Equilibrio entre Fases con Equilibrio entre Fases con ReacciónReacción
• Tratado como cualquier otro tipo de equilibrioTratado como cualquier otro tipo de equilibrio
• K puede incluir una ó más fasesK puede incluir una ó más fases
Actividad de cada especie en la fase de se Actividad de cada especie en la fase de se encuentreencuentre
eg. precipitacióneg. precipitación
eg. Absorción de COeg. Absorción de CO22 en la sangre en la sangre
333
322
3322
1
23
2
21
32
3
3)()(
OHFe
aa
aaK
OHFelOHsOFe
OHOFe
OHFesp
222
23
223
2
2322 2)()(
COCOP
HCO
aa
aaK
HCOlOHgCO
OH
HCO
Extracción Líquida-líquidaExtracción Líquida-líquida
nmm
nmmm
mm
nmm
mm
HExtAM
ExtMAKor
HExtM
HExtMK
ExtMAHExtnmAM
or
mHExtMHExtmM
)()(
)(
)(
mm
m
mm
m
m
m
m
M
Na
FGNaM
NaFGMK
mNaFGMFGmNaM
1
Intercambio iónico Intercambio iónico (sólido)(sólido)
Resinas de Intercambio Iónico (IEx)Resinas de Intercambio Iónico (IEx)
Tipos de Resinas de Intercambio IónicoTipos de Resinas de Intercambio Iónico
mm
m
mm
m
m
m
m
M
Na
FGNaM
NaFGMK
mNaFGMFGmNaM
1
Energía de adsorciónEnergía de adsorciónads ads* afinidadsup.i i i
ads* coul solv chemi i i i
G G G
G G G G
Adsorción SuperficialAdsorción Superficial
sup supsup liq ads*i ii i i
i i
supads* sup ads* afinidad sup.ii i i i i
i i
xRT ln (G G ) G pérdida de entropía
x
Si no existiera una afinidad especial, no habría adsorción
Rearreglando,
xRT ln ( G RT ln ) ( G G ) G
x
ads
ads adssup i ii i i i i i
i
Tomando la exponencial de los dos lados de la ecuación,
G Gx x exp or 2r C exp
RT RT
donde, Densidad superficial
AdsorciónAdsorción
Similar a intercambio iónico en cuanto hay una número finito de sitios de
adsorción
Modelos para Adsorción en la Capa de Modelos para Adsorción en la Capa de SternStern
Equilibrio de AdsorciónEquilibrio de Adsorción
(S – S(S – Sll) + M) + Mii ⇄ S⇄ Sii
Donde,Donde,
S = Área total de superficie, mS = Área total de superficie, m22/l/l
SSll = Área occupada por todoas las especies = Área occupada por todoas las especies
adsorbidas, madsorbidas, m22/l/l
SSii = Área occupada por i, m = Área occupada por i, m22/l /l
MMii = Especie i en el seno de la solución = Especie i en el seno de la solución
Enlazado superficial
OH + Mz+ ⇄ ⇄ OM(z-1) + H+
OH + Az- ⇄ ⇄ A(1-z) + OH-
Características de las Características de las SuperficiesSuperficies
• Sólidos – enlaces no saturadosSólidos – enlaces no saturadosMO (sup) + HMO (sup) + H22O O ⇄⇄ MO×H MO×H22O (sup) O (sup) ⇄⇄ MOH×OH (sup) MOH×OH (sup)
Dependiendo del pH de la soluciónDependiendo del pH de la soluciónMOH (sup) + HMOH (sup) + H++ ⇄⇄ MOH2+ (sup) MOH2+ (sup)
MOH (sup) MOH (sup) ⇄⇄ MO- (sup) + H MO- (sup) + H++
• Líquidos – Energía más elevada Líquidos – Energía más elevada En el interfase con el aire u otro líquido,En el interfase con el aire u otro líquido,
se promueve la adsorción preferencialse promueve la adsorción preferencial
de las especies en soluciónde las especies en solución
La Energía Libre requerida para formar La Energía Libre requerida para formar superficiessuperficies
Gi = σi dA
• Se requiere trabajo para crear nueva superficie
• Existe una tendencia natural de minimizar el área
¿Cuánto trabajo se requiere?¿Cuánto trabajo se requiere?
• Para contrarrestar el cambio positivo en Para contrarrestar el cambio positivo en G,G,
W > W > σσiidAdA
ej. Gotas de agua – σ =ej. Gotas de agua – σ = 7.2x107.2x10-2-2 J/m J/m22
base: 1 g base: 1 g volumen total = 1 cm volumen total = 1 cm33 = 10 = 10-6-6mm33
If d = 1 mm (10If d = 1 mm (10-3-3m), A = 6x10m), A = 6x10-3-3mm22 y W = 4.32x10y W = 4.32x10-4-4 J J
If d = 1 If d = 1 μμm (10m (10-6-6m), A = 6mm), A = 6m22 y W = 4.32x10y W = 4.32x10-1-1 J J
If d = 1 nm (10If d = 1 nm (10-9-9m), A = 6x10m), A = 6x1033mm22 y W = 4.32x10y W = 4.32x1022 J J
ej. Gold – 2 J/mej. Gold – 2 J/m22
If d = 1 nm (10If d = 1 nm (10-9-9m), W = 1.2x10m), W = 1.2x1044 J J
3 2 A 6V (# gotas) d A (# gotas) d
6 V d
¿Qué tan difícil es ……?¿Qué tan difícil es ……?
• Moler mineralesMoler minerales
• Fabricar nanopartículasFabricar nanopartículas
• Estabilizar emulsionesEstabilizar emulsiones
• Producir partículas no esféricasProducir partículas no esféricas
Entonces, ¿cómo lo podemos hacer?Entonces, ¿cómo lo podemos hacer?
¿Cómo?¿Cómo?
• Disminuyendo la tensión superficial (ó Disminuyendo la tensión superficial (ó interfacial)interfacial)
Agentes tensoactivosAgentes tensoactivos
• Añadiendo barreras físicas ó con fuerzas Añadiendo barreras físicas ó con fuerzas coulómbicascoulómbicas
eg. leche, lociones corporales, soles de oroeg. leche, lociones corporales, soles de oro
ads ads* afinidad sup.i i i
ads* coul solv chemi i i i
G G G
G G G G
MicelasMicelas
• Formación espontáneaFormación espontánea
G = G = H - TH - TSS
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