Disoluciones. Equilibrios de fase

ENSAYOS FISICOQUÍMICOS CFGS "L "Laboratorio de de Anális lisis y de de C Coontro trol de de C Caalida idad"

::

Susana  oodr!u !ue# M Maart!ne#

U.T.8 U.T.8 DISOLUCIONES. DISOLUCIONES. EQUILIBRIOS EQUILIBRIOS DE FASE FASE (2 ó 3 COMPONENTES) COMPONENTES) Disoluciones: Definición. Tipos de disoluciones. Solubilidad de sólidos en líq uidos. Variación Variación de la solubilidad con la temperatura. Disoluciones de líquidos en líquidos: ley del reparto. Disoluciones de gases gases en líquid líquidos: os: ley ley de Henry Henry.. Presi Presión ón de vapor vapor en las disolucio disoluciones nes:: ley ley de aoult aoult.. Disoluciones ideales de dos componentes vol!tiles. Disoluciones no ideales. Diagramas de equilibrio.

Disolucio!s" D!#iició Una disolu$i%n es una &e#$la 'o&o(nea) Esto es* una disolu$i%n es un siste&a &ono+ási$o $on &ás de un $o&,onente) La +ase ,uede ser s%lida* l!-uida o aseosa) .e la &ayor!a de las disolu$iones se ,uede de$ir -ue tienen un $o&,onente &ayoritario lla&ad lla&adoo disol/ disol/ent entee y uno o &ás $o&,on $o&,onent entes es &inori &inoritar tarios ios lla&ad lla&ados os soluto solutos) s) Nor&al Nor&al&en &ente te el disol/ente es un l!-uido* &ientras -ue los solutos ,ueden ser s%lidos* l!-uidos o ases) E0e&,los de solu$iones1 Soluto

.isol/ente

No&bre o ti,o

Calor de disolu$i%n ,or &ol de soluto 2345

O625

N625

Gaseosa

7

8olueno

9en$eno

Ideal

7*:

A$etona

Cloro+or&o

No ideal

;<

NaCl2s5

=6O2l5

I%ni$a

>*?

=6SO@2l5

=6O2l5

I%ni$a

;?<*>

Ti$os %! %isolucio!s Sen lo -ue a$aba&os de /er ,ode&os distinuir tres ti,os de disolu$iones1 aseosas* l!-uidas 2ideales* no ideales e i%ni$as5 y s%lidas* en +un$i%n del estado de area$i%n de la +ase) En la +or&a$i%n de alunas disolu$iones* se $ede $alor a los alrededoresB en &u$'os otros $asos el $alor se absorbe) ara eD,li$ar esto* ,ense&os -ue el ,ro$eso de disolu$i%n ,ode&os di/idirlo en tres eta,as1 ; ,ri&ero* las &ol($ulas de disol/ente deben se,arase entre s! ,ara 'a$er sitio a las &ol($ulas de soluto) Esto $onsu&irá aluna ener!a ,ara /en$er las +uer#as de atra$$i%n entre las &ol($ulas de disol/ente) Co&o $on$lusi%n* esta eta,a debe ser endot(r&i$a ; seundo* las &ol($ulas de soluto deben se,ararse ta&bi(n entre s!) Esta eta,a* ta&bi(n $onsu&e ener!a* es endot(r&i$a ; +inal&ente* ,uede i&ainarse -ue se de0e a las &ol($ulas se,aradas de soluto y disol/ente -ue se atraian entre s!) Estas atra$$iones lle/arán a un &ayor a$er$a&iento entre las &ol($ulas y debe liberarse ener!a) Esta es una eta,a eDot(r&i$a)

ENSAYOS FISICOQUÍMICOS CFGS "L "Laboratorio de de Anális lisis y de de C Coontro trol de de C Caalida idad"

::

Susana  oodr!u !ue# M Maart!ne#

La ental,!a de disolu$i%n es la su&a de las /aria$iones de ental,!a de $ada una de las tres eta,as* y de,endiendo de sus /alores relati/os* ∆=disol será ,ositi/o 2endot(r&i$o5 o neati/o 2eDot(r&i$o5)

ea&os la eD,li$a$i%n de los $alores de disolu$i%n de los e0e&,los de disolu$iones anteriores1 a5 O625 en N6251 Este es un e0e&,lo de un as disuelto en otro) 8odos los ases se disuel/en entre s! en todas las ,ro,or$iones) La ra#%n de esto es -ue el soluto y el disol/ente no intera$tan) Co&o se obser/a en la +iura >))* el ,ro$eso de dos ases disol/i(ndose &utua&ente es e-ui/alente a la eD,ansi%n de $ada as al /olu&en &ayor sin -ue 'aya intera$$i%n entre ellos) Este ,ro$eso de &e#$la es es,ontáneo) En un as* la ele/ada ener!a t(r&i$a -ue tienen las &ol($ulas las &antiene sie&,re en &o/i&iento) Este &o/i&iento ,er&ite -ue las &ol($ulas se distribuyan entre los dos re$i,ientes en una dis,osi$i%n -ue tienen la &áDi&a ,robabilidad de o$urrir 2un &ayor desorden5) En este ,ro$eso la ener!a del siste&a no 'a /ariado* s%lo lo 'a 'e$'o la +or&a de distribuirse las &ol($ulas* es de$ir -ue la entro,!a au&enta y es lo -ue deter&ina -ue el ,ro$eso sea es,ontáneo)

ure ure sa&, sa&,le less o+ to di++erent ases are in se,arate se,arate bulbs) 2botto&5 2botto&5 H'en t'e $onne$tin $onne$tin sto,$o$3 sto,$o$3 is o,ened* di++usion

ENSAYOS FISICOQUÍMICOS CFGS "Laboratorio de Análisis y de Control de Calidad"

::

Susana odr!ue# Mart!ne#

$auses t'e to ases to &iD toet'er and +or& a solution) E/en t'ou' J H soln is #ero +or t'e ,ro$ess* t'e in$reased entro,y o+ t'e solution 2t'e in$reased disorder5 /ersus t'at o+ t'e se,arate ases +a/ors solution +or&ation)

b5 8olueno en ben$eno1 Estos dos l!-uidos si&ilares se disuel/en +á$il&ente entre s!) ero este $aso no es si&ilar al de la &e#$la de ases ideales* ,or-ue en el $aso de estos l!-uidos la intera$$i%n de sus &ol($ulas es &uy +uerte) La $la/e ,ara entender esta disolu$i%n es -ue las &ol($ulas de los dos l!-uidos tienen estru$turas ele$tr%ni$as y ta&aKos si&ilares* ,or lo -ue las intera$$iones ben$eno; ben$eno* ben$eno;tolueno y tolueno;tolueno son &uy si&ilares) Co&o a,roDi&a$i%n* ,uede de$irse -ue una &ol($ula de tolueno no sabe si las &ol($ulas -ue la rodean son de tolueno o de ben$eno) or ello 'ay un $alor de disolu$i%n $asi des,re$iable* y estos dos l!-uidos se disuel/en $o&,leta&ente entre s! y se di$e -ue son &is$ibles) A este ti,o de siste&a se le lla&a disolu$i%n ideal) No eDiste ninn $a&bio de ener!a en el siste&a* y el ,ro$eso de &e#$la es es,ontáneo ra$ias al au&ento de entro,!a -ue se ,rodu$e)

$5 A$etona en $loro+or&o1 Estos dos l!-uidos no son &uy si&ilaresB la atra$$i%n &utua entre las &ol($ulas de a$etona y $loro+or&o es bastante di+erente de la atra$$i%n entre &ol($ulas iuales) Al &e#$lar a$etona y $loro+or&o se libera $alor* de &anera -ue no +or&an una disolu$i%n ideal) En este $aso* las intera$$iones entre &ol($ulas de soluto y de disol/ente liberan &ás $alor -ue el $alor absorbido ,ara se,arar las &ol($ulas de disol/ente y de soluto) Lo -ue o$urre es -ue se estable$en enla$es de 'idr%eno entre los dos ti,os de &ol($ulas* ,ero las $ondi$iones ,ara el enla$e de 'idr%eno no se dan en $ada uno de los l!-uidos ,uros ,or se,arado )


::?

