1.22.10: Volumen: Mezclas líquidas binarias acuosas

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Page ID: 80033

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

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Para mezclas acuosas binarias (a presión ambiente y temperatura fija) hay dos puntos de referencia interesantes.

El volumen molar del componente líquido puro 2,\(\mathrm{V}_{2}^{*}(\lambda)\).

En este último caso imaginamos que cada molécula de líquido 2 está rodeada por una extensión infinita de agua. Con aumento gradual en\(\mathrm{x}_{2}\), entonces (en promedio) las moléculas de líquido 2 se acercan más juntas.

Mezclas típicamente acuosas

Para estos sistemas\(\left[\mathrm{V}_{2}^{\infty}(\operatorname{mix})-\mathrm{V}_{2}^{*}(\lambda)\right]\) es negativo. Pero este patrón no es exclusivo de los sistemas acuosos. La característica única es la disminución en\(\left[\mathrm{V}_{2}(\operatorname{mix})-\mathrm{V}_{2}^{*}(\lambda)\right]\) con aumento en\(\mathrm{x}_{2}\) a baja\(\mathrm{x}_{2}\) [1]. De hecho con el aumento en la hidrofobicidad de la sustancia química 2, la disminución es más llamativa y el mínimo en\(\left[\mathrm{V}_{2}(\operatorname{mix})-\mathrm{V}_{2}^{*}(\lambda)\right]\) ocurre a menor\(\mathrm{x}_{2}\). En fracciones molares más allá\(\mathrm{x}_{2}\left[\mathrm{~V}_{2}(\mathrm{mix})-\mathrm{V}_{2}^{*}(\lambda)\right]\) aumenta con el aumento en\(\mathrm{x}_{2}\). Se han ofrecido muchas explicaciones para este complicado patrón. A continuación se presenta una explicación.

Lo negativo\(\left[\mathrm{V}_{2}^{\infty}(\operatorname{mix})-\mathrm{V}_{2}^{*}(\lambda)\right]\) se explica en términos de un clatrato líquido en el que parte del grupo hidrófobo 'ocupa' un sitio invitado en el agua líquida 'enrejado'. La disminución en\(\left[\mathrm{V}_{2}(\operatorname{mix})-\mathrm{V}_{2}^{*}(\lambda)\right]\) se explica en términos de una tendencia creciente hacia una estructura de hidrato de clatrato líquido. Con el incremento en\(\mathrm{x}_{2}\) llega un punto en el que no hay suficiente agua para construir el hospedador clatrato líquido. De ahí\(\left[\mathrm{V}_{2}(\operatorname{mix})-\mathrm{V}_{2}^{*}(\lambda)\right]\) que aumente [2,3].

Sistemas típicamente no acuosos

Aunque\(\left[\mathrm{V}_{2}^{\infty}(\operatorname{mix})-\mathrm{V}_{2}^{*}(\lambda)\right]\) es negativo no se observa mínimo en\(\left[\mathrm{V}_{2}(\operatorname{mix})-\mathrm{V}_{2}^{*}(\lambda)\right]\).

Notas al pie

[1] Véase por ejemplo; fluoroalcoholes (aq); C. H. Rochester y J. R. Symonds, J. Fluorine Chem.,1974, 4 ,141.

[2] F. Franks, Ann. N. Y. Acad. Sci.,1955, 125 ,277.

[3] Para muchas mezclas acuosas binarias los patrones en las propiedades relacionadas con el volumen a menudo identifican puntos de transición en 'composiciones estructuralmente interesantes'; G. Roux, D. Roberts, G. Perron y J. E. Desnoyers, J. Solution Chem.,1980, 9 ,629.