Equilibrio entre Fases con Equilibrio entre Fases con ReacciónReacción

• Tratado como cualquier otro tipo de equilibrioTratado como cualquier otro tipo de equilibrio

• K puede incluir una ó más fasesK puede incluir una ó más fases

Actividad de cada especie en la fase de se Actividad de cada especie en la fase de se encuentreencuentre

eg. precipitacióneg. precipitación

eg. Absorción de COeg. Absorción de CO22 en la sangre en la sangre

333

322

3322

1

23

2

21

32

3

3)()(

OHFe

aa

aaK

OHFelOHsOFe

OHOFe

OHFesp

222

23

223

2

2322 2)()(

COCOP

HCO

aa

aaK

HCOlOHgCO

OH

HCO

Extracción Líquida-líquidaExtracción Líquida-líquida

nmm

nmmm

mm

nmm

mm

HExtAM

ExtMAKor

HExtM

HExtMK

ExtMAHExtnmAM

or

mHExtMHExtmM

)()(

)(

)(

mm

m

mm

m

m

m

m

M

Na

FGNaM

NaFGMK

mNaFGMFGmNaM

1

Intercambio iónico Intercambio iónico (sólido)(sólido)

Resinas de Intercambio Iónico (IEx)Resinas de Intercambio Iónico (IEx)

Tipos de Resinas de Intercambio IónicoTipos de Resinas de Intercambio Iónico

mm

m

mm

m

m

m

m

M

Na

FGNaM

NaFGMK

mNaFGMFGmNaM

1

Energía de adsorciónEnergía de adsorciónads ads* afinidadsup.i i i

ads* coul solv chemi i i i

G G G

G G G G

Adsorción SuperficialAdsorción Superficial

sup supsup liq ads*i ii i i

i i

supads* sup ads* afinidad sup.ii i i i i

i i

xRT ln (G G ) G pérdida de entropía

x

Si no existiera una afinidad especial, no habría adsorción

Rearreglando,

xRT ln ( G RT ln ) ( G G ) G

x

ads

ads adssup i ii i i i i i

i

Tomando la exponencial de los dos lados de la ecuación,

G Gx x exp or 2r C exp

RT RT

donde, Densidad superficial

AdsorciónAdsorción

Similar a intercambio iónico en cuanto hay una número finito de sitios de

adsorción

Modelos para Adsorción en la Capa de Modelos para Adsorción en la Capa de SternStern

Equilibrio de AdsorciónEquilibrio de Adsorción

(S – S(S – Sll) + M) + Mii ⇄ S⇄ Sii

Donde,Donde,

S = Área total de superficie, mS = Área total de superficie, m22/l/l

SSll = Área occupada por todoas las especies = Área occupada por todoas las especies

adsorbidas, madsorbidas, m22/l/l

SSii = Área occupada por i, m = Área occupada por i, m22/l /l

MMii = Especie i en el seno de la solución = Especie i en el seno de la solución

Enlazado superficial

OH + Mz+ ⇄ ⇄ OM(z-1) + H+

OH + Az- ⇄ ⇄ A(1-z) + OH-

Características de las Características de las SuperficiesSuperficies

• Sólidos – enlaces no saturadosSólidos – enlaces no saturadosMO (sup) + HMO (sup) + H22O O ⇄⇄ MO×H MO×H22O (sup) O (sup) ⇄⇄ MOH×OH (sup) MOH×OH (sup)

Dependiendo del pH de la soluciónDependiendo del pH de la soluciónMOH (sup) + HMOH (sup) + H++ ⇄⇄ MOH2+ (sup) MOH2+ (sup)

MOH (sup) MOH (sup) ⇄⇄ MO- (sup) + H MO- (sup) + H++

• Líquidos – Energía más elevada Líquidos – Energía más elevada En el interfase con el aire u otro líquido,En el interfase con el aire u otro líquido,

se promueve la adsorción preferencialse promueve la adsorción preferencial

de las especies en soluciónde las especies en solución

La Energía Libre requerida para formar La Energía Libre requerida para formar superficiessuperficies

Gi = σi dA

• Se requiere trabajo para crear nueva superficie

• Existe una tendencia natural de minimizar el área

¿Cuánto trabajo se requiere?¿Cuánto trabajo se requiere?

• Para contrarrestar el cambio positivo en Para contrarrestar el cambio positivo en G,G,

W > W > σσiidAdA

ej. Gotas de agua – σ =ej. Gotas de agua – σ = 7.2x107.2x10-2-2 J/m J/m22

base: 1 g base: 1 g volumen total = 1 cm volumen total = 1 cm33 = 10 = 10-6-6mm33

If d = 1 mm (10If d = 1 mm (10-3-3m), A = 6x10m), A = 6x10-3-3mm22 y W = 4.32x10y W = 4.32x10-4-4 J J

If d = 1 If d = 1 μμm (10m (10-6-6m), A = 6mm), A = 6m22 y W = 4.32x10y W = 4.32x10-1-1 J J

If d = 1 nm (10If d = 1 nm (10-9-9m), A = 6x10m), A = 6x1033mm22 y W = 4.32x10y W = 4.32x1022 J J

ej. Gold – 2 J/mej. Gold – 2 J/m22

If d = 1 nm (10If d = 1 nm (10-9-9m), W = 1.2x10m), W = 1.2x1044 J J

3 2 A 6V (# gotas) d A (# gotas) d

6 V d

¿Qué tan difícil es ……?¿Qué tan difícil es ……?

• Moler mineralesMoler minerales

• Fabricar nanopartículasFabricar nanopartículas

• Estabilizar emulsionesEstabilizar emulsiones

• Producir partículas no esféricasProducir partículas no esféricas

Entonces, ¿cómo lo podemos hacer?Entonces, ¿cómo lo podemos hacer?

¿Cómo?¿Cómo?

• Disminuyendo la tensión superficial (ó Disminuyendo la tensión superficial (ó interfacial)interfacial)

Agentes tensoactivosAgentes tensoactivos

• Añadiendo barreras físicas ó con fuerzas Añadiendo barreras físicas ó con fuerzas coulómbicascoulómbicas

eg. leche, lociones corporales, soles de oroeg. leche, lociones corporales, soles de oro

ads ads* afinidad sup.i i i

ads* coul solv chemi i i i

G G G

G G G G

MicelasMicelas

• Formación espontáneaFormación espontánea

G = G = H - TH - TSS