Susana odr!ue# Mart!ne#

En alunos $asos* $uando las &ol($ulas de dos l!-uidos tienen intera$$iones &uy di+erentes* ,uede o$urrir -ue no sean $o&,leta&ente &is$ibles) or e0e&,lo* el aua y la a$etona son $o&,leta&ente &is$ibles* ,ero el aua y el $loro+or&o no lo son) La ,ro,iedad de los l!-uidos -ue $ara$teri#a la intera$$i%n disol/ente;soluto se lla&a ,olaridad) La ,olaridad &ide la ,e-ueKa se,ara$i%n de $aras ,ositi/as y neati/as de las &ol($ulas) El aua es &uy ,olar* la a$etona tiene un /alor inter&edio de ,olaridad y el $loro+or&o es &u$'o &enos ,olar -ue la a$etona) .e esta +or&a* se&e0ante disuel/e a se&e0ante lo $ual -uiere de$ir -ue l!-uidos de &uy distinta ,olaridad son in&is$ibles)

d5 NaCl2s5 en = 6O2l51 El $loruro de sodio es un $o&,uesto i%ni$o +or&ado ,or iones Na  y Cl;) Cuando se disuel/e NaCl en aua* estos iones intera$tan $on las &ol($ulas de aua y se se,aran) La intera$$i%n $on aua es &uy rande en el $aso de iones $on $ara ,ositi/a* resultando los iones Na



rodeados ,or seis &ol($ulas de aua +uerte&ente enla#adas) .e los iones rodeados ,or &ol($ulas de aua +uerte&ente enla#adas se di$e -ue están 'idratados) La ener!a dis&inuye $uando los iones se en$uentran 'idratados) Cuanto &ayor es la ener!a de 'idrata$i%n $o&,arada $on la ener!a ne$esaria ,ara se,arar los iones a ,artir del $ristal i%ni$o* será &ás ,robable -ue el s%lido i%ni$o se disuel/a en aua) En el $aso del $loruro de sodio* el ,ro$eso de disolu$i%n es endot(r&i$o* sin e&baro es es,ontáneo) Esto se debe al &ayor desorden en$ontrado en la disolu$i%n de $loruro de sodio $o&,arado $on el $loruro de sodio 2s5 y el aua 2l5) or lo tanto* si el ,ro$eso es eDot(r&i$o se es,era -ue tena luar la disolu$i%nB ,ero ta&bi(n se es,era -ue se +or&e una disolu$i%n ,ara un ,ro$eso de disolu$i%n endot(r&i$o* sie&,re -ue el $alor de disolu$i%n no sea de&asiado rande)


:6 7 Susana odr!ue# Mart!ne#

e5 = 6SO@2l5 en = 6O2l51 Cuando el á$ido sul+ri$o se disuel/e en aua se libera una ran $antidad de $alor) Aun-ue el á$ido sul+ri$o ,uro no $ontiene iones* $o&o lo indi$a el 'e$'o de -ue sea l!-uido a te&,eratura a&biente* en disolu$iones a$uosas diluidas se ioni#a total&ente a =  y SO@6;) Su ran $alor de disolu$i%n se debe en ran &edida al $alor de 'idrata$i%n de = ) Otros solutos -ue liberan


:6 : Susana odr!ue# Mart!ne#

,rotones $o&o el =Cl25 y =ClO @2l5* ta&bi(n tienen $alores de disolu$i%n randes y ,ositi/os* ,or lo -ue se disuel/en +á$il&ente en aua) Los solutos -ue ,rodu$en iones al disol/erse en aua se lla&an ele$tr%litos) La ,alabra ele$tr%lito ,ro/iene de la $ondu$ti/idad el($tri$a -ue los iones se,arados $on+ieren a las disolu$iones) .istinui&os dos ti,os de ele$tr%litos1 ;

las disolu$iones de ele$tr%litos +uertes tienen todo el soluto en +or&a de iones se,arados) E0)1 =Cl* =NO >* NaO=* PO=* NaCl* N= @Cl* )))

;

las disolu$iones de ele$tr%litos d(biles están +or&adas ,rin$i,al&ente ,or &ol($ulas disueltas y relati/a&ente ,o$os iones se,arados) E0)1 $ido a$(ti$o* á$ido +os+%ri$o* a&on!a$o* $loruro de ,lo&o 2II5*)))

Solu&ili%'% %! sóli%os ! lui%os Cuando se &e#$lan un soluto s%lido y un disol/ente l!-uido* al ,rin$i,io s%lo tiene luar la disolu$i%n) ero ,ronto llea a ser $ada /e# &ás i&,ortante el ,ro$eso in/erso 2$ristali#a$i%n5* y alunos áto&os* iones o &ol($ulas disueltos /uel/en al estado sin disol/er) Cuando la disolu$i%n y la $ristali#a$i%n tienen luar a la &is&a /elo$idad* la disolu$i%n se en$uentra en un estado de e-uilibrio diná&i$o) La $antidad de soluto disuelto ,er&ane$e $onstante $on el tie&,o* y la disolu$i%n se di$e -ue está saturada) La $on$entra$i%n de la disolu$i%n saturada se deno&ina solubilidad del soluto en el disol/ente dado) Si al ,re,arar una disolu$i%n se ,arte de &enos soluto del -ue estar!a ,resente en una disolu$i%n saturada* el soluto se disuel/e $o&,leta&ente* y la disolu$i%n es no saturada) .os sustan$ias -ue +or&an una disolu$i%n ideal sie&,re son &is$ibles en $ual-uier ,ro,or$i%n* ,or lo -ue son in+inita&ente solubles entre s!) *'+i'ció %! l' solu&ili%'% co l' ,!-$!+',u+' La solubilidad /ar!a $on la te&,eratura* y se deno&ina $ur/a de solubilidad a una rá+i$a solubilidad;te&,eratura 2+i)>):5)


