que dependen de T, fundamentalmente, y también de P), y CA y XA , la concentración y la fracción molar del componente en cuestión en la fase líquida.

En otros casos en los que no se cumple esta ley, pueden usarse otras ecuaciones empíricas, en las que aparecen además otros parámetros característicos para cada gas y para cada proceso

Solubilidad del benceno

Fórmula: C6H6

Aspecto y color: Líquido incoloro.

Olor: Característico

Presión de vapor: 10 k Pa 20º C

Densidad relativa de vapor (aire=1): 2.7

Solubilidad en agua: 0.18 g/ml a 25º C

Punto de ebullición: 80º C

Peso molecular: 78.1

El benceno es un compuesto no polar pues la diferencia de electronegatividad de estos dos elementos es muy poca, en cambio el agua es un compuesto muy polar, por lo cual el benceno es insoluble en ella (solo los compuestos polares son solubles en otros compuestos polares.

A pesar e ello el benceno es poco soluble en agua ello se mostrara a ontinuaion en una grafica de mezlas.



Nomenclatura:

A= AguaB= BencenoC= Acetona

Datos de Equilibrio:

Diagrama Tipo Triangulo Rectangulo:



SOLUBILIDAD DEL SO2

El dióxido de azufre es un óxido cuya fórmula molecular es SO2. Es un gas incoloro con un característico olor asfixiante. Se trata de una sustancia reductora que, con el tiempo, el contacto con el aire y la humedad, se convierte en trióxido de azufre. La velocidad de esta reacción en condiciones normales es baja.En agua se disuelve formando una disolución ácida. Puede ser concebido como el anhidruro de un hipotético ácido sulfuroso (H2SO3). Esto —en analogía a lo que pasa con el ácido carbónico— es inestable en disoluciones ácidas pero forma sales, los sulfitos y hidrogenosulfitos

Densidad del gas (1.013 bar en el punto de ebullición) : 3.049 kg/m3 Densidad del Gas (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 2.77 kg/m3 Factor de Compresibilidad (Z) (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 0.9802

Datos de solubilidad del SO2 en agua, para la preparación de la curva de equilibrio

% SO2 w/w en la solución

0,05 0,1 0,15 0,2 0,3 0,5 0,7 1,0 1,5

Presión parcial de SO2 En el gas mmHg

1,2 3,2 5,8 8,5 14,1 26 39 59 92

Para poder tratar este contaminante es necesario somprender su solubiliada la ual esta en función de la presión, temperautura y salinidad, para ello se utilizara una grafia.Para la resolución gráfica del número de etapas, debemos graficar la curva de equilibrio y la línea de operación, así como la línea de operación que representa la mínima relación líquido gas que nos daría la eficiencia deseada. Las unidades deben ser de moles de contaminante por moles de razones molares o razones de peso (moles o Kg de contaminante/moles o Kg de líquido o gas según eje). Luego calculamos el número de escalones que necesitamos, desde el punto de partida, hasta alcanzar la remonición deseada, que será el número de unidades de transferencia.


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