TERMODINAMICA METALURGICAINFORME II AL : Ing. BLAS ARAUCO, Antonio DE : RENTERIA MAURATE, Jorge Luis FECHA : Miércoles 14/Octubre/2014 ASUNTO : PROPIEDADES TERMODINAMICAS DISOLUCIONES Con el saludo cordial del día tengo el agrado de dirigirme a su persona con el fin de hacer presente el siguiente informe: PROPIEDADES TERMODINAMICAS DISOLUCIONES RENTERIA MAURATE, Jorge Luis DNI: 70303261 UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION PRACTICA N°2 hablaremos de propiedades medibles. pero la termodinámica es una ciencia macroscópica y nosotros. donde la derivación de todas las ecuaciones tiene un peso importante con lo que el estudiante pierde la visión macroscópica del fenómeno estudiado. no hay que olvidarlo.TERMODINAMICA METALURGICA INTRODUCCION La termodinámica es una rama fundamental de la Química. Ciertamente. sino de complementarlos. No se ha tratado de escribir unos apuntes que sustituyan a los muchos y buenos textos de Termodinámica Química existentes. y mediante ejemplos sencillos facilitarle el aprendizaje de la materia. La idea de esta página y de su contenido es acercar al estudiante a los procesos en sí. se requerirán unos conocimientos matemáticos básicos. que se centra en el estudio macroscópico de la naturaleza en equilibrio. sin embargo resulta en la mayoría de los casos muy poco popular entre los estudiantes. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION PRACTICA N°2 . Esto puede ser debido a que el estudio termodinámico de un proceso químicofísico se suele abordar mediante un planteamiento matemático muy riguroso. y hacerlo de forma esquemática. OBJETIVOS Dar a conocer las propiedades fundamentales de la termodinámica en la disolución. Conocer los fundamentos de termodinámica aplicados a sistemas abierto. Conocer la importancia de las consideraciones ambientales y de seguridad en los procesos térmicos.TERMODINAMICA METALURGICA 2. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION PRACTICA N°2 . Observar todo los cambios que se presentan en la practica. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION PRACTICA N°2 .TERMODINAMICA METALURGICA 3.2 PROCEDIMIENTO 1.1 MATERIALES Vaso de precipitación Termómetro Cocina eléctrica Agua destilada Cubos de hielo con anilina 3. Tener todo los materiales descritos anteriormente. 2. PRACTICA N° 2 PROPIEDADES TERMODINAMICAS DISOLUCION 3. PARTE EXPERIMENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION PRACTICA N°2 .TERMODINAMICA METALURGICA 4. Las fuerzas intermoleculares también operan entre las partículas de soluto y las moléculas de disolvente. En cambio. un factor principal que determina si se forma o no una disolución es la intensidad relativa de las fuerzas intermoleculares entre las partículas de soluto y de disolvente. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION PRACTICA N°2 . De hecho.TERMODINAMICA METALURGICA 5. las fuerzas de dispersión dominan cuando una sustancia no polar como el C6H14 se disuelve en otra no polar como el CCl4. en todas las disoluciones intervienen sustancias en fase condensada. Con la excepción de las mezclas de gases. Cuales quiera de los diversos tipos de fuerzas intermoleculares que vimos en el capítulo 11 puede operar entre las partículas de soluto y de disolvente en una disolución. Las disoluciones se forman cuando las fuerzas de atracción entre las partículas de soluto y de disolvente son de magnitud comparable con la de las que existen entre las partículas de soluto mismas o entre las partículas de disolvente mismas. por ejemplo.1 EL PROCESO DE DISOLUCIÓN Se forma una disolución cuando una sustancia se dispersa de manera uniforme en otra. REFERENCIA TEORICA 5. dominan en las disoluciones de sustancias iónicas en agua. En el capítulo 11 vimos que las moléculas o iones de las sustancias en los estados líquido y sólido experimentan fuerzas de atracción intermoleculares que mantienen juntas a las partículas individuales. Las fuerzas ion-dipolo. podemos imaginar que los cambios de energía globales en la formación de una disolución tienen tres componentes. las moléculas de agua también deben separarse unas de otras para dejar huecos en el disolvente que serán ocupados por los