:6 6 Susana odr!ue# Mart!ne#

; E+e$to de la te&,eratura en la solubilidad de las sustan$ias i%ni$as Co&o obser/a$i%n eneral* las solubilidades de las sustan$ias i%ni$as* alrededor del ?6;* SO@6;* AsO@>; y O@>;) El e+e$to de la te&,eratura en estas sustan$ias se ,uede ,rede$ir utili#ando el ,rin$i,io de Le C'telier) Si el $alor de disolu$i%n es ,ositi/o 2,ro$eso endot(r&i$o5* el au&ento de la te&,eratura +a/ore$e la disolu$i%n y au&enta ela solubilidad del soluto) or el $ontrario* si el $alor de disolu$i%n es neati/o 2eDot(r&i$o5* la solubilidad dis&inuye al au&entar la te&,eratura) ; E+e$to de la te&,eratura en la solubilidad de los ases No es ,osible 'a$er una enerali#a$i%n -ue in$luya todos los as,e$tos a$er$a del e+e$to de la te&,eratura sobre las solubilidades de los ases en di+erentes disol/entes) No obstante* es $ierto -ue las solubilidades de la &ayor!a de los ases en aua dis&inuyen al au&entar la te&,eratura) E0)1 Mu$'as es,e$ies de ,e$es s%lo ,ueden sobre/i/ir en aua +r!a) En aua te&,lada no 'ay su+i$iente aire 2oD!eno5 disuelto ,ara &antenerlos /i/os) Disolucio!s %! lui%os ! lui%os" l! %!l +!$'+,o El 'e$'o de -ue dos l!-uidos sean no &is$ibles tiene una a,li$a$i%n industrial1 la eDtra$$i%n de un s%lido de una disolu$i%n) La ley de distribu$i%n o de re,arto de Nernst di$e1 Al tener dos l!-uidos in&is$ibles y aitar un s%lido en esa &e#$la* (ste se distribuye entre a&bos disol/entes) Esta distribu$i%n es $onstante e inde,endiente de la $antidad de s%lido -ue intente&os re,artir)


:6 > Susana odr!ue# Mart!ne#

Se ,uede estable$er un +a$tor entre las $antidades -ue se /an a distribuir en un l!-uido y otro) Este +a$tor es $onstante y s%lo de,ende de las solubilidades del s%lido en a&bos disol/entes) "

c: =

c6

s: =

s6

donde1 " T $onstante de re,arto c# T $on$entra$i%n del s%lido en el disol/ente :B c$ T $on$entra$i%n del s%lido en el

disol/ente 6 s# T solubilidad del s%lido en el disol/ente :B s $ T solubilidad del s%lido en el disol/ente 6 Disolucio!s %! /'s!s ! lui%os" l! %! 0!+ La ,resi%n a+e$ta a la solubilidad de un as en un l!-uido &u$'o &ás -ue la te&,eratura) El -u!&i$o inl(s Hillia& =enry 2:<;:>5 en$ontr% -ue la solubilidad de un as au&enta a &edida -ue la ,resi%n del as se au&enta)

Esta ,ro,or$ionalidad se usa ,ara de+inir la $onstante de la ley de =enry* P =1

ENSAYOS FISICOQUÍMICOS CFGS "Laboratorio de Análisis y de Control de Calidad" " H

:6 @ Susana odr!ue# Mart!ne#

Pi Pi

=

%i

=

" H

⋅

%i

donde1 i es la ,resi%n ,ar$ial del as Di es la +ra$$i%n &olar del as* y re,resenta la solubilidad de (ste P= de,ende de la te&,eratura) A &ayor te&,eratura* &ayor /alor de la $onstante* y ,or tanto* &enor es la solubilidad del as en el l!-uido)

P+!sió %! 1'$o+ ! l's %isolucio!s" l! %! R'oul, ara si&,li+i$ar el trata&iento $onsiderare&os una disolu$i%n de dos $o&,onentes1 un disol/ente A y un soluto 9) En la d($ada de :7 el -u!&i$o +ran$(s F)M)aoult en$ontr% -ue un soluto disuelto dis&inuye la ,resi%n de /a,or del disol/ente)


:6 < Susana odr!ue# Mart!ne#

La ley de aoult estable$e -ue la ,resi%n ,ar$ial e0er$ida ,or el /a,or el disol/ente sobre una disolu$i%n ideal* P &* es el ,rodu$to de la +ra$$i%n &olar del disol/ente en la disolu$i%n* % &* y la ,resi%n de /a,or del disol/ente ,uro a la te&,eratura dada* P &' 1 P &

=

% & P & U ⋅

,uesto -ue % & ( %) T :* enton$es % &V:* lo $ual 'a$e -ue P &*P &'. La ,resi%n de /a,or total* sen la ley de .alton de las ,resiones ,ar$iales* será la su&a de las ,resiones de /a,or de los $o&,onentes1 P+P &(P)+% &,P &' ( %) ,P)'

Se de+ine una disolu$i%n ideal $o&o a-uella en -ue todos sus $o&,onentes obede$en la ley de aoult en toda la a&a de $on$entra$iones) ara las disolu$iones ideales la re,resenta$i%n de la ,resi%n ,ar$ial de $ada uno de los $o&,onentes +rente a su +ra$$i%n &olar es una l!nea re$ta)

Una disolu$i%n ideal a,are$e en el l!&ite donde las &ol($ulas de las di+erentes es,e$ies son &uy ,are$idas entre s! 2e0)1 ben$eno;tolueno5) Un ti,o de l!&ite distinto es a-u(l en el -ue la +ra$$i%n &olar del disol/ente se a,roDi&a a la unidad* ,or lo -ue todos los solutos se en$uentran ,resentes en $on$entra$iones &uy ba0as) Esta disolu$i%n se lla&a disolu$i%n diluida ideal) En una disolu$i%n diluida ideal* las &ol($ulas de soluto ,rá$ti$a&ente s%lo intera$$ionan $on &ol($ulas de disol/ente* dada la ele/ad!si&a dilu$i%n de los solutos) En las disolu$iones ideales eDisten una serie de ,ro,iedades -ue de,enden de la $antidad de ,art!$ulas de soluto ,resentes* es de$ir* de la $on$entra$i%n &ás -ue de la naturale#a de las ,art!$ulas) Cual-uier ,ro,iedad -ue &ida dire$ta&ente el n&ero de &oles de soluto ,resentes en una disolu$i%n se lla&a ,ro,iedad $oliati/a) Wstas son1 ; .es$enso de la ,resi%n de /a,or de un disol/ente a una te&,eratura dada* $uando tiene otro $o&,onente disuelto* res,e$to a su ,resi%n de /a,or en estado ,uro a la &is&a te&,eratura) Esto $onstituye uno de los ,osibles enun$iados de la ley de aoult) Lla&e&os

A a la ,resi%n de /a,or del disol/ente DA a la +ra$$i%n &olar del disol/ente


:6  Susana odr!ue# Mart!ne#

9 a la ,resi%n de /a,or del soluto D9 a la +ra$$i%n &olar del soluto la ley de aoult es enton$es1  ATDAXA la ,resi%n de /a,or del disol/ente se redu$e debido a la ,resen$ia del soluto en una &anitud ∆1 ∆TA;ATA;DAXATAX2:;DA5

DAD9T:

D9T:;DA de donde1 m)

∆TAXD9TAX

n) n & + n)

