TIPOS DE MEZCLAS Es un sistema disperso en el que una o mas sustancias (fase dispersa) se distribuyen en el interior de otra ( fase dispersante).

SISTEMA DISPERSO Suspensión : Sistema disperso heterogéneo en el que el tamaño de las partículas de la sustancia dispersa es mayor de 200 nm. Se observan a simple vista y se pueden separar por filtración o sedimentación. Coloide o dispersión coloidal: Sistema disperso heterogéneo en el que las partículas de la sustancia dispersa es una molécula grande o agregado de moléculas pequeñas de tamaño entre 5-200nm. Se observan solo con el ultramicroscopio y se pueden separa por centrifugación. 2

Disoluciones Es un sistema disperso homogéneo en el que las partículas de las sustancias disueltas son moléculas pequeñas o iones que no son visibles ni con el ultramicroscopio. Solo se pueden separar por cambios en el estado de agregación. La composición cuantitativa de las disoluciones está definida por lo que, las cantidades de sustancias presentes pueden variar dentro de ciertos límites.

Estado de agregación de las disoluciones SOLUTO DISOLVENTE Y DISOLUCIÓN EJEMPLOS Gas Líquido Sólido Aire Agua carbonatada Hidrógeno en platino Agua y etanol Mercurio en Plata Cloruro de sodio en agua Aleación de cobre y oro

OBTENCIÓN DE DISOLUCIONES

ESTUDIO INTEGRAL DEL PROCESO DE DISOLUCIÓN Estructura: Es el componente rector que define la potencialidad del proceso de disolución. Si una sustancia puede ser soluble o no en un disolvente dado por el tipo e intensidad de las interacciones entre el soluto y el disolvente. Termodinámica: Precisa si un proceso libera o absorbe calor y si puede ser espontáneo o no espontáneo a determinadas condiciones Cinética: Determina los factores que favorecen la velocidad del proceso para que sea realizable en un tiempo adecuado. Alcance: Es el componente estequiométrico que mide la eficacia del proceso mediante el contenido del soluto en la disolución

ESTRUCTURA Y SOLUBILIDAD La solubilidad de una sustancia en un disolvente dado es la composición cuantitativa de su disolución saturada. La solubilidad depende de la naturaleza de las sustancias, la temperatura y la presión (soluto gaseoso o volátil).

Naturaleza de las sustancias La solubilidad de una sustancia está relacionada con la intensidad de las fuerzas de interacción entre ella y el disolvente, que no pueden ser más débiles que las de las correspondientes sustancias puras. SEMEJANTE DISUELVE LO SEMEJANTE

EJEMPLOS DE VITAMINAS HIDROSOLUBLES

ESQUEMA DEL PROCESO DE DISOLUCIÓN DEL NaCl EN AGUA Constante dieléctrica

ESQUEMA DE PROCESO DE MISCIBILIDAD ENTRE DOS LÍQUIDOS

Solubilidad de un gas en agua La solubilidad de un gas en agua es baja. Ej.: H2, N2, etc. Se exceptúan los gases con moléculas polares como el NH3 y el H2S porque en la disolución ocurre reacción química.

TERMODINÁMICA DEL PROCESO DE DISOLUCIÓN Mecanismo del proceso de disolución Separación de las partículas o entidades elementales del soluto: Hs-s (endotérmico) Separación de las partículas o entidades elementales del disolvente: Hd-d (endotérmico) Interacción entre las partículas del soluto y del disolvente. Hs-d (exotérmico) HD= Hs-s + Hd-d + Hs-d

TERMODINÁMICA DEL PROCESO DE DISOLUCIÓN Disolución de un soluto iónico en un líquido: NaCl HD= Hs-s + Hd-d + Hs-d -U Hs HD= -U + Hs NaCl (s) = Na+(g) + Cl¯(g) -U = 787,0 kJ .mol-1 Na+(g) + Cl¯ (g) + H2O = Na+(ac) + Cl¯ (ac) ∆Hs = –784,2 kJ .mol-1 ___________________________________________________ NaCl(s) + H2O = Na+(ac) + Cl¯(ac) ΔHD = 3,8 kJ .mol-1

