QUIMICATERMODINÁMICA

por José A. Zanella B.

La ConductividadSe refiere a la capacidad que ofrece un determinadoelemento para dejar pasar a través del mismo a algunaotra cosa. La conductividad en este sentido guardarelación con el concepto de propiedades de los materiales,esto es, las diversas características que puede presentarun material determinado al exponerse a diversosfenómenos.

Es importante para determinar la eficiencia que tendrán distintos elementos ala hora de utilizarse para un fin específico. Las más relevantes son la queguardan relación con la capacidad de un elemento de conducir electricidad ode conducir calor, circunstancia que se explica por su obvia aplicación endiversas actividades del hombre.

Grado de Disociación de electrolitosfuertes y débiles.

Disociación en química es un proceso general en el cual complejos,moléculas o sales se separan en moléculas más pequeñas, iones oradicales, usualmente de manera reversible. Disociación es lo opuesto dela asociación, síntesis o a la recombinación.Cuando un ácido de Bronsted-Lowry se pone en el agua, un enlacecovalente entre un átomo electronegativo y un átomo de hidrógeno serompe por la fisión heterolítica, lo que da un protón y un ión negativo.

ElectrólitosLos electrólitos son sustancias (ácidos, bases y sales) que al disolverse enagua o fundidos, conducir la corriente eléctrica. Los electrólitos puedenclasificarse como Débiles y Fuertes.

Según estén parcial o totalmente ionizados o disociados en medio acuoso.Un electrólito fuerte es toda sustancia que al disolverse en agua, provocaexclusivamente la formación de iones con una reacción de disoluciónprácticamente irreversible.Estas sustancias son buenas conductoras de la electricidad ya sea fundida oen solución. Por ejemplo: KNO3 -> K+ + NO-

NaOH -> Na+ + OH-H2SO4 -> 2H+ + SO4-2

Electrólitos FuertesSe ionizan casi por completo en un disolvente. Son buenosconductores de la electricidad. Son átomos cargados con electricidad.Puede haber electrólitos fuertes (cuando la disociación esprácticamente total), electrólitos débiles (si se disocia menos del 1% delas moléculas), y no electrólitos (si no se produce la disociación).Son electrólitos fuertes, el ácido clorhídrico (HCl), el ácido sulfúrico(H2SO4) y el ácido nítrico (HNO3); todos los hidróxidos (excepto elhidróxido de amonio NH4OH) y la mayoría de las sales.

Electrólitos Debiles

Un electrólito débil es una sustancia que aldisolverse en agua, se disocia parcialmente,son reacciones de tipo reversible. Estassustancias no son buenas conductoras de laelectricidad.

Por ejemplo:NH4OH ⇄ NH4+ + OHSe ionizan solo de forma parcial, conducen la electricidad en menorgrado que una solución de igual concentración de un electrólito fuerte.

La fracciónde mol que se encuentra disociado el ácido o la base

débil.

El porcentaje o grado de disociación o ionización, de un acido o una base débil se define como..

Los ácidos débiles presentan un porcentaje ogrado de disocion mayor cuanto menor es su concentración.

Interacción IónicaSe llevan a cabo entre iones, por consiguiente con carga eléctrica neta.Pueden participar tanto grupos funcionales cargados como ionesinorgánicos, y pueden ser tanto de atracción, si los iones tienen cargasopuestas como de repulsión, si presentan igual carga. La fuerza de unainteracción de tipo electrostático viene dada por la ley de Coulomb, peroel parámetro que aquí nos interesa es la energía necesaria para romperun enlace iónico, o la energía necesaria para acercar dos grupos conigual carga hasta la distancia r. Esta energía viene dada por la expresión:

Características importantes de lasinteracciones iónicas

No direccionalidad:Los grupos cargados van ainteraccionar con la misma fuerza,independientemente de su orientaciónrelativa.

Características importantes de lasinteracciones iónicas

Dependencia de la distancia:La energía de la interacción disminuyeen función del inverso de la distancia alseparar las cargas, haya o noapantallamiento. El apantallamientohace que la energía de la interaccióndisminuya más rápidamente con ladistancia

Características importantes de lasinteracciones iónicas

Dependencia del pH (no siempre)Los grupos iónicos de las biomoléculasson generalmente ácidos o basesdébiles, cuyo grado de ionizacióndepende del pH.

En este ejemplo se muestra la energíade enlace (en unidades arbitrarias)entre un resto de ácido glutámico (pK4,25) y un resto de histidina (pK 6,00)

Electrólisis

Es el proceso que separa los elementos de un compuesto por medio de laelectricidad. Se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par deelectrodos conectados a una fuente de alimentación eléctrica y sumergidosen la disolución. El electrodo conectado al polo positivo se conoce comoánodo y el conectado al negativo como cátodo.

Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. Así, los iones negativos,o aniones son atraídos y se desplazan hacia el ánodo (electrodo positivo),mientras que los iones positivos, o cationes, son atraídos y se desplazanhacia el cátodo (electrodo negativo).

Mecanismo de Desinfección

En el proceso de electrólisis,se aplica un voltaje eléctricobajo entre los dos electrodos,de manera que las salesexistentes en el agua seconvierten en compuestos concapacidad de oxidar ydesinfectar.

LEY DE FARADAYEn 1820, el descubrimiento, de Oester, de los efectos magnéticos causadospor la corriente eléctrica creo un gran interés en la búsqueda de los efectoseléctricos producidos por campos magnéticos, que es la inducciónelectromagnética, descubierta en 1830 por Michel Faraday y Joseph Henry,casi simultáneamente y de manera independiente. Ampère habíamalinterpretado algunos experimentos, porque buscaba fenómenos eléctricoscausados por campos magnéticos estáticos. Los experimentos de Faraday yHenry, mostraron que una corriente eléctrica podría inducirse en un circuitomediante un campo magnético variable. Los resultados de estosexperimentos llevaron a la ley conocida como Ley de Inducción de Faraday. Esta ley señala que la magnitud de la fuerza electromotriz (fem) inducida enun circuito es igual a la razón de cambio en el tiempo del flujo magnético através del circuito.

En una demostración clave de la inducción electromagnética, se conecta ungalvanómetro con una espira y se hace mover un imán de un lado a otro porel eje de la espira. Mientras el imán se mantiene fijo nada sucede, perocuando está en movimiento, la aguja del galvanómetro se desvía de un lugara otro, indicando la existencia de corriente eléctrica y por ende de una fuerzaelectromotriz en el circuito espira-galvanómetro. Si el imán se mantieneestacionario y la espira se mueve ya sea hacia o alejándose del imán, laaguja también se desviara. A partir de estas observaciones, puedeconcluirse que se establece una corriente en un circuito siempre que haya unmovimiento relativo entre el imán y la espira.

Ejemplo de la Ley de Faraday