=

P & U⋅

- ) m & - &

m) +

- )

lo $ual $onstituye un &(todo ,ara deter&inar ,esos &ole$ulares de sustan$ias disueltas1 si se ,re,ara una disolu$i%n areando $ierta &asa $ono$ida & 9 de una sustan$ia $uya &asa &ole$ular es des$ono$ida a una &asa $ono$ida & A de un disol/ente $uya &asa &ole$ular y ,resi%n de /a,or del disol/ente ,uro son $ono$idos* la &edi$i%n de ∆ 2des$enso de la ,resi%n de /a,or5 ,er&ite $al$ular la &asa &ole$ular M 9 des$ono$ida) ; Au&ento de la te&,eratura de ebulli$i%n y des$enso de la te&,eratura de solidi+i$a$i%n $o&o $onse$uen$ia de la dis&inu$i%n de la ,resi%n de /a,or de la disolu$i%n res,e$to al disol/ente ,uro 2+i)>))* >)?) y >):7)5)


:6  Susana odr!ue# Mart!ne#


:6  Susana odr!ue# Mart!ne#

En el diara&a de la +iura >)) se ,ueden obser/ar1 las $ur/as 6 * -ue re,resentan las $ur/as de la ,resi%n de /a,or* de la +usi%n y de la subli&a$i%n ,ara un disol/ente ,uro) Las $ur/as : re,resentan las $ur/as de la ,resi%n de /a,or y de la +usi%n del disol/ente en una disolu$i%n) La $ur/a > re,resenta la subli&a$i%n ,ara el disol/ente s%lido -ue se $onela a ,artir de la disolu$i%n) .ebido a -ue se su,one -ue el soluto no es soluble en el disol/ente s%lido* la $ur/a de subli&a$i%n del disol/ente no se /e a+e$tada ,or la ,resen$ia de soluto en la +ase l!-uida de la disolu$i%n 2,or eso esta $ur/a es la &is&a ,ara los dos diara&as de +ase5) Los ,untos de +usi%n y los ,untos de ebulli$i%n nor&ales en un diara&a de +ases se obtienen tra#ando una l!nea a T: at&) Esta l!nea $orta a las $ur/as de +usi%n y de ,resi%n de /a,or en unos ,untos -ue son los ,untos de +usi%n y de ebulli$i%n* res,e$ti/a&ente) El ,unto de $onela$i%n del disol/ente en la disolu$i%n dis&inuye* y el ,unto de ebulli$i%n se ele/a) aoult 'i#o el des$ubri&iento de -ue el des$enso &olal del ,unto de $onela$i%n ,rodu$ido ,or di+erentes solutos es el &is&o ,ara un disol/ente deter&inado) ∆8$T3$X&

siendo & la $on$entra$i%n &olal del soluto 3$ una $onstante $rios$%,i$a

del &is&o &odo* el au&ento del ,unto de ebulli$i%n es dire$ta&ente ,ro,or$ional a la &olalidad del soluto1 ∆8eT3eX&

siendo 3e una $onstante ebullos$%,i$o

En este análisis nos 'e&os re+erido a un siste&a -ue tiene una sola es,e$ie de soluto) Si 'ubiera dos o &ás es,e$ies de soluto 2e0)1 una disolu$i%n de NaCl o 9aCl 6 en aua5* enton$es la &olalidad -ue se debe usar en las e$ua$iones es la &olalidad total de todas las es,e$ies en disolu$i%n) or e0e&,lo* una disolu$i%n : & de $loruro de sodio $ontiene : &ol de iones sodio y : &ol de iones $loruro en :777  de disol/ente) La $on$entra$i%n total de ,art!$ulas de soluto es 6 &* y esta disolu$i%n ,resenta un des$enso $rios$%,i$o de 6 3 $) ; resi%n os&%ti$a es un +en%&eno -ue tiene luar $uando se se,ara una disolu$i%n de su disol/ente ,uro ,or &edio de una &e&brana se&i,er&eable 2,el!$ula $on ,oros su+i$iente&ente randes ,ara ,er&itir el ,aso de &ol($ulas ,e-ueKas de disol/ente* ,ero su+i$iente&ente ,e-ueKos $o&o ,ara i&,edir el ,aso de &ol($ulas randes de soluto de ,eso &ole$ular alto5)


:6 ? Susana odr!ue# Mart!ne#

Lo -ue se obser/a es -ue ,arte del disol/ente ,uro ,asa a tra/(s de la &e&brana a la disolu$i%n) El +lu0o $esa y el siste&a al$an#a el e-uilibrio $uando el &enis$o se 'a ele/ado 'asta una altura deter&inada ,or la $on$entra$i%n de la disolu$i%n) En estas $ondi$iones de e-uilibrio* la disolu$i%n se en$uentra ba0o una ,resi%n 'idrostáti$a &ayor -ue el disol/ente ,uro) La altura del &enis$o* &ulti,li$ada ,or la densidad de la disolu$i%n y la a$elera$i%n de la ra/edad* da la ,resi%n adi$ional sobre la disolu$i%n y (sta es la ,resi%n os&%ti$a* π 2,Tρ))'5)

or la &edi$i%n eD,eri&ental reali#ada en disolu$iones diluidas de $on$entra$i%n $ono$ida* se sabe -ue la rela$i%n entre la ,resi%n os&%ti$a y la $on$entra$i%n está dada si&,le&ente ,or1 πXTnXX8

πT

n V

XX8

π

=

c  T ⋅

⋅

Esta ,ro,iedad $oliati/a ta&bi(n es de ran utilidad ,ara deter&inar los ,esos &ole$ulares de &ol($ulas de soluto) Disolucio!s i%!'l!s %! %os co-$o!,!s 1ol,il!s Si se &e#$lan dos l!-uidos /olátiles ,ara +or&ar una disolu$i%n ideal* no 'ay libera$i%n ni absor$i%n de $alor y a&bos $o&,onentes siuen la ley de aoult en todo el inter/alo de $on$entra$iones) La $o&,osi$i%n del /a,or no es la &is&a -ue la $o&,osi$i%n de la disolu$i%n l!-uida $on la -ue está en e-uilibrio) La $o&,osi$i%n de la +ase /a,or se obtiene $on la ley de .alton) Utili$e&os $o&o e0e&,lo la disolu$i%n ben$eno;tolueno de la +i) >):6) El /a,or es &ás ri$o en ben$eno -ue en el l!-uido) ode&os enerali#ar y de$ir -ue $uando una disolu$i%n ideal está en e-uilibrio $on su /a,or* (ste es sie&,re &ás ri$o -ue el l!-uido en el $o&,onente &ás /olátil de la disolu$i%n) Este 'e$'o ,er&ite se,arar los $o&,onentes de una disolu$i%n 2destila$i%n +ra$$ionada5) A ,resi%n $onstante* se ,ueden obtener eD,eri&ental&ente $ur/as -ue re,resentan todas las trans+or&a$iones l!-uido;/a,or -ue se ,rodu$en en el $alenta&iento de dos l!-uidos de los $uales se


:> 7 Susana odr!ue# Mart!ne#

to&an distintas $on$entra$iones) .e a'! se obtiene el diara&a 8;D 2de la lente0a5) El diara&a 8;D nos ,er&ite seuir el ,ro$eso de destila$i%n)

