ACTIVIDAD INDIVIDUALMOMENTO 1

LUZ KARINA PESTANA

Código 56076808

FISICOQUÍMICA

201604_26

TUTORA

MARTA CECILIA VINASCO GUZMÁN

Ingeniera Química

ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD

Septiembre de 2015

INTRODUCCIÓN

La fisicoquímica representa una rama de la química que involucra diversas ciencias, como la física, termodinámica, química y otras que permiten estudiar los cambios en la temperatura, presión, volumen, calor y trabajo en los sistemas, sólido, líquido y/o gaseoso se encuentran también relacionados a estas interpretaciones de interacciones moleculares.

La Fisicoquímica como ciencia estudia, en su forma general, la estructura interna, las condiciones de existencia y propiedades de las sustancias en estado de pureza o en interacción física o química con otros.

El desarrollo de este curso, cuenta con tres unidades:

Unidad 1: Principios de la Fisicoquímica, que se orienta a conocer las propiedades como el Equilibrio de fase de un componente y clase de Soluciones; Unidad 2: Equilibro de Fases, que estudia los Sistemas multi-componentes y la Unidad 3: Fenómenos de transporte y cinética química, que repasa los fenómenos de superficie, de transporte y cinética química.

La importancia del curso está en alcanzar los principios de la fisicoquímica, a partir del manejo de los conceptos sobre los equilibrios de fase, las propiedades de transporte, los fenómenos de superficie y electroquímicos lo mismo que la cinética de las reacciones químicas y bioquímicas para aplicarlos a problemáticas específicas relacionadas con el desempeño de la Ingeniería de Alimentos.

OBJETIVOS

Desarrollar e investigar los conceptos básicos de la fisicoquímica, mediante el estudio y análisis de situaciones específicas.

Participar en el foro y realimentar de manera propositiva, al menos tres aportes de los compañeros.

1. Conceptos básicos de la Termodinámica

La termodinámica es la ciencia que se ocupa del estudio de la energía y sus transformaciones, particularmente la transformación del calor en trabajo. En todos los fenómenos de naturaleza física o química se encuentran presentes interacciones energéticas que se deben estudiar con detalle para aprovechar en forma óptima la energía producida o determinar la cantidad de energía que demanda un proceso en particular.

Para todo ingeniero el estudio de la termodinámica es muy importante porque le brinda las herramientas conceptuales necesarias para realizar el análisis de las condiciones energéticas, evaluar la eficiencia y tomar las decisiones pertinentes frente al diseño, control y optimización de procesos.

Estrictamente la termodinámica nace como una ciencia universal que ayuda a establecer las relaciones entre las distintas formas de energía, estudia los procesos en los que hay transferencia de energía como calor y trabajo, y las relaciones que se dan entre los fenómenos dinámicos y caloríficos (la base de la termodinámica es rigurosamente experimental y sus principios y formulaciones son matemáticamente sencillas). También se puede decir que la termodinámica es la ciencia que estudia el trabajo, el calor y su relación con las propiedades de las sustancias.

Conceptos: Es la ciencia de la energía. Es parte de la física, que estudia las interacciones de la energía con los

cuerpos y su influencia con sus propiedades. Tiene como objetivo entender las interrelaciones entre fenómenos

mecánicos, térmicos y químicos. Estudia las transformaciones de unas formas de energías en otras.

Áreas de Aplicación. Conversión de calor en trabajo o potencia. Refrigeración, AA, calefacción.

Propiedades importantes en termodinámica:Energía [E]Volumen [V]Presión [P]Temperatura [T]Densidad [ρ]Masa [m]Volumen específico [v]Energía interna [U]Entalpía [H]Entropía [S]Peso específico [ Y]

Leyes de la termodinámica

La ley cero de la termodinámica establece que si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercero, los dos se encontrarán en equilibrio térmico entre sí. Este enunciado tan simple y obvio es uno de los pilares fundamentales de la termodinámica ya que permite establecer una definición para la temperatura.La primera ley permite establecer una relación entre el calor y el trabajo y definir una importante propiedad termodinámica como es la energía.

La segunda ley establece una escala de temperaturas independiente de las propiedades de las sustancias y se denomina escala de temperatura termodinámica. La unidad de temperatura sobre esta escala es el kelvin. El Kelvin es una de las seis unidades básicas del SI y se denota mediante la simple letra K. La temperatura más baja en la escala Kelvin es 0 K.

La tercera ley de la termodinámica establece la imposibilidad de llegar a esa temperatura. Los científicos utilizando técnicas especiales de refrigeración han llegado a valores tan bajos como 2 x 10-9 K, pero existen razones justificadas que indican que no se puede alcanzar el cero absoluto.

2. Mezclas

Las mezclas son todas aquellas sustancias que se encuentran compuestas de dos o más componentes, mismos que se encuentran combinados entre sí constituyendo otro compuesto o sustancia diferente de sus componentes originarios, pero sin que los componentes se encuentren combinados químicamente, pudiendo separarse dichos constituyentes de la mezcla por medio de procesos físicos, toda vez que dichos componentes conservan sus propiedades y características propias al no estar combinados químicamente, puesto que no hay reacciones químicas entre sus componentes.

Existen dos tipos de mezclas, las mezclas homogéneas y las mezclas heterogéneas.