Energía de solvatación de los iones

TERMODINÁMICA DEL PROCESO DE DISOLUCIÓN NaCl(s) + H2O = Na+(ac) + Cl¯(ac) ΔHD = 3,8 kJ .mol-1 ¿Cómo se explica que la solubilidad del NaCl sea tan alta? Proceso endotérmico (prácticamente isotérmico) ¿El calor de disolución HD de un soluto sólido en un disolvente líquido siempre será positivo?

Balance energético del proceso de disolución

TERMODINÁMICA DEL PROCESO DE DISOLUCIÓN Soluto: gas Las interacciones soluto-soluto son muy débiles HD= Hs-s + Hs Hs > Hs-s HD  0 proceso exotérmico

TERMODINÁMICA DEL PROCESO DE DISOLUCIÓN Soluto: Líquido Las interacciones soluto-soluto no son despreciables HD= Hs-s + Hs HD > 0 Proceso endotérmico HD  0 Proceso exotérmico

TERMODINÁMICA DEL PROCESO DE DISOLUCIÓN Entropía en el proceso de disolución En el proceso de disolución de un gas en líquido hay una disminución de entropía. ΔSD0 En el proceso de disolución de solutos sólidos iónicos o polares, generalmente hay aumento de entropía cuando se disuelven en disolventes polares. ΔSD>0 En el proceso de disolución de los solutos líquidos en disolvente líquido, generalmente hay aumento de entropía ΔSD>0

TERMODINÁMICA DEL PROCESO DE DISOLUCIÓN Entropía en el proceso de disolución LiF, CaS, CaCO3 ΔSD0

ESPONTANEIDAD DEL PROCESO DE DISOLUCIÓN ΔGD = ΔHD – T ΔSD NaCl (s) ΔSD= 43,0 J. K-1 .mol-1 ΔG0D = 3,8 kJ .mol-1 – 298K. 43,0.10-3 kJ .K-1.mol-1 ΔG0D = -9,0 kJ .mol-1 (Proceso espontáneo) CaS (s) ΔSD= -89,5 J. K-1 .mol-1 ΔG0D = -23 kJ .mol-1 + 298K. 89,5.10-3 kJ .K-1.mol-1 ΔG0D = 3,7 kJ .mol-1 (Proceso no espontáneo)

ESPONTANEIDAD DEL PROCESO DE DISOLUCIÓN ΔGD = ΔHD – T ΔSD Caso de gas en líquido

CINÉTICA DEL PROCESO DE DISOLUCIÓN Factores que determinan la velocidad del proceso de disolución La naturaleza de las sustancias participantes El grado de división del soluto La temperatura o agitación térmica La agitación mecánica La corriente de convección

EQUILIBRIO DE DISOLUCIÓN Xno disuelto = Xdisuelto Es un estado de equilibrio dinámico vdisolución = vprecipitación El sistema se mueve espontáneamente hacia el estado de equilibrio. Cuando es perturbado por algún cambio, lo contrarresta hasta alcanzar un nuevo estado de equilibrio. La naturaleza y las propiedades de un estado de equilibrio dado son las mismas, independientemente de cómo se haya llegado a él. El sistema en equilibrio representa un compromiso entre dos tendencias: la de alcanzar el estado de energía libre mínima y de entropía máxima.

Condición Termodinámica del equilibrio Variación de la entropía con la extensión del proceso de disolución. Proceso espontáneo 26

Condición termodinámica del estado de equilibrio Variación de la energía libre con la extensión del proceso de disolución. Proceso espontáneo Proceso no espontáneo

EQUILIBRIO DE DISOLUCIÓN Condición cinética del estado de equilibrio: ξ̇disolución = ξ̇precipitación

Formas de expresar la composición cuantitativa de las disoluciones