8o&ando un ,unto $o&o re+eren$ia* sea @6 R de ben$eno* se obser/a -ue la &e#$la e&,ie#a a 'er/ir a ?> C y ter&ina a :76 C a,roDi&ada&ente) Esto se ,uede a,li$ar a $ual-uier otra $o&,osi$i%n de la &e#$la)

ea&os $uál ser!a la $o&,osi$i%n del /a,or y del residuo l!-uido de esa destila$i%n1 ;

e&,ie#a a 'er/ir a ?> C1

,to) a1 $o&,osi$i%n del l!-uido1 @6 R ben$eno;< R tolueno ,to) a1 $o&,osi$i%n del /a,or1 6 R ben$eno; 6 R tolueno ;

a una te&,eratura inter&edia* ,or e0) a ? C1

,to) b1 $o&,osi$i%n del l!-uido1 6< R ben$eno; < R tolueno ,to) b1 $o&,osi$i%n del /a,or1 << R ben$eno; @< R tolueno ;

ter&ina la ebulli$i%n a :76 C1

,to) $1 $o&,osi$i%n del l!-uido1 :< R ben$eno; < R tolueno ,to) $1 $o&,osi$i%n del /a,or1 @6 R ben$eno; < R tolueno or si toda/!a -ueda aluna duda sobre este diara&a* eD,li-u(&oslo de +or&a eneral ,ara una disolu$i%n ideal +or&ada ,or dos $o&,onentes 9 y C1


:> : Susana odr!ue# Mart!ne#

) Los ,untos 8Z C y 8Z9 son los ,untos de ebulli$i%n nor&al de los l!-uidos C y 9 ,uros* su,oniendo -ue la ,resi%n es $onstante e iual a : at&) La $ur/a del /a,or se en$uentra ,or en$i&a de la $ur/a del l!-uido* ya -ue la +ase de /a,or está +a/ore$ida ,or una 8 ele/ada y una ba0a ,resi%n) Si tra#a&os una l!nea 'ori#ontal a la te&,eratura 8 :* los ,untos de $orte $on las $ur/as de l!-uido y de /a,or nos dan res,e$ti/a&ente la $o&,osi$i%n de la +ase l!-uido 2D 95 y de la +ase de /a,or 2D 9*:5 -ue se en$uentran en e-uilibrio a esa te&,eratura) Si se eDtrae ese /a,or del siste&a y se $ondensa* obtene&os un l!-uido de $o&,osi$i%n D 9*:) La /a,ori#a$i%n de este l!-uido da luar a /a,or de $o&,osi$i%n D 9*6) Si eDtrae&os este /a,or del siste&a y lo $ondensa&os* obtene&os un l!-uido de $o&,osi$i%n D 9*6) Si /a,ori#a&os este l!-uido* obtendre&os el $o&,onente 9 ,uro* D 9T:) or lo tanto* $ondensando y re/a,ori#ando la &e#$la de +or&a su$esi/a* el /a,or se /a enri-ue$iendo en el $o&,onente &ás /olátil 2el -ue tiene &enor te&,eratura de ebulli$i%n5) .e esta +or&a ,ode&os llear a se,arar C de 9) A este ,ro$edi&iento es a lo -ue se lla&a destila$i%n +ra$$ionada) Disolucio!s o i%!'l!s La &ayor!a de las disolu$iones no son ideales y s%lo obede$en la teor!a de las disolu$iones ideales en un inter/alo redu$ido de $on$entra$i%n de soluto) Se +or&a una disolu$i%n no ideal $uando el ,ro$eso de &e#$la de sus $o&,onentes /a a$o&,aKado de libera$i%n o absor$i%n de $alor) Las disolu$iones no ideales no obede$en la ley de aoult y la de,enden$ia de sus ,resiones de /a,or res,e$to a la $on$entra$i%n ,uede ser bastante $o&,li$ada) esulta $on/eniente di/idir las disolu$iones no ideales en dos ru,os1 a-u(llas $uya +or&a$i%n /a a$o&,aKada de libera$i%n de $alor* y a-u(llas -ue se +or&an $on absor$i%n de $alor) ; .isolu$iones no ideales +or&adas $on libera$i%n de $alor) La libera$i%n de $alor indi$a -ue los $o&,onentes 'an en$ontrado en la disolu$i%n una situa$i%n de ener!a &enor -ue en sus estados ,uros) Este $o&,orta&iento se ,resenta $uando la estru$tura &ole$ular de los $o&,onentes es tal -ue las +uer#as de atra$$i%n entre &ol($ulas di+erentes son &ás intensas -ue las -ue 'ay entre &ol($ulas del &is&o ti,o) E0)1 $loro+or&o y a$etona 2+or&a$i%n de ,uentes de 'idr%eno5) En este $aso* la ,resi%n de /a,or de $ada $o&,onentes es &enor -ue la ,redi$'a ,or la ley de aoult 2'abrá un &enor n de &ol($ulas en la +ase /a,or* ,or-ue son &ás atra!das ,or la disolu$i%n5) El diara&a ;D se re,resenta en la +i) >):<) Se di$e -ue una disolu$i%n de esta $lase &uestra des/ia$iones neati/as de la ley de aoult* ,ues a $ada $on$entra$i%n* la ,resi%n de /a,or de $ada $o&,onente es &enor -ue la ,redi$'a ,or la ley de aoult) Sin e&baro* 'ay -ue obser/ar -ue en a&bos eDtre&os de la es$ala de $on$entra$iones* el $o&,onente -ue está en eD$eso se des/!a de la ley de aoult s%lo &uy liera&ente) Co&o el $o&,onente -ue está en eD$eso se $onsidera


:> 6 Susana odr!ue# Mart!ne#

sie&,re -ue es el disol/ente* se ,uede a+ir&ar* -ue en una disolu$i%n diluida el disol/ente obede$e la ley de aoult)

; .isolu$iones no ideales +or&adas $on absor$i%n de $alor) La absor$i%n de $alor indi$a -ue las &ol($ulas de los $o&,onentes tienen en la disolu$i%n &ás ener!a -ue en sus estados ,uros) Es de$ir* -ue las +uer#as atra$ti/as entre &ol($ulas di+erentes son &ás d(biles -ue las eDistentes entre &ol($ulas del &is&o ti,o) Co&o en una disolu$i%n de este ti,o las &ol($ulas se en$uentran en una $ondi$i%n de ener!a &ayor* no es sor,rendente -ue tenan &ayor tenden$ia a es$a,ar de la disolu$i%n y -ue la ,resi%n de /a,or de $ada $o&,onente sea &ayor -ue la ,redi$'a ,or la ley de aoult 2+i) >):)5) Las disolu$iones -ue &uestran estas des/ia$iones ,ositi/as de la ley de aoult son $on +re$uen$ia el resultado de &e#$lar un l!-uido +or&ado ,or &ol($ulas ,olares $on otro +or&ado ,or &ol($ulas no ,olares* e0)1 a$etona y disul+uro de $arbono)

Fi): resi%n de /a,or en +un$i%n de la $o&,osi$i%n ,ara disolu$iones a$etona;disul+uro de $arbono) Las l!neas dis$ontinuas indi$an el $o&,orta&iento es,erado si las disolu$iones +ueran ideales) La te&,eratura es >< C)


