complemento (termodinámica)

7/26/2019 Complemento (Termodinmica)

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Anlisis termodinmico y cintico

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PROCESAMIENTO DE MINERALES III (MIN270)


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Entalpia

Termodinmica:Estudio que proporciona informacin de laposible ocurrencia de las

reacciones qumicas bajo condiciones especficas e identifica las concentraciones delas distintas especies que pueden co-existir en cada fase una vez que el equilibrio es

alcanzado.

Cintica: Estudio ue ro orciona in ormacin res ecto de la velocidad con ue

pueden ocurrir reacciones qumicas bajo condiciones especficas hasta alcanzar suestado de equilibrio.

Cintica qumica: Tiene relacin con la velocidad de formacin y rupturade enlaces atmicos y moleculares.

Transferencia de masa cintica: Identifica la velocidad a la cual semueven varias especies en un sistema bajo ciertas condiciones.


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Entalpia

Entalpa de Reaccin:

La entalpa (simbolizada generalmente como "! es una funcin de estado# que slodepende de los estados inicial y final que se define como la suma de la energainterna de un sistema termodin$mico y el producto de su volumen multiplicado por lapresin. La entalpa se puede aplicar nicamente a cuerpos a presin constante.

%ara una reaccin exot&rmica a presin constante# la variacin de entalpa del sistemaes gua a a energ a era a en a reacc n# nc uyen o a energ a conserva a por e

sistema y la que se pierde a trav&s de la expansin contra el entorno. 'n$logamente#para una reaccin endot&rmica# la variacin de entalpa del sistema es igual a laenergaabsorbidadurante la reaccin# incluyendo la energa perdida porel sistema ylaganadaa trav&s de la expansin contra el entorno.

La entalpa se define mediante la siguiente ecuacin

H = U + PV ) es la energa interna. % es la presin del sistema. * es el volumen del sistema.


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Entalpia (2)

La entalpa total de un sistema no puede ser medida directamente+ en cambiola variacin de entalpade un sistema s que puede ser medida. La variacin de entalpase define mediante la siguiente ecuacin

H = H final H inicial

!es lavariacin de entalpa.

! "inal# es la entalpa final del sistema. ,n una reaccin qumica# ! "inales laentalpa de los productos.

! inicial es la entalpa inicial del sistema. ,n una reaccin qumica#! iniciales la entalpa de los reactivos.


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Entalpa (#)

Hproductos < Hreactivos

H < 0

Hproductos > Hreactivos

H > 0


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Entalpa estndar

La entalpa estndar de "ormacin ( !")es el cambio de calor producido cuando un mol

de un compuesto se forma a partir de sus elementos puros en sus estados est$ndar# a la

presin de atmsfera.

%or definicin# la entalpa de formacin de un elemento puro en su estado est$ndar es

cero.

La entalpa est$ndar de formacin (

f de un compuesto es# entonces# igual a la entalpaest$ndar de reaccin de la reaccin en que se forma el compuesto.

C(grafito) + 2 H2(g) CH4(g) Hrxn= Hf= -74.8 kJ/mol

,stado est$ndar para algunos elementos

/(rmbico 0a(slido 1r2(lquido 3l2(gas

02(gas 4etal(slido (excepto mercurio que es lquido

%5(slido 62(slido e(gas 2(gas


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Entalpa estndar (2)


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Entalpa estndar de reaccin

La entalpa estndar de reaccin(78rxnes la entalpa de una reaccin a 29:3 y atm.

%ara una reaccin cualquiera

aA $ b% c& $ d'

;rxn< = c ;f(3 > d ;f(? @ - = a ;f (' > b ;f(1 @

;rxn< n ;f(%roductos - m ;f(Aeactivos

,n que n y m son los coeficientes estequiom&tricos de productos y reactivos#

respectivamente.


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Actiidad

La actividad es una medida de la "concentracin efectiva o libre" de unaespecie que se encuentra disponible para una reaccin qumica.

,l concepto de concentracin efectiva surge a partir de las interaccionesentre los componentes de la solucin.

/olucin 6deal 'usencia de interacciones

6nteracciones 'tractivas

/olucin 0o 6deal

6nteracciones Aepulsivas


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Ley de Roult ,n ausencia de interacciones entre componentes de una solucin# la actividad de una

especie es igual a su fraccin molar.

Ley de Aaoult

,s obedecida universalmente por el solvente cuando la concentracin del soluto escercana a cero. ,n la r$ctica mu ocas soluciones cum len esta re la dentro de todo

ii Xa =

el rango de composicin

?esviaciones a la ley de Aaoult son cuantificadas utilizando el coeficiente de actividaddefinido por

,l coeficiente de actividad es un nBmero que expresa el factor de actividad qumica deuna substancia en su concentracin molar. ,n otras palabras# el coeficiente de

actividad es una medida de cu$nto la solucin difiere de una solucin ideal

iii Xa =


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Ley de !enry

%ara soluciones diluidas# la actividad del soluto sigue la ley de enry

ii Xai

0=

== i

i

a0lim)(lim

Las actividades de los solutos en dilucin infinita es proporcional a sus respectivas

concentraciones.

Codos los solutos en dilucin infinita obedecen la ley de enry.

?esviaciones se producen cuando la concentracin del soluto aumenta y sus $tomos se

encuentran lo suficientemente juntos como para interactuar mutuamente

iii


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'esiaciones de la idealidad


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'esiaciones de la idealidad


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Enera Li*re

Enera li*re y E+uili*rio ,umico ,n funcin a que el DE es una propiedad que

permite predecir la direccin de un acontecimiento e# incluso# el estado de

equilibrio del mismo# es posible encontrar relaciones que involucran sistemas ene+uili*rio.

%ara un sistema general a'(g F b1(g+ a y b coeficientes estequiom&tricos

/e puede escribir lo siguiente para cada estado Ei< E;i> nAC Ln %i + donde %iesla presin parcial del gas i.

DE < E1- E'< E;1> bAC Ln %1- (E;' > aAC Ln %'

reordenando# se tiene

DE < DE; > AC Ln (%1bG%'

a+ donde DE; < E;1- E;'

tenemos

DE < DE; > AC Ln H+ donde H < %1bG%a

a


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Enera Li*re (2)

,n el caso de reacciones en solucin# se puede escribir

H < (a1b

Ga'a

+ donde a'y a1son las actividades de ' y 1 respectivamente.

/i 7E I 8 reaccin ocurre a la derecha (EreactJ Eprod

/i 7E J8 reaccin ocurre a la izquierda (EreactI Eprod

3omo en un estadode e+uili*rioDE < 8# entonces podemos escribir

DE; < - AC Ln K,q

donde

K,q< ab(,qGaa(,q# en que ab(,q y aa(,q son las actividades (o presiones en el

caso de los gases de equilibrio y DE; es el cambio de energa libre en condiciones

est$ndar y K,qse conoce como constante de e+uili*rio.

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