iones y . es la suma de tres términos: UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION PRACTICA N°2 . Así.TERMODINAMICA METALURGICA 5.2 CAMBIOS DE ENERGÍA Y FORMACIÓN DE DISOLUCIONES El cloruro de sodio se disuelve en agua porque las moléculas de agua tienen suficiente atracción por los iones y para vencer la atracción que estos dos iones experimentan entre sí en el cristal. los cuales se ilustran de forma esquemática. Para formar una disolución acuosa de NaCl. El cambio de entalpia global al formarse una disolución. en este caso. el libro tiene mayor energía potencial que cuando está en el piso. Este hecho nos lleva al primer principio básico que identifica los procesos espontáneos y la dirección que siguen: los procesos en los que el contenido de energía del sistema disminuye tienden a ser espontáneos. Por ello. el libro caerá y perderá energía. una se disuelve fácilmente en la otra en todas proporciones. Amenos que se le detenga. Cuando se mezclan las dos. es decir. el cloruro de sodio no se disuelve espontáneamente en gasolina. los gases se mezclan y expanden espontáneamente si sus recipientes no los detienen. las fuerzas intermoleculares son demasiado débiles para detener a las moléculas. Los procesos espontáneos suelen ser exotérmicos. tiene lugar sin un aporte adicional de energía de fuera del sistema. a causa de los fuertes enlaces que mantienen unidos los iones sodio y cloruro. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION PRACTICA N°2 . Si soltamos un libro. cae al piso a causa de la gravedad. En los procesos que ocurren espontáneamente intervienen dos factores distintos.TERMODINAMICA METALURGICA 5. Por tanto.3 FORMACION DE DISOLUCIONES. la disolución es espontánea. Asu altura inicial. Las dos sustancias son no polares y tienen puntos de ebullición similares (77°C para el CCl4 y 69°C para el C6H14). el mezclado y el consecuente aumento en el desorden serán espontáneos a menos que las moléculas sean detenidas por fuerzas intermoleculares suficientemente intensas o por barreras físicas. Cuando se juntan moléculas de diferentes tipos. ESPONTANEIDAD Y DESORDEN Cuando se mezclan tetracloruro de carbono (CCl4) y hexano (C6H14). En cambio. el otro es el desorden. El más obvio es la energía. es razonable suponer que las magnitudes de las fuerzas de atracción entre las moléculas (fuerzas de dispersión de London) son comparables en las dos sustancias y en su disolución. En la mayor parte de los casos. se formará una disolución a menos que las interacciones soluto-soluto o disolventedisolvente sean demasiado fuertes en comparación con las interacciones soluto-disolvente.4 FORMACION DE DISOLUCIONES Y REACCIONES QUIMICAS En todas nuestras explicaciones de las disoluciones. el níquel metálico se disuelve al entrar en contacto con una disolución de ácido clorhídrico porque se efectúa la reacción química siguiente: ( ) ( ) ( ) ( ) En este caso. Si la disolución se evapora a sequedad. la concentración de partículas de soluto en la disolución aumenta. consideraremos con mayor detalle el balance entre las tendencias hacia una menor energía y hacia una mayor entropía. En este capítulo nos concentraremos en disoluciones de las cuales el soluto se puede recuperar inalterado de la disolución. la formación de soluciones se favorece por el aumento en la entropía que acompaña al mezclado. se recuperará NiCl2·6H2O(s). la forma química de la sustancia que se está disolviendo ha cambiado. Si la disolución se evapora a sequedad.5 DISOLUCIONES SATURADAS Y SOLUBILIDAD A medida que un soluto sólido comienza a disolverse en un disolvente. Ahí. debemos tener cuidado de distinguir entre el proceso físico de formación de una disolución y las reacciones químicas que dan lugar a una disolución. y lo mismo sucede con la probabilidad de que choquen con la superficie del UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION PRACTICA N°2 . Por el momento. se recuperará el NaCl. cuando NaCl(s) se disuelve en agua. 5.TERMODINAMICA METALURGICA Estudiaremos otra vez los procesos espontáneos en el capítulo 19. necesitamos tener presente que en el proceso de disolución intervienen dos factores: un cambio de entalpía y un cambio de entropía. Por ejemplo. no hay reacción química. Por consiguiente. no Ni(s). de Ni a NiCl2. En contraste. 