La Fugacidad Fugacidad es la medida medida del potencial potencial químico químico en la forma de "presión ajustada". Está directamente relacionada con la tendencia de una sustancia de preferir una fase (líquida, sólida o gas) frente a otra. A una temperatura y presión fijas, el agua (por ejemplo) tendrá una fugacidad diferente para cada fase. Aquella fase con la menor fugacidad será la más favorable; la sustancia minimiza entonces la Energía libre de Gibbs. Gibbs. El concepto de fugacidad fue introducido por el químico americano Gilbert N. Lewis en su obra The osmotic pressure of concentrated solutions, and the laws of the perfect solution (La presión osmótica en la soluciones concentradas y las leyes de las soluciones perfectas).
Coeficiente de fugacidad Examinando esta definición queda clara la interpretación de "presión ajustada" de la fugacidad ya que obviamente tiene la misma dimensión que la presión. Además cabe recalcar que para un gas ideal la fugacidad es igual que la presión como se comprueba al comparar las dos ecuaciones precedentes. Como todos los gases son ideales en presiones tendiendo a cero la fugacidad debe d ebe satisfacer:
De aquí se define el coeficiente de fugacidad, fugacidad, φ como:
El coefici coeficient entee de fugaci fugacidad dad es adimen adimensio sional nal y mide mide la "ideal "idealida idad" d" de una sustancia. Cuanto más próximo a la unidad u nidad sea mas ideal será y viceversa.
Fugacidad y equilibrio termodinámico
Ley de Raoult. La Ley de Raoult establece que la relación entre la presión de vapor de vapor de cada componente en una solución ideal es dependiente de la presión de vapor de cada componente individual y de la fracción molar de molar de cada componente en la solución. La ley debe su nombre al químico francés François Marie Raoult (1830-1901). Si un soluto tiene una presión de vapor medible, vapor medible, la presión de vapor de vapor de su disolución siempre es menor que la del disolvente puro. De esta forma la relación entre la presión de vapor de la solución y la presión de vapor del disolvente depe depende nde de la concentración del soluto en la disolu disolució ción. n. Esta Esta relación entre ambos se formula mediante la Ley de Raoult mediante la cual: la presión parcial de un disolvente sobre una disolución P 1 está dada por la presión de vapor del disolvente puro P o1 , , multiplicada por la fracción molar del disolvente en la disolución X 1.
Es decir que la presión de vapor del soluto crece linealmente con su fracción molar. En una solución que sólo contenga un soluto, se tiene que X1=1-X2, donde X2 es la fracción molar del soluto, pudiendo escribir la formulación de la ley como:
P es Se puede ver de esta forma que una disminución en la presión de vapor, Δ P es directamente proporcional a la concentración del soluto presente
Características Una Una vez vez que que los los comp compon onen ente tess de la solu soluci ción ón han alca alcanz nzado ado el equilibrio químico,, la presión total del vapor es: químico
y la presión individual de los componentes gaseosos es
donde • •
(P ) i puro es la presión de vapor del componente puro X i es la fracción molar del componente en solución
Consec Consecuent uenteme emente nte a medida medida que el número número de compone componente ntess gaseos gaseosos os va creciendo en la solución, la presión de los componentes individuales decrece, así como la fracción molar de cada uno de ellos que va decreciendo igualmente con con la adici adición ón de nuev nuevos os compon componen ente tes. s. Si se tuvi tuvier eraa un solu soluto to puro puro,, se alca alcanz nzar aría ía el valo valorr nulo nulo de pres presió ión n de vapo vaporr (es (es deci decirr el cuer cuerpo po no se evaporaría). evaporaría ). En este caso la presión de vapor de la disolución sería igual a la suma de las presiones parciales de cada componente (Ley (Ley de Dalton). Dalton).
Ley de Henrry. "La cantidad de gas disuelta en un liquido a una determinada temperatura es directamente proporcional a la presión parcial que ejerce ese gas sobre el liquido."
