1.8.10: Entalpía de Soluciones- Sales

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Page ID: 79636

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

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La sustancia química\(\mathrm{NaCl}(\mathrm{s})\) es un sólido cristalino duro con un alto punto de fusión,\(1074 \mathrm{K}\). Por lo tanto, tanto más notable es la observación cuando algunos cristales se dejan caer en el agua (\(\ell\)) los cristales se desintegran en iones sin cambios dramáticos en la temperatura del agua. Se concluye que la intensidad de las interacciones entre iones en el cristal es comparable a la existente entre iones y moléculas de agua en la solución acuosa. No es sorprendente, por lo tanto, las entalpías de soluciones han sido ampliamente investigadas

La entalpía de una solución acuosa preparada a temperatura\(\mathrm{T}\) y presión\(\mathrm{p}\) usando\(\mathrm{n}_{1}\) moles de agua y\(\mathrm{n}_{j}\) moles de sal viene dada por la ecuación (a) donde\(\phi\left(\mathrm{H}_{j}\right)\) está la entalpía molar aparente de sal\(j\) en solución.

\[\mathrm{H}(\mathrm{aq})=\mathrm{n}_{1} \, \mathrm{H}_{1}^{*}(\ell)+\mathrm{n}_{\mathrm{j}} \, \phi\left(\mathrm{H}_{\mathrm{j}}\right)\]

Antes de preparar la solución la entalpía del sistema,\(\mathrm{H}(\mathrm{no}-\mathrm{mix})\) viene dada por la ecuación (b) donde\(\mathrm{H}_{\mathrm{j}}^{*}(\mathrm{~s})\) está la entalpía molar de la sal sólida\(j\).

\[\mathrm{H}(\mathrm{no}-\operatorname{mix})=\mathrm{n}_{1} \, \mathrm{H}_{1}^{*}(\ell)+\mathrm{n}_{\mathrm{j}} \, \mathrm{H}_{\mathrm{j}}^{*}(\mathrm{~s})\]

Usando un calorímetro isobárico,\(\mathrm{q}\) se registra calor para el proceso de solución.

\[\mathrm{q}=\mathrm{H}(\mathrm{aq})-\mathrm{H}(\mathrm{no}-\mathrm{mix})=\mathrm{n}_{\mathrm{j}} \,\left[\phi\left(\mathrm{H}_{\mathrm{j}}\right)-\mathrm{H}_{\mathrm{j}}^{*}(\mathrm{~s})\right]\]

\[\phi\left(H_{j}\right)-H_{j}^{*}(s)=q / n_{j}\]

En muchos estudios [1] utilizando calorímetros sensibles (\(\mathrm{q}/\mathrm{n}_{j}\)) se pueden registrar para la producción de soluciones bastante diluidas de tal manera que efectivamente\(\phi\left(\mathrm{H}_{j}\right)\) es igual a\(\mathrm{H}_{\mathrm{j}}^{\infty}(\mathrm{aq})\). En otros casos\(\Delta_{s \ln } \mathrm{H}(\mathrm{s} \rightarrow \mathrm{aq})\) se encuentra que depende de la molalidad de la solución resultante. Un procedimiento [2] ajusta la entalpía medida de la solución a una cuadrática en la molalidad de la sal.

\[\Delta_{s \ln } \mathrm{H}(\mathrm{s} \rightarrow \mathrm{aq})=\Delta_{\mathrm{sin}} \mathrm{H}^{0}(\mathrm{~s} \rightarrow \mathrm{aq})+\mathrm{A} \,\left(\mathrm{m}_{\mathrm{j}} / \mathrm{m}^{0}\right)+\mathrm{B} \,\left(\mathrm{m}_{\mathrm{j}} / \mathrm{m}^{0}\right)^{2}\]

En otros casos se utiliza la ley limitante de Debye-Huckel como base para extrapolar\(\Delta_{\mathrm{s} \ln } \mathrm{H}(\mathrm{s} \rightarrow \mathrm{aq})\) al valor de dilución infinito requerido [3].

Notas al pie

[1]

R. K. Mohanty, T. S. Sarma, S. Subramanian y J.C. Ahluwalia, Trans. Faraday Soc.,1971, 67 ,305.
N Van Meurs, Th. W Warmerdam y G. Somsen, Fase Fluida Equilib., 1989, 49 ,263.
M. E. Estep, D. D. Macdonald y J. B. Hyne, J. Solution Chem.,1977, 6 ,129.

[2] C. V. Krishnan y H. L. Friedman, J. Phys.Chem.,1970, 74 ,3900.

[3] por ejemplo Om. N. Bhatnagar y C. M. Criss, J. Phys Chem.,1969, 73 ,174.