:> > Susana odr!ue# Mart!ne#

En las disolu$iones ideales* el /a,or en e-uilibrio es sie&,re &ás ri$o en el $o&,onente &ás /olátil) Sin e&baro* esta rela sen$illa no es a,li$able a las disolu$iones no ideales1 En disolu$iones no ideales* si las des/ia$iones del $o&,orta&iento de disolu$i%n ideal son su+i$iente&ente randes* alunas disolu$iones ,ueden e/a,orarse ,ara ,rodu$ir un /a,or -ue tiene la &is&a $o&,osi$i%n -ue el l!-uido) Estas disolu$iones* deno&inadas a#e%tro,os* 'ier/en a una te&,eratura $onstante* y debido a -ue el l!-uido y el /a,or tienen la &is&a $o&,osi$i%n* los $o&,onentes no ,ueden se,ararse ,or destila$i%n +ra$$ionada) or tanto* re,resenta un in$on/eniente ,ara obtener sustan$ias ,uras a ,artir de una &e#$la* ,uesto -ue al llear al a#e%tro,o destila toda la &e#$la 'asta ter&inarse) ara una des/ia$i%n ,ositi/a de la ley de aoult* el diara&a $o&,leto ,;D tendrá la +or&a1

-ue se $orres,onde $on el diara&a 8;D1

=e&os di$'o -ue el $o&,orta&iento de una disolu$i%n a#eotr%,i$a en la ebulli$i%n es se&e0ante al de un $o&,uesto ,uro* 'ier/e a te&,eratura $onstante a una deter&inada ,resi%n) Sin e&baro* $o&o la $o&,osi$i%n de un a#e%tro,o de,ende de la ,resi%n* una &e#$la -ue eD'ibe $o&,orta&iento a#eotr%,i$o a una ,resi%n 'er/irá a lo laro de un inter/alo de te&,eraturas a una ,resi%n di+erente) or lo tanto* se ,uede distinuir un a#e%tro,o de un $o&,uesto ,uro) El a#e%tro,o &ás $ono$ido es el -ue +or&an el aua y el etanol) A : at&* la $o&,osi$i%n a#eotr%,i$a es del ? R en ,eso de etanolB el ,unto de ebulli$i%n es *6 C* -ue está ,or deba0o de los ,untos de ebulli$i%n nor&ales del aua y del etanol) No se ,uede ,re,arar etanol absoluto 2:77 R5 ,or destila$i%n de una disolu$i%n a$uosa de etanol a : at&)


:> @ Susana odr!ue# Mart!ne#

ara ,oder se,arar los $o&,onentes de un a#e%tro,o1 se ,uede /ariar la ,resi%n o bien se ,uede aKadir un ter$er ele&ento* alterándose as! el estado de e-uilibrio) E0)1 al a#e%tro,o etanol; aua* se le ,uede aKadir ben$eno* eli&inándose de esta &anera el aua* y obteni(ndose al$o'ol absoluto del ??*< R de ,ure#a) Cuando no se +or&a un a#e%tro,o 2disolu$i%n ideal5* el /a,or -ue se en$uentra en e-uilibrio $on un l!-uido es sie&,re &ás ri$o en el $o&,onente de &enor ,unto de ebulli$i%n 2el &ás /olátil5 -ue el l!-uido) or el $ontrario* $uando se +or&a un a#e%tro,o $on un &!ni&o en el ,unto de ebulli$i%n* ,ara alunas $o&,osi$iones del l!-uido* el /a,or es &ás ri$o en el $o&,onente de &ayor ,unto de ebulli$i%n) ara una des/ia$i%n neati/a de la ley de aoult* de &anitud su+i$iente $o&o ,ara dar luar a un &!ni&o en la $ur/a ,;D* obtene&os un &áDi&o en el diara&a de +ases 8;D y un a#e%tro,o $on un &áDi&o en el ,unto de ebulli$i%n)

Alunas &e#$las a#eotr%,i$as de inter(s se &uestran en la tabla1 Co-$u!s,os A$etona 2< C5 y $loro+or&o 2: C5 Metanol 2< C5 y $loro+or&o 2: C5 Metanol 2< C5 y tolueno 2::7 C5

E&ullició '!o,+ó$ic' @*@ C <>*@ C @ C

Riu!' *< R $loro+or&o *< R $loro+or&o ? R &etanol

BIBLIO4RAF5A ; " QUÍMICA) Curso Uni/ersitario") Ma'an y Myers) Editorial Addison Hesley Iberoa&eri$ana* :??7) ; "8ECNOLOGÍA QUÍMICA[:") 4os( M\ Casas Sabata) Editorial 9ruKo;Edeb() ; "8WCNICAS .E LA9OA8OIO QUÍMICO 6):") 4os( M\ Casas Sabata) Editorial 9ruKo;Edeb() ; " QUÍMICA GENEAL) ,ios) y a,li$a$iones &odernas") etru$$i y =arood) Editorial renti$e =all* :??) ; ":777 ,roble&as de Qu!&i$a General") M))Fernánde# y 4)A)=idalo) Editorial E/erest* :??) "FISICOQUÍMICA* ol):") Ira N)Le/ine) Editorial M$ Gra =ill* :??)


:> < Susana odr!ue# Mart!ne#

ACTI*IDADES DE DISOLUCIONES 6) ]or -u( los tra0es de baKo se$an &e0or si se en0uaan $on aua dul$e^ 2) A <7 C las ,resiones de /a,or del ben$eno y de la a$etona son 6: && y 7> && =* res,e$ti/a&ente) Cal$ular la ,resi%n de /a,or de una &e#$la ideal +or&ada ,or $antidades e-ui&ole$ulares de ben$eno y a$etona) 3) Cal$ular las +ra$$iones &olares y la $o&,osi$i%n* en tanto ,or $iento* del /a,or en e-uilibrio a 7 C $on una disolu$i%n de etanol en aua al <7 R en ,eso* sabiendo -ue a di$'a te&,eratura las ,resiones de /a,or del etanol y del aua son* res,e$ti/a&ente* <@6 && y 6>>* && =) 7) Se ,re,ara una disolu$i%n de ben$eno;tolueno a 67 C* siendo 7*6< la +ra$$i%n &olar del ben$eno en la disolu$i%n) La ,resi%n de /a,or del ben$eno ,uro* a 67 C* es < && = y la del tolueno* a esa te&,eratura* 66 && =) Cal$ular1 a5 la ,resi%n ,ar$ial de /a,or $orres,ondiente a $ada $o&,onente b5 la ,resi%n de /a,or de la disolu$i%n $5 la +ra$$i%n &olar de $ada $o&,onente en el /a,or) ) A <7 C la ,resi%n de /a,or del ben$eno es 6?*> && de =) Cal$ular* a la &is&a te&,eratura* la ,resi%n de /a,or de una disolu$i%n -ue $ontiene :*6  de na+taleno 2C :7=5 en 6<*7  de ben$eno 2C =5) 9) El radiador de un auto&%/il $ontiene < 3 de aua) Cal$ular $uántos ra&os de li$erina 'ay -ue aKadir ,ara -ue la disolu$i%n no $onele 'asta _:7C) La &asa &ole$ular de la li$erina es ?6) :) El $loruro de ,otasio es un $o&,uesto i%ni$o) Su,oniendo -ue al disol/er :6 ra&os de esta sal en 677 ra&os de aua* el $loruro de ,otasio se diso$ia total&ente* ]$uál será el au&ento -ue eD,eri&entará el ,unto de ebulli$i%n del aua^ 8) ]or -u( los ,e$es de aua salada se &ueren si se introdu$en en aua dul$e^ ;) Se disuel/e sa$arosa 2C :6=66O:: 5 en aua 'asta $onseuir una $on$entra$i%n de :*: [litro) ]Qu( ,resi%n os&%ti$a e0er$erá esa disolu$i%n a la te&,eratura de :< C^ 6<) ]Cuántos ra&os de sa$arosa ,or litro deberá $ontener una disolu$i%n ,ara -ue sea isot%ni$a $on una disolu$i%n de lu$osa 2C =:6O5 de :* [l^ 66)