Las homogéneas: se producen cuando se unen dos o más sustancias puras en proporción variable, las cuales, mantendrán tal cual sus propiedades originales y podrán ser separadas a través de procedimientos físicos o mecánicos. En las homogéneas uno no puede ver a simple vista sus componentes, ni siquiera echando mano de un microscopio electrónico se podrán distinguir las partes, ya que en cualesquiera de sus partes la mezcla presentará la misma composición. Se las conocerá como disoluciones, una vez producida la mezcla, encontrándose el soluto en una proporción menor que el disolvente.

Entre las homogéneas se reconocen cinco mezclas básicas: sólido-sólido, líquido-sólido, líquido-líquido, gas-líquido y gas-gas.

Las mezclas heterogéneas son aquellas que ostentan una composición no uniforme, es decir, están conformadas por dos o más fases físicamente

diferentes y dispuestas de manera absolutamente desigual. En lo que si coinciden con las anteriores es que cada una de las partes de una composición heterogénea podrá ser separada unas de otras a través de procedimientos mecánicos. La madera, el granito, el aceite y el agua, entre otras, son ejemplos de mezclas heterogéneas.

3. Soluciones

Una solución es una mezcla (homogénea de especies químicas dispersas a escala molecular. De acuerdo con esta definición una solución consta de una sola fase. Una solución puede ser gaseosa, sólida o líquida. Las soluciones binarias están constituidas por dos componentes, las terciarias por tres y las cuaternarias por cuatro.

Las soluciones pueden ser sólidas, líquidas o gaseosas.

Soluciones gaseosas: En general los gases no reactivos pueden mezclarse en todas las proporciones para formar mezclas de gases. Los fluidos que pueden mezclarse con cualquier otro en todas las proporciones son llamados fluidos miscibles. Ejemplo: Gases disueltos en gases: el aire.

Soluciones líquidas: Muchas soluciones líquidas son obtenidas por la disolución de un gas, un sólido o un líquido en algún líquido. También es posible obtener soluciones líquidas de la mezcla homogénea de dos sólidos, tal es el caso de la mezcla Sodio-Potasio, los cuales son sólidos a temperatura ambiente, pero en mezclas que contienen entre 10 y 50% de Sodio, se tiene una solución líquida.Ejemplo:  - Sólidos disueltos en líquidos: agua de mar (NaCl disuelto).- Líquidos disueltos en líquidos: etanol disuelto en agua.- Gases disueltos en líquidos: agua carbonatada o bebidas gaseosas

( CO2disuelto).

Soluciones sólidas: Son menos comunes pero también existen, tal es el caso de las aleaciones de algunos metales con fines comerciales, artesanales, industriales.Ejemplo: - Gases disueltos en sólidos: H2 en paladio, N2 en titanio.- Líquidos disueltos en sólidos: amalgamas dentales.- Sólidos disueltos en sólidos: aleaciones de metales.

Fuente: Briceño C. Rodríguez L. Quimica General (1986). Colombia. Pyme

4. Coloides

Los coloides son mezclas intermedias entre las soluciones y las mezclas propiamente dichas o burdas. Sus partículas tienen un tamaño comprendido entre 1mμ y 1μ de diámetro. Sus componentes se denominan fase dispersa y medio dispersante.

Según el estado físico en que se encuentren la fase y el medio. Los coloides toman diversas denominaciones.

Características

Uno de los hechos característicos que más bien distinguen un coloide (especialmente emulsiones y soles) de un líquido puro o de una solución, es el efecto Tyndall.

Cuando un rayo de luz atraviesa un líquido puro o una solución, la trayectoria del rayo no es visible desde los lados, ya que el tamaño de las partículas es demasiado pequeño para dispersar la luz, que pasa entonces libremente. En un coloide, por el contrario, las partículas son lo suficientemente grandes para dispersar la luz, y el rayo se hace completamente visible.

Cuando un coloide se observa bajo un ultramicroscopio, se nota que las partículas estás animadas de un movimiento rápido, caótico y continúo. Esta actividad cinética se denomina Movimiento Browniano. El movimiento Browniano se debe a un “bombardeo” de las partículas dispersas por partículas del medio y, obviamente, es más intenso cuanto más pequeñas son aquellas partículas.

El fenómeno observado primeramente por Thomas Graham en 1860, denominado diálisis consiste en que las partículas coloides son retenidas por membranas semipermeables. Esto diferencia las soluciones de los coloides, ya que las partículas del soluto de aquellas atraviesan fácilmente la membrana.

Fuente: Química Básica

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ARIZA RUA, Danilo Lusbin. Módulo de Química General UNAD. Escuela de ciencias básicas, tecnología e ingeniería. Programa Ciencias Básicas. Bogotá, julio de 2011.

Briceño C. Rodríguez L. Química General (1986). Colombia. Pyme

GUEVARA VELANDIA, Osvaldo. Fisicoquímica. Escuela de Ciencias Básicas Tecnología e Ingeniería. Ingeniería de Alimentos. Duitama, Julio de 2009

MARON & PRUTTON. Fundamentos de Fisicoquímica. México. Limusa S.A. 2002.

MÚNERA TANGARIFE, Rubén Darío, Mg. Módulo de Termodinámica de la UNAD. Escuela de Ciencias Básicas, Tecnología e Ingeniería Programa de Ingeniería de Alimentos y de Ingeniería Industrial.

Villamar L. C. G. Ing. Termodinámica 1. 5 Mecánica. ULA