FISICOQUIMICA

Reconocimiento Del Curso Pre-tarea

ALEXANDRA MONTEALEGRE TOVAR 1024545925ANGY CAROLINA GONZALEZJENNY KATHERINE FONSECA DAZA 1024529571LUIS MIGUEL RIVERA PERAFAN 80903498

TutoraMARTA CECILIA VINASCO GUZMAN

Grupo 201604-19

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNADEscuela de Ciencias Bsicas, Tecnologa e Ingenieras CEAD Jos Acevedo Gmez Bogot 2015

INTRODUCCION

Fisicoqumica en una rama de la ciencia donde se estudian diversos comportamiento fsicos de la materia y los fundamentos fsicos de las leyes de la qumica, es una rama que iniciaremos a estudiar por lo cual es necesario tener presente y claridad de algunos conceptos que se utilizaran durante el estudio de fisicoqumica que nos permitir desarrollar las temticas con mayor facilidad.El siguiente trabajo est constituido por la investigacin realizada a 60 palabras (glosario), para que furamos haciendo reconocimiento a los temas comunes de la Fisicoqumica.

OBJETIVOS

Realizar una investigacin respecto a la definicin de un glosario de 60 palabras, para repasar y adquirir los conocimientos como pre tarea para poder empezar a desarrollar la materia de fisicoqumica.

Objetivos especficos:

Identificar conceptos utilizados en fisicoqumica para el buen desarrollo de la temtica del curso.

Comprender conceptos bsicos de la temtica a estudiar y desarrollar en el curso de fisicoqumica.

Realizar un recorrido por lo que sern los temas, ecuaciones y leyes a desarrollar en el transcurso de la materia.

GLOSARIONo.Palabras DefinicinDefinicin

1Adsorcin.Unin de los tomos, iones o molculas de un gas o de un lquido (adsorbato) a la superficie de un slido o lquido (adsorbente). En los slidos porosos o finamente divididos la adsorcin es mayor debido al aumento de la superficie expuesta.

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AerosolesDispersin constituida por una fase interna lquida oslida y una fase externa gaseosa, generalmente el aire(Fase dispersante).

Es un sistema coloidal en el cual el medio dispersante es un gas que contiene un lquido disperso. Se presenta en forma de atomizacin. La niebla es un ejemplo de un aerosol, muchos insecticidas son empleados como aerosoles.Tambin existen aerosoles que son dispersiones de una fase slida en una fase lquida.

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Aumento temperatura de ebullicinLlamado tambin Ascenso Ebulloscopico. Aumento del punto de ebullicin de un solvente ocasionado por la disolucin de un soluto no voltil. Esta propiedad depende de la cantidady no del tipo de soluto. En si es el aumento del punto de ebullicin que experimenta un disolvente puro, al formar una disolucin con un soluto determinado. La magnitud del ascenso ebulloscopico se obtiene al calcular la diferencia entre la temperatura de ebullicin de la disolucin y del disolvente puro respectivamente.

Ecuaciones: (constantes).

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Caracterizacin de los sistemas coloidalesPARMETROLIOFLICOSLIOFBICOSANFIFILICOS

Fase dispersaAfn por el medio.Grandes molculas orgnicas dentro del rango coloidal.No afn por el medio.Partculas inorgnicas.Agregados de pequeas molculas orgnicas (micelas) o macro electrolitos con un tamao individual de orden coloidal.

Interaccin con el medioAlta, molculas solvatadas y asociadas con el medio.Baja, pocas o ninguna interaccin con el medio.Media, molculas parcialmente solvatadas dependiendo del medio.

Espontaneidad del sistemaElevada, fcil de obtener.No hay espontaneidad, dispersiones difciles de obtener.Los agregados coloidales se forman espontneamente al exceder la concentracin micelar crtica (c.m.c).

Viscosidad del sistemaAumenta marcadamente con la fase dispersa. Pueden llegar a gelificar. Depende del grado de solvatacin y forma irregular de las partculas.La del medio. No aumenta con la fase dispersa, Partculas simtricas. No hay interaccin.Aumenta con el nmeroy asimetra de las micelas.Micelas esfricasmicelas aplanadas.