a5 Se aita una solu$i%n a$uosa de yodo -ue ,osee un /olu&en de 6< $& > y -ue

$ontiene 6 & de yodo* $on < $& > de CCl@* y se de0a -ue el CCl @ se se,are) Considerando -ue la solubilidad de yodo ,or unidad de /olu&en es < /e$es &ás rande en CCl @ -ue en aua a la te&,eratura del eD,eri&ento y -ue las dos solu$iones saturadas ,ueden $onsiderarse diluidas* $al$ule la $antidad de yodo -ue -ueda en la $a,a a$uosa) b5 Si se e+e$ta una seunda eDtra$$i%n de la $a,a a$uosa utili#ando otros < $& > de CCl@* $al$ule la $antidad de yodo -ue -ueda des,u(s de la seunda eDtra$$i%n)


:>  Susana odr!ue# Mart!ne#

62) A 67 C y una ,resi%n total de 7 torr* un litro de aua disuel/e 7*7@>  de oD!eno ,uro % 7*7:?  de nitr%eno ,uro) Su,oniendo -ue el aire se$o está +or&ado ,or 67 R de oD!eno y 7 R de nitr%eno 2en /olu&en5* $al$ule las &asas de oD!eno y de nitr%eno disueltas en un litro de aua a 67 C eD,uesta al aire $on una ,resi%n total de 7 torr)

63) ronosti$a si debe es,erarse -ue se +or&e una disolu$i%n en $ada una de las &e#$las siuientes) En $aso a+ir&ati/o* eD,li$a si la disolu$i%n es ,robable -ue sea ideal1 a5 al$o'ol et!li$o y aua b5 'eDano y o$tano $5 o$tanol y aua

67) ]En -u( disol/ente es ,robable&ente &ás soluble el I 6* en aua o en tetra$loruro de $arbono^ ED,l!$alo)

6) Si se 'a$e burbu0ear N 625 en aua a 67 C* ]$uántos &l 2en $)n)5 de as N 6 se disol/erán en : l de aua^ Su,%nase -ue la ,resi%n ,ar$ial del N 6 es iual a @6*< tor)

69) En el $aso de los 'idro$arburos ,resentes en la asolina* ]son disol/entes ,olares o no ,olares^

6:) La ,resi%n de /a,or del aua a 67 C es :*<@ tor) Cuando se disuel/en ::@  de sa$arosa en :777  de aua* la ,resi%n de /a,or dis&inuye en 7*:: tor) Cal$ula el ,eso &ole$ular de la sa$arosa)

68) :*77  de urea disuelto eDa$ta&ente en <*7  de aua da una disolu$i%n -ue 'ier/e a :77*::@ C) El ,eso &ole$ular de la urea es 7*:) ]Cuál es el /alor de P e ,ara el aua^

6;) Si una disolu$i%n ,re,arada disol/iendo :6*77  de lu$osa en :77  de aua 'ier/e a :77*>@ C* ]$uál es el ,eso &ole$ular de la lu$osa^

2<) La te&,eratura de $onela$i%n del ben$eno ,uro es <*@7 C) Cuando se disuel/en :*:<  de na+taleno en :77  de ben$eno* la disolu$i%n resultante tiene un ,unto de $onela$i%n de @*?< C) La $onstante $rios$%,i$a del ben$eno es <*:6) ]Cuál es el ,eso &ole$ular del na+taleno^

26) Al disol/er >*6@  de nitrato &er$ri$o* =2NO >56* en :777  de aua* el ,unto de $onela$i%n de la disolu$i%n es _7*7<< C) Al disol/er :7*@  de $loruro &er$ri$o en :777  de aua* el ,unto de $onela$i%n de la disolu$i%n es _7*7@@ C) La $onstante &olal $rios$%,i$a del aua es :*) ]Está aluna de estas sales diso$iada en sus iones en disolu$iones a$uosas^

22) Una disolu$i%n a$uosa -ue $ontiene <*7  de 'e&olobina e-uina en : l de aua tiene una ,resi%n os&%ti$a de :*7):7 ;> at& a 6? P) ]Cuál es el ,eso &ole$ular de la 'e&olobina e-uina^


:>  Susana odr!ue# Mart!ne#

23) Una disolu$i%n ideal de butano en ,entano tiene una ,resi%n de /a,or de 7 tor a 6< C) La ,resi%n de /a,or del ,entano 2C <=:65 es <6: tor y la del butano 2C @=:75 es :6> tor a 6< C) Cal$ula la +ra$$i%n &olar de ,entano en la disolu$i%n y en los /a,ores de la disolu$i%n)

27) ]Cuántos litros de anti$onelante etilenli$ol* C 6=@2O=56 se debe arear al radiador de un auto&%/il -ue $ontiene *<7 l de aua* si la te&,eratura in/ernal &ás ba0a en la rei%n es de ;67C^ Cal$ula ade&ás el ,unto de ebulli$i%n de esta &e#$la si la densidad el etilenli$ol es de :*:: [&l)

2) Ordena las siuientes disolu$iones en orden de$re$iente de ,unto de $onela$i%n* eD,li$ando ,or -u(1 a5 Na>O@ 7*:7 &

b5 NaCl 7*>< &

$5 MCl6 7*67 &

d5 C=:6O 7*:< &

29) Un ,e,ino $olo$ado e& una sal&uera 2aua salada5 $on$entrada* se arrua $on/irti(ndose en en$urtido) ED,li$a este $o&,orta&iento) 2:) La sanre de los ,e$es tiene una ,resi%n os&%ti$a iual a la del aua del &ar) Si (sta $onela a ;6*> C* ]$uál es la ,resi%n os&%ti$a de la sanre a 6< C^ Indi$a -u( su,osi$i%n debe 'a$erse ,ara resol/er el ,roble&a) 28) Se &idi% la ,resi%n os&%ti$a de una solu$i%n a$uosa de >*<7 & de $ierta ,rote!na disuelta en su+i$iente aua ,ara +or&ar < &l de disolu$i%n) La ,resi%n os&%ti$a de la solu$i%n a 6< C +ue de :*<@ tor) Cal$ula la &asa &ole$ular de la ,rote!na) 2;) A >*< C la ,resi%n de /a,or del aua es :< tor* y la del etanol 2C 6=