5. TERMODINAMICA METALURGICA sólido. Sin embargo. Tal choque podría hacer que la partícula quedara otra vez unida al sólido. la solubilidad del NaCl en agua a 0ºC es de 35.3 utilizando una flecha doble: Si las velocidades de estos procesos opuestos se igualan.5 entre los procesos de evaporación y condensación.7 g por 100 mL de agua. Por ejemplo. a esa temperatura. como se observa con el Ce2(SO4)3.18 \). Una disolución que está en equilibrio con soluto no disuelto está saturada. No se disolverá soluto adicional si se agrega a una disolución saturada. Esta situación se representa en la ecuación 13. 5. En contraste con los solutos sólidos. La cantidad de soluto necesaria para formar una disolución saturada en una cantidad dada de disolvente se conoce como solubilidad de ese soluto. cuya curva de solubilidad tiende hacia abajo al aumentar la temperatura. Por tanto. en general. En la figura 13.17 \ se muestra este efecto sobre la solubilidad de varias sustancias iónicas en agua. se observarán burbujas de aire en el interior UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION PRACTICA N°2 . Se establece un equilibrio dinámico similar al que vimos en la Sección 11. la solubilidad aumenta al incrementarse la temperatura. Este proceso. en equilibrio. Observe que. no habrá ya un aumento neto en la cantidad de soluto en disolución. la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura (Figura 13. se denomina cristalización. Ésta es la cantidad máxima de NaCl que se puede disolver en agua para dar una disolución estable. que es lo opuesto al proceso de disolución. en una disolución que está en contacto con soluto no disuelto se dan dos procesos opuestos. Si calentamos un vaso de agua fría de la llave.6 DISOLUCIONES SATURADAS Y SOLUBILIDAD La solubilidad de la mayor parte de los solutos sólidos en agua aumenta al incrementarse la temperatura de la disolución. hay unas cuantas excepciones a esta regla. El efecto es mucho más grave en los lagos profundos porque el agua caliente es menos densa que el agua fría. en la superficie. 5. fracción molar. molaridad y molalidad. y por ello tiende a permanecer sobre el agua fría. Usamos varias formas de expresar la concentración en términos cuantitativos. y veremos cuatro de ellas en esta sección: porcentaje en masa.6 FORMAS DE CONCENTRACION La concentración de una disolución se puede expresar cualitativa o cuantitativamente. una con una concentración elevada se describe como concentrada. las bebidas carbonatadas pierden CO2 si se les permite calentarse. Se emplean los términos diluida y concentrada para describir una disolución cualitativamente. La menor solubilidad del O2 en agua al aumentar la temperatura es uno de los efectos de la contaminación térmica de lagos y ríos. al aumentar la temperatura de la disolución. Esta situación impide la disolución de oxígeno en las capas más profundas y afecta la espiración de todos los organismos acuáticos que necesitan oxígeno. De forma similar. la solubilidad del CO2 disminuye y CO2(g) escapa de la disolución. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION PRACTICA N°2 .TERMODINAMICA METALURGICA del vaso. Los peces pueden asfixiarse y morir en estas condiciones. Una disolución con una concentración relativamente baja de soluto se describe como diluida. CONCLUSIONES UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION PRACTICA N°2 .TERMODINAMICA METALURGICA 6. TERMODINAMICA METALURGICA 7. ANEXOS UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION PRACTICA N°2 . editorial Alfaomega.fisicanet.com. editorial Limusa Noriega UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION PRACTICA N°2 . primera edición.org/ley-cero-delatermodinamica/ http://www.p hp Tippens “Física Conceptos y Aplicaciones”. tercera edición. Pérez Cárdenas Salvador “Fundamentos de Termodinámica”.TERMODINAMICA METALURGICA 8. sexta edición.ar/fisica/termoestatica/ap03_termoestatica.com.p hp http://www.ar/fisica/termoestatica/ap01_termoestatica. editorial McGraw Hill. BIBLIOGRAFIA http://es. Manrique “Termodinámica”.wikipedia.fisicanet.