Estabilidad de la dispersinEstables an en presencia de electrolitos Puede ocurrirsalting out en concentraciones muy altas de electrolitos o de sales muy solubles, por desolvatacin. Los electrolitos actan como protectores.Son inestables en presencia de pequeas concentraciones de electrolitos, por la neutralizacin de la carga de la superficie de la partcula.En soluciones acuosas la c.m.c se reduce por electrolitos. Puede ocurrir salting out a concentraciones muy altas por desolvatacin.

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CatlisisUn catalizador es aquella sustancia que incrementa la velocidad de la reaccin sin alterar la energa libre de Gibbs estndar de la misma; el proceso se denomina catlisis y la reaccin en que est involucrado un catalizador se denomina reaccin catalizada.

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Cintica de reacciones de diferente orden.Lacintica qumica es un rea de la fisicoqumicaque se encarga del estudio de la rapidez de reaccin, cmo cambia la rapidez de reaccin bajo condiciones variables y qu eventos moleculares se efectan mediante la reaccin general (Difusin, ciencia de superficies, catlisis).

El orden de reaccin est definido como la suma de los exponentes de las concentraciones en la ley de la rapidez de la reaccin. Este es tambin llamado orden total de reaccin, pues el orden depende del reactivo que se analice. El orden de la reacciones se determina experimentalmente.

El exponentede la ecuacin emprica de la velocidad, se conoce como el orden de reaccin con respecto a la sustancia A y suele denominarseorden parcial. De manera similar, el orden parciales el orden con respecto a B. Estos factores rdenes son cantidades determinadas experimentalmente. La suma de todos los rdenes parciales, se denominaorden total, y generalmente se le asigna el smbolon. El orden de la reaccin representa el nmero de molculas de la sustancia involucrada en la ecuacin de la reaccin real.Existen reacciones de orden cero, primer orden, segundo orden, tercer orden y seudo-orden.

7 Cintica qumica.La termodinmica estudia el sentido en que se lleva a cabo un proceso, pero por si sola no indica mayor cosa acerca de la velocidad del mismo. Lacintica qumicaes la rama de la fisicoqumica que estudia lasvelocidadesymecanismosde las reacciones qumicas.

La velocidad de una reaccin depende de variables tales como la temperatura, la presin y las concentraciones de las especies implicadas. La presencia de un catalizadoro inhibidor puede cambiar la velocidad en varias potencias de10. Apartir del estudio de la velocidad de una reaccin y de su dependencia de todas estas variables, se puede aprender mucho acerca de las etapas detalladas por medio de las cuales los reactivos se convierten en productos.

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Clases de solucionesUna solucin es una mezcla homognea de especies qumicas dispersas a escala molecular. Segn esta definicin es una fase simple. Una solucin puede ser solida liquida o gaseosa. Las soluciones binarias estn compuestas por dos constituyentes, las soluciones ternarias por tres, las cuaternarias por cuatro. El constituyente presente en mayor cantidad se conoce comnmente como disolvente, mientras que aquellos constituyentes, uno o ms presentes en cantidades relativamente pequeas se llaman soluto.

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Clasificacin de los sistemas coloidales.Fase DispersaMedio DispersanteNombre ComnEjemplos

SlidoSlidoSolucin SlidaHule reforzado, Porcelana, plsticos pigmentados

LquidoSlidoEmulsin Slida o GelQueso, mantequilla, jaleas, gelatina

GasSlidoEspuma SlidaEsponja, espuma, piedra pmez

SlidoLquidoSolPudines, Leche de magnesia, pintura, lodo

LquidoLquidoEmulsinLeche, mayonesa, aderezo para ensalada, cremas

GasLquidoEspumaCrema batida, espuma de la cerveza, espuma de rasurar

SlidoGasAerosolSlidoHumo, virus que se transporta por el aire

LquidoGasAerosol LquidoHumedad, niebla, nubes

Hay otra manera de clasificar los sistemas coloidales, esto es, de acuerdo con la relacin existente entre la fase dispersa y el medio dispersante; as se tienen tres tipos de coloides:

Coloideslioflicos, o coloides que atraen al solvente (tambin llamados geles). Coloidesliofbicos, o coloides que repelen al solvente (tambin llamados soles). Coloidesanfiflicos, o coloides de asociacin; poseen propiedades tensoactivas. A bajas concentraciones se encuentra disuelto en el medio.