:>  Susana odr!ue# Mart!ne#

DISOLUCIONES S=LIDAS" DIA4RAMAS DE FASES ; Solubilidad total en estado s%lido El ti,o de diara&as de +ases de &ayor sen$ille# es el $orres,ondiente a a-uellos diara&as binarios en los -ue los dos $o&,onentes son $o&,leta&ente solubles entre s!* tanto en estado s%lido $o&o en estado l!-uido) Co&o e0e&,lo de estas disolu$iones1 el Cu y el Ni* $on diara&as $o&o el -ue se /e en la +iura <)<)

Se indi$an los ,untos de +usi%n $orres,ondientes a los dos $o&,onentes ,uros A y 9) ara te&,eraturas relati/a&ente altas* $ual-uier $o&,osi$i%n 'abrá +undido $o&,leta&ente ,ara dar luar a un $a&,o de +ase l!-uida* -ue es la rei%n del diara&a de +ases &ar$ada $on una L y $orres,ondiente a la eDisten$ia de la +ase l!-uida) Es de$ir* -ue A y 9 son $o&,leta&ente solubles entre s! en estado l!-uido) Lo -ue resulta inusual* es -ue A y 9 ta&bi(n son $o&,leta&ente solubles en estado s%lido) A te&,eraturas relati/a&ente ba0as eDiste un $a&,o $orres,ondiente a una ni$a +ase de solu$i%n s%lida -ue se seKala $o&o SS) Entre los dos $a&,os $orres,ondientes a una sola +ase se en$uentra una rei%n de dos +ases -ue se indi$a $o&o L SS) El l!&ite su,erior de la rei%n de $oeDisten$ia de dos +ases re$ibe el no&bre de l!-uidus y es la l!nea ,or en$i&a de la $ual eDiste una sola +ase l!-uida) El l!&ite in+erior de la rei%n de dos +ases se $ono$e $on el no&bre de s%lidus y es la l!nea ,or deba0o de la $ual el siste&a 'a solidi+i$ado $o&,leta&ente) La $o&,osi$i%n de $ada +ase se estable$e de la +or&a -ue se indi$a en la +iura <)) La $o&,osi$i%n de la +ase l!-uida /iene dada ,or el ,unto de interse$$i%n $on la l!nea de l!-uidus) Asi&is&o* la $o&,osi$i%n de la +ase s%lida /iene dada ,or el ,unto de interse$$i%n $on la l!nea de s%lidus)


:> ? Susana odr!ue# Mart!ne#

La +iura <)) resu&e las &i$roestru$turas $ara$ter!sti$as de las distintas reiones en este diara&a de +ases)

; .iara&a eut($ti$o $on insolubilidad total en estado s%lido Se trata de un siste&a binario o,uesto al des$rito en el a,artado anterior) Alunos $o&,onentes son tan distintos entre s! -ue su solubilidad es $asi des,re$iable) El siste&a Al;Si es una a,roDi&a$i%n de este siste&a* $on un diara&a $o&o el -ue se ,uede /er en la +iura <)?) =ay /arios detalles -ue distinuen este diara&a del -ue $ara$teri#a a un siste&a $on solubilidad total en estado s%lido1 -

A te&,eraturas relati/a&ente ba0as eDiste una #ona de $oeDisten$ia de dos +ases ,ara los s%lidos ,uros A y 9* lo -ue resulta $onse$uente $on la obser/a$i%n reali#ada a$er$a de

-

la in&is$ibilidad de los dos $o&,onentes del siste&a 2A y 95) El s%lidus es una l!nea 'ori#ontal -ue se $orres,onde $on la te&,eratura de la eut($ti$a) Esta deno&ina$i%n tiene su orien en el t(r&ino rieo eute3tos* -ue


:@ 7 Susana odr!ue# Mart!ne#

sini+i$a +undir bien) En este $aso* el &aterial $uya $o&,osi$i%n es iual a la $o&,osi$i%n eut($ti$a +unde ,or $o&,leto a la te&,eratura de la eut($ti$a) Cual-uier $o&,osi$i%n distinta de la $orres,ondiente a la eut($ti$a no +undirá $o&,leta&ente a la te&,eratura eut($ti$a) En luar de ello* un &aterial de tales $ara$ter!sti$as deberá $alentarse an &ás* atra/esando $on ello la rei%n de dos +ases 'asta al$an#ar la l!nea de l!-uidus) Esta situa$i%n es análoa a la $orres,ondiente a la rei%n de dos +ases 2L  SS5 de la +iura <)<) La +iura <)?) di+iere de esta lti&a en -ue el diara&a eut($ti$o binario ,resenta dos reiones de dos +ases 2 A L y 9  L5)

La +iura <):7) &uestra alunas &i$roestru$turas re,resentati/as de un diara&a eut($ti$o binario) Se en$uentra una &i$roestru$tura eut($ti$a de rano +ino en la -ue los dos $o&,onentes* A ,uro y 9 ,uro* se dis,onen sen $a,as alternadas)


:@ : Susana odr!ue# Mart!ne#

; .iara&a eut($ti$o $on solubilidad ,ar$ial en estado s%lido En el $aso de &u$'os siste&as binarios* los dos $o&,onentes son ,ar$ial&ente solubles entre s!) El resultado es un diara&a de +ases inter&edio entre los dos $asos anteriores* $o&o se /e en la +iura <)::) General&ente este diara&a es si&ilar al de la +iura <)?) *eD$e,to en lo -ue se re+iere a las reiones de solu$i%n s%lida $er$anas a a&bos eDtre&os del e0e de $o&,osi$i%n) Se ,uede distinuir dos +ases de solu$i%n s%lida* ` y ) Estas +ases ,resentarán $on +re$uen$ia estru$turas $ristalinas distintas) En $ual-uiera de los $asos* la estru$tura $ristalina de ` será la &is&a -ue la del $o&,onente A y la de  será la del $o&,onente 9) Esto se debe a -ue $ada $o&,onente a$ta $o&o sol/ente del otro* -ue es el $o&,onente $on $ará$ter de i&,ure#a)


:@ 6 Susana odr!ue# Mart!ne#

; .iara&a eute$toide La trans+or&a$i%n durante el en+ria&iento de un l!-uido $on la $o&,osi$i%n eut($ti$a en dos +ases s%lidas $on una &i$roestru$tura $ara$teri#ada ,or un ta&aKo de rano relati/a&ente +ino ,uede ser $onsiderada $o&o un ti,o es,e$ial de rea$$i%n -u!&i$a) La rea$$i%n eut($ti$a se ,uede es$ribir $o&o1 en+ria&iento

L 2eut($ti$o5 ;;;;;;;;;;;;;;;; `   Alunos siste&as binarios ,resentan una rea$$i%n en estado s%lido análoa a la rea$$i%n eut($ti$a) La +iura <):>) ,resenta uno de esos $asos) La rea$$i%n eute$toide /iene dada ,or1 en+ria&iento

c 2eute$toide5 ;;;;;;;;;;;;;;;; `   donde eute$toide sini+i$a $o&o eut($ti$a)


:@ > Susana odr!ue# Mart!ne#

Disoluciones. Equilibrios de fase

Recommend Documents