Los líquidos pueden llevar gases disueltos en su seno, es decir que esta unión es tan íntima que a simple vista no distinguimos la forma gaseosa de la forma líquida. Así Así la cant cantid idad ad de gas gas que que pued puedee albe alberg rgar ar un líqu líquid ido o depe depend nder eráá de la temperatura, de la presión a la que está sometido el sistema líquido-gas, de la naturaleza del gas para ser absorbido (solubilidad) y la capacidad del gas para absorber gases. Cuanto mayor sea la presión parcial de un gas sobre un líquido mayor cantidad de gas absorberá el líquido. A menor temperatura la capacidad del gas para absorber gases aumenta, por el contrario con el aumento de temperatura el liquido disminuirá su capacidad para absorber gases. Esto es lo que pasa cuando hervimos agua y comprobamos que saben burbujas, que no es otra cosa que el gas que lleva disuelto y que el aumento de temperatura le obliga a liberarlo. También la naturaleza de los líquidos es un factor importante, ya que unos son capaces de absorber más gas que otros. Por ejemplo: el nitrógeno es cinco veces más soluble en la grasa que en el agua. Así según en que estado esté el proceso de absorción de gases se pueden establecer los siguientes estados en los líquidos (o tejidos): Cuan Cuando do el líqu líquid ido o es capa capazz de abso absorb rber er más más gas. gas. La pres presió ión n parcial que el gas ejerce sobre el líquido es mayor que la tensión (presión del gas disuelto en el líquido) de ese gas. Insaturado:
Existe un equilibrio y la cantidad de gas que absorbe el líquido es la misma que elimina. La presión parcial del gas es igual a la tensión.
Saturado:
La cantidad de gas contenida en el líquido es superior a la que puede absorber y por lo tanto libera el exceso de gas. La presión parcial del gas es menor que la tensión del mismo. Sobresaturado:
Apena Apenass podem podemos os imag imagin inar ar la comp comple leji jida dad d para para esto estoss cálc cálcul ulos os cuan cuando do utilizamos utilizamos mezclas mezclas de gases inertes inertes en una inmersión, inmersión, ya que en determinado determinadoss momentos podemos estar saturados de un gas ga s e insaturado del otro gas.
APLICACIONES
Esto sirve para hacer los cálculos de absorción de gases inertes (nitrógeno, helio, hidrógeno, etc.) en los distintos tejidos del cuerpo humano, y que junto con la teoría de Haldane es la base de las tablas de descompresión
Soluciones ideales y regulares Sistemas misibles "Miscible" significa puede mezclarse; pero es posible que se refieran a una sistema homogéneo. Miscible suele usarse más para líquidos. Por ejemplo: El agua y el aceite no son miscibles (si bien forman una mezcla heterogénea) y el agua y el alcohol son miscibles (forman una mezcla homogénea). Los inmiscibles o no miscibles son aquellos líquidos que no de disuelven. Podem Podemos os agre agrega garr que que los los líqu líquid idos os misc miscib ible less son son los los que posee poseen n fuer fuerza zass intermoleculares del mismo tipo, y, además, sus moléculas son de polaridad semejante; así, el agua es totalmente miscible con el alcohol o con la acetona, parcialmente miscible con el éter o con el fenol y es inmiscible con el benceno y con los hidrocarburos en general. Si se tiene un sistema formado por dos líqu líquid idos os no misc miscib ible less en cont contac acto to y se añad añadee un sóli sólido do,, agit agitán ándo dose se a continuación, al quedar la mezcla de nuevo en reposo los líquidos vuelven a separarse en dos capas y resulta que el soluto se distribuye entre los dos disolventes de forma que la relación de las concentraciones del soluto en los dos líquidos inmiscibles es una constante independiente de la cantidad de soluto añadido e igual al cociente de las solubilidades del soluto en ambos disolventes.