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Coloides lioflicosLos coloides lioflicos son siempre molculas polimricas o macromolculas de uno u otro tipo, de forma que la solucin est compuesta por una dispersin de molculas nicas.A este tipo de sistemas coloidales se les denomina coloides hidroflicos,cuando el medio dispersante es agua.La estabilidad del coloide lioflico est dada por las fuertes interacciones favorables solvente-soluto.Algunos sistemas lioflicos de aplicacin en la industria alimenticia son:-Protena, especialmente la gelatina en agua.-Almidones en agua.-Geles de Hidrxido de Aluminio e Hierro,Al (OH)3yFe (OH)3.

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Coloides liofbicosLos coloides lio fbicos son siempre sustancias de alta insolubilidad en el medio dispersante, los coloides lio fbicos suelen ser agregados de pequeas molculas.Pueden prepararse moliendo al solido con la fase dispersante en un molino de coloides que durante un periodo de tiempo prolongado reduce la sustancia a tamaos que se encuentran en el intervalo coloidal < 1 m. 1En los coloides liofobicos no hay afinidad entre las partculas y el solvente, la estabilidad de estos depende principalmente de la carga de las partculas.Este tipo de colides se caracterizan por tener baja estabilidad hacia la floculacin por electrolitos, su visibilidad en el microscopio es buena y presentan una muy pequea presin osmtica.

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Conductividad trmicaLa conductividad trmica es la propiedad fsica de cualquier material que mide la capacidad de conduccin de calor a travs del mismo, la conductividad trmica es una capacidad elevada en los metales y en general en cuerpos continuos, y es ms baja en los gases, siendo ms baja en algunos materiales especiales, tales como la fibra de vidrio llamados por eso aislantes trmicos.Para generar la conduccin trmica se necesita una sustancia por lo tanto es nula en el vaco3.

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Descenso crioscopicoEl descenso crioscopico es la disminucin del punto de congelacin de un solvente ocasionada por la presencia de un soluto. Esta propiedad depende de la cantidad y no del tipo de soluto.Cuando la temperatura desciende, las molculas de la mayora de los lquidos se acercan ms entre s. El punto de congelacin de un lquido es la temperatura en la cual las fuerzas de atraccin de las molculas entre las molculas son lo bastante fuertes como para ocasionar un cambio de fase de lquido a slido. Expresado en otros trminos, el punto de congelacin (fusin) de una sustancia es la temperatura en la cual las fases slida y lquida se encuentran en equilibrio.

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Determinacin experimental de la velocidadEn el curso de una reaccin qumica, las concentraciones de todas las especies presentes varan con el tiempo, cambiando tambin las propiedades del sistema.Para seguir una reaccin con el tiempo, existen muchas alternativas, algunos deestos mtodos son: Cambios en la presin. Cambios en el pH. Cambios en el ndice de refraccin. Cambio en la conductividad trmica. Cambios de volumen. Cambios de resistencia elctrica. Mtodos qumicos, usados en el caso de que los mtodos fsicos mencionados no sean aplicables.4

15DifusinSe refiere al proceso mediante el cual un fluido se reparte hasta ocupar todo el espacio disponible. El termino es aplicado especialmente a la mezcla de gases o al ser liberado un gas en el espacio vaco

16EmulsionesLa emulsin es un sistema de dos fases que consta de dos lquidos parcialmente miscibles, uno de los cuales es dispersado en otro en forma de glbulos. La fase dispersa, discontinua o interna es el lquido desintegrado en glbulos. El lquido circundante es la fase continua o externa. 5

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Energa libre de GibbsLa funcin de estado denominada energa libre de Gibbs (G ) se define como: G = H - TS Puesto que los valores absolutos de la entalpa (H) son difciles de calcular, no se usa el valor absoluto de G , en su lugar, los procesos se analizan en trminos decambios de energa libre, as:DG = DH - D(TS) Donde:DG: Cambio de energa libre de Gibbs.DH: Cambio de entalpa.S: Entropa.T: Temperatura expresada en K.

