TENSIN SUPERFICIAL DE UNA SUPERFICIE ELECTROLTICA CONCENTRADA

TENSIN SUPERFICIAL DE UNA SUPERFICIE ELECTROLTICA CONCENTRADA

CONCEPTOS CLAVES

Se llamansoluciones electrolticasa todas aquellas en las que el soluto se encuentra disuelto en el solvente formandoiones.

La conduccin de electricidad al aplicar un campo elctrico se debe al movimiento de los iones en disolucin, los cuales transfieren los electrones a la superficie de los electrodos para completar el paso de corriente.

Solucin Electroltica

SERIE DE HOFMEISTERClasificacin de iones en orden de su habilidad para precipitar (salt out) o solubilizar (salt in) aadiendo sal las protenas. Esta capacidad fue estudiada en principio por Franz Hofmeister, quien descubri una que serie de sales tiene efectos consistentes en la solubilidad de protenas y en la estabilidad de su estructura.

ADSORCINAcumulacin de una sustancia en una determinada superficie interfacial entre dos fasesFISISORCINQUIMISORCINEs la forma ms simple de adsorcin, y es debida a fuerzas dbiles atractivasOcurre cuando un enlace qumico se forma, definido como un intercambio de electrones.Es de inters formidable, ya que con el estudio de la adsorcin de iones de soluciones concentradas, exploraremos teoras cuantitativas del efecto Hofmeister, o las propiedades interfaciales de salmueras. INTRODUCCIN

LA TENSIN SUPERFICIAL El rango de validez de los modelos modernos est limitado a concentraciones bajas e intermedias.En los modelos actuales se desprecian los efectos msicos, cmo el coeficiente de actividad msica , la permisividad dielctrica y la densidad msicas En soluciones electrolticas acuosas inorgnicas en una concentracin dada c, sigue la serie de Hofmeister Depende de los efectos msicos y por supuesto de la concentracin cPara explorar la tensin superficial en soluciones ms concentradas, se desarrollar un anlisis detallado de las consecuencias de los efectos msicos y limitado solo por las fuerzas de imagen e hidratacin.

MODELOS DE ADSORCION DE IONESPara soluciones diluidas:

Su rango de validez es limitado por la concentracin molar de 10 mM, donde su tensin superficial incrementa en 0,2 mN/m.Fue obtenida usando la ecuacin de adsorcin de un in con respecto a la superficie e integrndola en la isoterma de Gibbs.

LEY LIMITANTE DE ONSAGER SAMARAS

Es una extensin del modelo de la teora de Onsager Samaras, en la cual se introduce un in de capa libre en la interface, cuya anchura es Ri.

Donde fs es: MODELO DE SCHMUTZER

Ahora se asume que un in disuelto est siempre cubierto por una ltima capa de molculas de agua. Adems, se tiene en cuenta el hecho de que para la mayora de electrolitos, los dos iones tienen un radio desigual R- y R+, por lo tanto se toman en cuenta los conceptos de capa de adsorcin y capa difusa.

En la capa de adsorcin, la adsorcin de los dos iones () ser:

Las adsorciones de los iones no son iguales, entonces la densidad de carga superficial ser:

Para compensar esta densidad de carga, se usan los iones en la capa difusa. Su potencial y concentracin linealizable siguen la teora linear de la capa difusa y son halladas por:

El potencial electrosttico permitir hallar la adsorcin de iones en la capa difusa, insertando en la definicin de Gibbs sobre la adsorcin.

La adsorcin total del in ser entonces la suma de las adsorciones especficas de cada in.

En soluciones concentradas, la variacin de la superficie equimolecular de Gibbs tiene una gran influencia en el efecto de la tensin superficial y esta no es la misma que la superficie z=0 (coincide en soluciones diluidas).

Se define entonces la tensin superficial mediante la isoterma de Gibbs en z=0 MODELO DE SCHMUTZER PARA SOLUCIONES CONCENTRADAS

Se calculan la adsorcin y diferencial del potencial qumico del agua. En el caso de la adsorcin, primero se calcula la concentracin del agua en funcin de z, asumiendo una dependencia linear con la densidad:

Entonces, la concentracin del agua ser:

La adsorcin del agua ser:

Para encontrar el diferencial del potencial qumico del agua, se basa en la relacin Gibbs Dunham:

Con la adsorcin del agua y su diferencia de potencial qumico, se reemplaza en la ecuacin original de tensin superficial:

Para la adsorcin en la superficie equimolecular de Gibbs, basndose en la adsorcin en la superficie z=0 ser:

Al reemplazar la adsorcin en la superficie equimolecular de Gibbs en la ecuacin de la tensin superficial y al integrarla; se tendr:

En resumen:

El modelo de Schmutzer posee varias limitaciones: 1.Posee un potencial de interaccin in superficie simplificado2.Se basa en un modelo de medio continuo3.La correlacin in in se toma implcitamente.

Debido a esto se compara con los datos experimentales posteriormente explicados.

Comparacin con los datos experimentales

Utilizaron esta regla para definir y determinar una constante de adsorcin de un solo ion con relacin a un estndar de iones (Na + por cationes y para aniones).

Encontr resultados similares, pero se utiliza la constante basada en molaridadMarcus

Los datos iniciales y el clculo de la adsorcin

COMPARACION DE LA TENSIN SUPERFICIAL EXPERIMENTAL CON EL MODELO DE SCHMUTZER PARA LA ADSORCIN DE ELECTRLITOSConcentraciones bajas e intermedias (Cm= 0-1 mol/kg)Cm (mol/kg)= 0,2 ( mN/m)= 0.25

Cm( mol/kg)= 1 (mN/m)= 1,5Cm( mol/kg)= 1 (mN/m)= 1,5Altas concentraciones ( Cm= 4-5 mol/kg)

CM(M)= 4-5i (n/m^-2)= 4-5

Cm( mol/kg)= 1 (mN/m)= 1,5CM( M)= 0-1 (mN/m)= 0-1Conclusiones