SOLUCIÓN IDEAL

Una solución es un sistema homogéneo formado por al menos dos componentes , el que está en mayor cantidad se denomina solvente o disolvente y el o los que están en menor cantidad soluto
El caso mas simple es el formado por dos componentes.
Existen diferentes tipos de soluciones según el estado en que se encuentren el solvente y el soluto.

  • Soluciones sólido - líquido, ejemplo sal disuelta en agua

  • Soluciones líquido - líquido, ejemplo alcohol disuelto en agua

  • Soluciones líquido - gas, ejemplo dióxido de carbono disuelto en agua

  • Soluciones gas - gas ejemplo dióxido de carbono disuelto en oxígeno

  • Soluciones sólido- sólido , ejemplo una aleación como el bronce

DISOLUCIONES LIQUIDO-LIQUIDO:


Se denomina disolución ideal de dos líquidos a aquella que:
Se verifica sin variación de volumen.
Ni desprende ni se absorbe calor al formar la disolución.
Los líquidos cumplen la ley de Raoult.

Si el soluto y el disolvente son líquidos:

Pv(d)=PoA*(A)+PoB*(B)

Es más volátil la sustancia que tiene mayor presión de vapor, hierve antes y por tanto su temperatura de ebullición es más pequeña.
Un liquido hierve cuando su presión de vapor se hace igual a la presión atmosférica.

SOLUCIONES BINARIAS

Se dice que son soluciones binarias aquellas que están compuestas por un soluto y un disolvente, es decir por sólo dos componentesm si la solución tiene 3 componentes se le conoce como terciaria, y si tienen 4 componentes o más se conocen como multicomponente o complejas, Cuando tratemos soluciones complejas procuraremos reducirlas, para su estudio, a soluciones binarias de cada uno de los solutos en el solvente; por ejemplo, al estudiar el suero sanguíneo complejo, hablaremos de soluciones acuosas de sales, glucosa, urea, albúminas, globulinas, lípidos, etc.

De acuerdo a la naturaleza de las partículas de soluto, las soluciones se clasifican en moleculares, atómicas y iónicas, según que el soluto sea una molécula, un átomo o un compuesto que en solución ioniza. Soluciones acuosas de azúcar, urea, alcohol y muchos otros compuestos orgánicos son ejemplos de soluciones moleculares; las aleaciones de dos metales son soluciones atómicas; y las soluciones acuosas de sales (como el cloruro de sodio), ácidos (como el ácido clorhídrico) y bases (como el hidróxido de sodio) son ejemplos de soluciones iónicas. Muchas soluciones son agregados de partículas menores, es decir, conjunto de átomos, moléculas o iones 57 disueltos, a su vez, en el disolvente. Un ejemplo de solución de agregados son los grupos de moléculas de lípidos que forman las partículas de aceite que pueden disolverse en el agua.

DIAGRAMA DE FASES TRIDIMENCIONAL PARA UNA SOLUCIÓN BINARIA

Un diagrama de fase es un tipo de gráfico utilizado para mostrar las condiciones en las que distintas fases termodinámicas de un sistema pueden ocurrir en equilibrio. Se representa en función de variables que caracterizan el estado intesivo del sistema físicoquímico (funciones de estado).

El estudio introductorio de la termodinámica se centra en sustancias puras o mezclas a composición constante. En este caso, el sistema es descripto por dos variables. Un diagrama de fase típico para estos sistemas, es el Presión vs. temperatura :

La línea verde indica los puntos de congelamiento. La azul los de ebullición. La línea punteada muestra un comportamiento particular del agua

Así, para determinada presión y temperatura, la sustancia o mezcla constante puede estar en fase líquida, gaseosa o sólida, o bien en un punto crítico. Es decir, qué porcentaje o fracción de la mezcla corresponde a cada una de las dos sustancias del sistema. La composición habitualmente se mide en fracción molar, fracción masa, o concentración molar.

Para sistemas binarios (una mezcla de dos componentes) la composición(o, complementariamente, la densidad) se vuelve una variable del sistema, cuya representación gráfica son curvas en el espacio (gráfico tridimensional). Para un determinado estado T-P-x (x es composición, en general expresada como fracción del compuesto más volátil) el sistema se encuentra en zonas de equilibrio vapor/líquido, líquido/líquido, vapor/sólido, líquido/sólido u otros casos particulares.

 

Un diagrama P-T-x para un sistema binario de Tipo I

El comportamiento termodinámico de los sistemas binarios no es uniforme cualesquiera sean los compuestos de la mezcla. Existen seis tipos de comportamiento, de los cuales los tipos I, II, III y IV (enumerados en orden creciente de complejidad) son los más comunes (todas calculables a través de GPEC). Esta complejidad creciente del comportomaniento se observa en la aparación de fases líquido-líquido, líquido-líquido-vapor, líneas azeotrópicas, etc.

REGLA DE LA PALANCA

Estas cantidades normalmente se expresan como porcentaje del peso (% peso), es una regla matemática valida para cualquier diagrama binario.
En regiones de una sola fase, la cantidad de la fase simple es 100%. En regiones bifásicas, sin embargo, se deberá calcular la cantidad de cada fase. Una técnica es hacer un balance de materiales.
Para calcular las cantidades de líquido y de sólido, se construye una palanca sobre la isoterma con su punto de apoyo en la composición original de la aleación (punto dado). El brazo de la palanca, opuesto a la composición de la fase cuya cantidad se calcula se divide por la longitud total de la palanca, para obtener la cantidad de dicha fase. En general la regla de la palanca se puede escribir de la siguiente forma:

Se puede utilizar la regla de la palanca en cualquier región bifásica de un diagrama de fases binario. En regiones de una fase no se usa el cálculo de la regla de la palanca puesto que la respuesta es obvia (existe un 100% de dicha fase presente).

Pasos para calcular las composiciones:
1.Dibujar la isoterma.

2.Encontrar el largo del lado opuesto a la composición deseada.

3.Dividir el largo del opuesto por la isoterma:

4.El resultado se multiplica por 100.

Para dejar esto más claro, se pondrá un ejemplo: Una aleación de cobre - níquel contiene 47% en peso de Cu y 53% de Ni y está a 1.300 °C.
(a)¿Cuál es el porcentaje en peso de cobre en las fases sólida y líquida a esta temperatura?
(b)¿Qué porcentaje en peso de la aleación es líquida, y qué porcentaje es sólida?

Solución:
a) % Cu en fase líquida: 55% Cu
% Cu en fase sólida: 42% Cu
Xs= (W0 –W1) / (Ws-W1)
b) Para el Níquel: W0 = 53%,W1= 45%, Ws = 58%.
Ws= (53-45) / (58-45) = 0,62
W1 = (Ws-W0) / (Ws-W1)= (58-53)/(58-45)= 0,38

 

 

 

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