1.5.9: Potenciales Químicos; Exceso; Solución Acuosa

Última actualización
Guardar como PDF

Page ID: 79720

Michael J Blandamer & Joao Carlos R Reis
University of Leicester & Faculdade de Ciencias

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

Una solución acuosa dada, a temperatura\(\mathrm{T}\) y presión\(\mathrm{p}\) (\(\cong \mathrm{p}^{0}\)), contiene un soluto, sustancia química\(j\). Si las propiedades termodinámicas de la solución son ideales, el potencial químico del soluto viene dado por la ecuación (a).

\[\mu_{\mathrm{j}}(\mathrm{aq} ; \mathrm{id})=\mu_{\mathrm{j}}^{0}(\mathrm{aq})+\mathrm{R} \, \mathrm{T} \, \ln \left(\mathrm{m}_{\mathrm{j}} / \mathrm{m}^{0}\right)\]

Para la solución real correspondiente,

\[\mu_{\mathrm{j}}(\mathrm{aq})=\mu_{\mathrm{j}}^{0}(\mathrm{aq})+\mathrm{R} \, \mathrm{T} \, \ln \left(\mathrm{m}_{\mathrm{j}} \, \gamma_{\mathrm{j}} / \mathrm{m}^{0}\right)\]

Aquí\(\gamma_{j}\) está el coeficiente de actividad. El exceso de potencial químico,\(\mu_{\mathrm{j}}^{\mathrm{E}}(\mathrm{aq})\) viene dado por la ecuación (c).

\[\mu_{\mathrm{j}}^{\mathrm{E}}(\mathrm{aq})=\mu_{\mathrm{j}}(\mathrm{aq})-\mu_{\mathrm{j}}(\mathrm{aq} ; \mathrm{id})\]

\[\text { Then, } \mu_{j}^{E}(a q)=R \, T \, \ln \left(\gamma_{j}\right)\]

A menudo\(\mu_{\mathrm{j}}^{\mathrm{E}}(\mathrm{aq})\) se escribe un exceso de potencial químico en la forma\(\mathrm{G}_{j}^{\mathrm{E}}\). Esta última notación deriva del hecho de que los potenciales químicos son energías Gibbs molares parciales. En el caso del solvente, water (\(\ell\)), las ecuaciones correspondientes para los potenciales químicos en soluciones que tienen propiedades termodinámicas ideales o reales están dadas por las ecuaciones (e) y (f).

\[\mu_{1}(\mathrm{aq} ; \mathrm{id})=\mu_{1}^{*}(\ell)-\mathrm{R} \, \mathrm{T} \, \mathrm{M}_{1} \, \mathrm{m}_{\mathrm{j}}\]

\[\mu_{1}(\mathrm{aq})=\mu_{1}^{*}(\ell)-\phi \, \mathrm{R} \, \mathrm{T} \, \mathrm{M}_{1} \, \mathrm{m}_{\mathrm{j}}\]

\[\mu_{1}^{\mathrm{E}}(\mathrm{aq})=(1-\phi) \, \mathrm{R} \, \mathrm{T} \, \mathrm{M}_{1} \, \mathrm{m}_{\mathrm{j}}\]