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Equilibrio QumicoEl equilibrio qumico estudia los factores que determinan la posibilidad de que se realice una reaccin, es decir que esta se desplace hacia la formacin de los productos, por otra parte el equilibrio qumico se relaciona con la energa libre que determina si la reaccin es o no espontanea. 6El equilibrio qumico se alcanza cuando las velocidades de las reacciones directa e inversa se igualan y las concentraciones netas de reactivos y productos permanecen constantes.7

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Ecuacin de ClapeyronEsta ecuacin es fundamental para una relacin de equilibrio entre dos fases de una sustancia pura y expresa la dependencia cuantitativa de la temperatura de equilibrio con la presin o la variacin de la presin de equilibrio con la temperatura.

Considrese una sustancia pura de la cual existen en equilibrio dos de sus fases ( y ), para la cual la condicin de equilibrio a temperatura y presin constantes es:De modo que: Si se expresaen trminos dedPydTpara relacionar estos dos estados de equilibrio y se obtiene:

Si la transformacin se expresa:,entonces:yObteniendo la ecuacin de Clapeyron:Ecuacin55Como en el equilibrio:

La ecuacin de Clapeyron se transforma en:

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Equilibrio en soluciones inicasEl equilibrio en general se establece con gran rapidez entre especies inicas en solucin. En esta seccin se describir las formas ms importantes de determinar los coeficientes de actividad cuando se establecen equilibrios en solucin.Considrese el siguiente equilibrio de la disociacin del cido actico:

La constante de equilibrio prctica es:

Dondey+yy-son los coeficientes de actividad de los iones, yyues el cido no disociado. En una solucin razonablemente diluida, el cido no disociado se comportar idealmente (), peroy+yy-pueden ser significativamente distintas de la unidad, debido a las interacciones electrostticas y tomando logaritmos, se obtiene:DondeKoes la constante de equilibrio termodinmico, es decir, la forma adimensional deKa.Lo anterior puede expresarse como:Dondeces la concentracin yaes el grado de disociacin,la cual puede determinarse a partir de mediciones de la conductividad.Cuando la ley limitante de Debye Hckel es aplicable,se obtiene mediante la ecuacin fundamental antes vista. Si la solucin contiene solamente cido actico, la fuerza inicaIest dada por:

En caso de estar presentes otros iones, es preciso sumar sus contribuciones.

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EmulsionesEs un sistema heterogneo constituido de dos lquidos no miscibles entre s, en el que la fase dispersa est compuesta de pequeos glbulos distribuidos en el vehculo en el cual son inmiscibles, pueden presentarse como semislidos o lquidos, los principios activos y aditivos pueden estar en la fase externa o en la fase interna, su modo de administracin es oral o tpico.

Es un proceso que consiste en la mezcla de dos lquidos diferentes que no se puedan mezclar, es decir, que sean inmiscibles entre s. Uno de los lquidos se encontrar formando la fase, conocida con el nombre de dispersa, que se encontrar constituida por el lquido que ser dispersado dentro del otro lquido que conforma la mezcla, el cual ser el formador de la fase conocida como, continua, o tambin,dispersante.

Gran parte de las emulsiones se hacen entre el agua y el aceite, u otras grasas de uso comn, como es el caso de la mayonesa, la leche y su crema, la mantequilla y la margarina, etc. Por ejemplo, en el caso de la mantequilla/margarina, la grasa se encuentra rodeando las gotas de agua, por lo que en parte es una emulsin del agua en aceite.

Existen los siguientes tipos de emulsificaciones:

Floculacin, emulsin inestable donde las partculas se unen formando una masa. Cremacin, emulsin inestable donde las partculas tienden a concentrarse en mayor medida en la superficie de la mezcla que se forma, aunque mantenindose separados (tambin pueden acumularse en el fondo de la mezcla). Coalescencia(unin), es el tipo de emulsin inestable, donde las partculas que la constituyen, se funden pasando a formar una capa lquida.

Cuando hablamos de emulsiones de agua en aceite (muy frecuentes), o viceversa, influye en gran medida el volumen de cada fase, as como el tipo de emulsificador utilizado. As, se suele aplicar una regla conocida con el nombre de Regla de Bancroft, donde los emulsificadores, as como las partculas emulsificadas, suelen tender a incrementar la dispersin de la fase en la cual no se suelen realizar una disolucin ptima. Un ejemplo clsico para este tipo de emulsiones, puede ser el caso de las protenas, las cuales se disuelven fcilmente en agua, pero no en aceite, por lo cual tienen a formar emulsiones de aceite en el agua.

