1.10.9: Energías Gibbs- Solutos- Coesferas

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Page ID: 79732

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

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El potencial químico del soluto\(j\) en solución acuosa, molalidad\(\mathrm{m}_{j}\), a temperatura\(\mathrm{T}\) y presión\(\mathrm{p}\) (que es cercana a la ambiente) viene dado por la ecuación (a).

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

En el desarrollo de una comprensión de los factores que contribuyen a\(\mu_{\mathrm{j}}(\mathrm{aq})\), un modelo de soluciones desarrollado por Gurney es a menudo útil [1].

Se identifica una coesfera alrededor de cada molécula de soluto\(j\) donde la organización de las moléculas de disolvente difiere de la del disolvente a granel al mismo\(\mathrm{T}\) y\(\mathrm{p}\). En una solución donde las propiedades termodinámicas del soluto\(j\) son ideales, no existen interacciones soluto-soluto tal que el coeficiente de actividad\(\gamma_{j}\) sea unidad. En soluciones reales el hecho de que se\(\gamma_{j} \neq 1\) puede entender en términos de interacciones coesfera-coesfera juntas para soluciones salinas fuertes interacciones carga-carga.

El modelo [2] identifica dos zonas. La Zona A describe moléculas de disolvente cercanas a la molécula de soluto, siendo el número de tales moléculas de disolvente el número de hidratación primaria. La Zona B describe las moléculas de disolvente fuera de la Zona A. Su organización difiere de la del disolvente a granel como consecuencia de la presencia de molécula de soluto (o, ion)\(j\). La zona C se encuentra más allá de la zona B donde la organización del disolvente es efectivamente la misma que la del disolvente puro al mismo\(\mathrm{T}\) y\(\mathrm{p}\). Hay mérito en no ser demasiado pedante respecto a las definiciones de las zonas A, B y C.

Para soluciones reales, las interacciones coesfera-coesfera se contabilizan usando, por ejemplo, el término\(\left[\partial \ln \left(\gamma_{\mathrm{j}}\right) / \partial \mathrm{p}\right]_{\mathrm{T}}\) en la ecuación que describe el volumen molar parcial\(\mathrm{V}_{\mathrm{j}}(\mathrm{aq})\) para soluto\(j\) en una solución real.

Notas al pie

[1] R. W. Gurney, Procesos iónicos en solución, McGraw-Hill, Nueva York, 1953.

[2] H. S. Frank y W.-Y. Wen, Discuta. Faraday Trans.,1957, 24 ,756.