SOLUBILIDAD GAS-LIQUIDO

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 = KCA, PA = K ´XA (12.1)

siendo PA la presión parcial del componente A en la fase gaseosa, K y K´ 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.

EQUILIBRIO LÍQUIDO - VAPOR

  • En estos dos casos el V molar del gas es mucho mayor que el del líquido o que el del sólido por lo que puede hacerse la aproximación

    Si además se hace la suposición de que el gas se comporta como gas ideal, la ecuación de Clapeyron se transforma en:

    Esta ecuación se suele expresar como llamada ecuación de Clausius Clapeyron

Si el rango de temperatura analizado es pequeño, se puede suponer que ΔH es constante a lo largo de la línea de equilibrio, y por tanto:

ec. de Clausius-Clapeyron integrada

 

 

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