fugacidad

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Fugacidad

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Fugacidad.En un sistema heterogneo cerrado, formado por f fases y c componentes, cada fase puede considerarse como un sistema abierto con respecto al sistema global. Dicho sistema est en equilibrio si todas las fases se encuentran a la misma presin y temperatura y si para todos los componentes se cumple que el potencial qumico es el mismo en todas las fases. Con el fin de simplificar la ecuacin abstracta de igualdad de potenciales qumicos, Lewis defini una funcin denominada fugacidad que permite transformar la condicin de igualdad de potenciales qumicos en igualdad de fugacidades. De esta manera, la aplicacin de la condicin de equilibrio entre las fases y , a P y T constantes, sera: (ecuacin 1)Donde el subndice i hace referencia a cada uno de los componentes de la mezcla.La fugacidad de un gas puede interpretarse como una presin corregida, siendo el coeficiente de fugacidad, i, el factor de correccin que recoge la desviacin del gas de la idealidad. De esta manera, el clculo de la fugacidad vendra dado por la siguiente expresin: (ecuacin 2)que resulta especialmente apropiada para calcular la fugacidad de fases no condensadas (gases o vapores). En el caso de gases ideales, el coeficiente de fugacidad es igual a la unidad y la fugacidad es igual a la presin parcial. En el caso de gases no ideales, el coeficiente de fugacidad proporciona una medida de la desviacin del comportamiento de gas ideal. La fugacidad de una fase condensada (lquido o slido) puede considerarse como una presin una presin de vapor corregida y el coeficiente de fugacidad del vapor se calcula de forma similar a la del gas, pero a la temperatura del sistema y a la presin de vapor del componente puro.Por otro lado, se define la actividad de un componente, ai, como el cociente entre la fugacidad de ese componente en la mezcla y la fugacidad en el estado de referencia: (ecuacin 3)La temperatura del estado de referencia debe ser la misma que la del sistema, sin embargo la composicin y la presin no tienen que ser necesariamente las mismas (y de hecho generalmente no lo son). Tambin se define el coeficiente de actividad (i), como la relacin entre la actividad del componente i y una medida conveniente de la concentracin, que normalmente es la fraccin molar, y que proporciona una medida de la desviacin del comportamiento del sistema con respecto del comportamiento de mezcla ideal: (ecuacin 4)Combinando las definiciones de actividad (ecuacin 3) y coeficiente de actividad (ecuacin 4), se obtiene la siguiente expresin para el clculo de la fugacidad, que ser especialmente adecuada para el caso de fases condensadas:(ecuacin 5)Por otro lado, cuando el equilibrio entre fases se calcula a travs de actividades, como suele ocurrir en el caso de mezclas lquidas, se introduce el denominado factor de correccin de Poynting (i) para tener en cuenta el efecto de la presin sobre la fugacidad del lquido. Esto debe hacerse ya que, normalmente, el estado de referencia para los componentes de una fase lquida se elige como el lquido puro a la temperatura del sistema, y el coeficiente de fugacidad del lquido puro se evala para el vapor en equilibrio con ste que, obviamente, se encuentra a una presin (la presin de vapor) que es diferente de la del sistema. El factor de correccin de Poynting se calcula mediante la siguiente expresin:(ecuacin 6)

donde vi es el volumen especfico del lquido en el estado de referencia. El factor de Poynting solo cobra importancia a presiones elevadas.Utilizando todos estos conceptos, se define la relacin de equilibrio entre fases Ki = yi/xi, siendo yi y xi las fracciones molares del componente i en cada una de las dos fases en equilibrio, yi corresponde a la fase ligera y xi a la fase pesada. En el caso frecuente del clculo del equilibrio lquido-vapor, la expresin ms conveniente de la relacin de equilibrio se obtiene combinando las ecuaciones (2), para calcular la fugacidad del componente i en la fase vapor, y (5), para calcular la fugacidad del componente i en la fase lquida:(ecuacin 7)

Referencias:1. Universitat dAlacant (s.f.) Clculos de equilibrio entre fases consultado el 05 de Febrero del 2016 en: http://iq.ua.es/MetAprox/2_clculos_de_equilibrio_entre_fases.html2.