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Energa libre de GibbsPara determinar si un proceso es o no espontneo, hay que tomar en consideracin la variacin de la entalpa y de la entropa, puesto que algunas veces se contradicen. Por un lado, la entalpa nos dice que un proceso tiende a la espontaneidad, mientras que la entropa manifiesta lo contrario. As, es necesario evaluar a ambas para establecer si un proceso definitivamente es o no espontneo en ciertas condiciones.

La energa libre de Gibbs:Es la energa liberada por un sistema para realizar trabajo til a presin constante. sta se representa con el smbolo G y considera ambos cambios de tal forma que:

G= H TSLa variacin de la energa libreG, es una funcin de estado y tiene unidades de energa. As, si en una reaccin qumica se libera trabajo til sin importar lo que ocurra en el universo elGes negativo y por lo tanto ser una reaccin espontnea, puesto que considera la dispersin de la energa H = - y la dispersin de la materia S = + en el sistema.De esta manera, si una reaccin ocurre a bajas temperaturas con un cambio pequeo de entropa, entonces el trmino TDS ser insignificante yDG depender principalmente deDH.Las reacciones endotrmicas ocurren solamente si TDS es grande. La temperatura tiene que ser alta o tiene que haber aumento grande en la entropa para que predomine este trmino y sea el que determine el valor del G.

Si:G < 0 La reaccin es espontnea en el sentido establecido.G > 0 La reaccin no es espontnea en el sentido establecido.G = 0 El sistema est en equilibrio.

La energa estndar de reaccin, es el cambio de la energa estndar de productos menos el cambio de la energa estndar de reactivosG0reaccin=n G0productosn G0reactivosSe considera para los elementos en su forma ms estable en condiciones estndares G0= 0.

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Energa libre de Gibbs y HelmoltzEnerga libre de Gibbs : La funcin de estado denominada energa libre de Gibbs(G)se define como:

Puesto que los valores absolutos de la entalpa (H) son difciles de calcular, no se usa el valor absoluto de, en su lugar, los procesos se analizan en trminos de cambios de energa libre, as:

Donde:G:Cambio de energa libre de Gibbs.H:Cambio de entalpa.S:Entropa.T:Temperatura expresada en K.A la relacin anterior se le conoce tambin como ecuacin de Gibbs-Helmholtz.

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Equilibrio de fases en sistemas de un componentePara especificar el estado termodinmico de un sistema formado por una sustancia pura el nmero variables intensivas independientes que hay conocer (grados de libertad) es:Si hay presente una fase, L=1componente-1fase+2=2 variables, es necesario especificar por ejemplo la P y la T

Si hay presente dos fases, L=1componente-2fases+2=1 variable, es necesario especificar slo P o T

Si hay presente tres fases, L=1componente-3fases+2=0 variablesPor tanto podemos representar cualquier estado de equilibrio del sistema formado por una sustancia pura mediante un punto en un diagrama bidimensional de presin-temperatura. Este diagrama se denominadiagrama de fases. Un ejemplo del diagrama de fases de una sustancia pura se muestra en la figura:

En el diagrama de la figura las lneas AB, BD y BC corresponden a valores (P,T) en las que coexisten dos fases:

En AB coexisten en equilibrio slido y gas. La curva AB es lacurva de presin de vapor del slido En BD coexisten en equilibrio slido y lquido. En BC coexisten en equilibrio lquido y gas.

El punto B marca los valores de P y T en los que coexisten tres fases, slido, lquido y gas, y se denominaPunto Triple.Este punto, que indica la temperatura mnima a la que el lquido puede existir, es caracterstico de cada sustancia, y puede emplearse como referencia para calibrar termmetros.

El punto C indica el valor mximo (PC, TC) en el que pueden coexistir en equilibrio dos fases, y se denominaPunto Crtico. Representa la temperatura mxima a la cual se puede licuar el gas simplemente aumentando la presin. Fluidos con T y P mayores que TCy PCse denominan fluidos supercrticos.

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Equilibrio de fases en sistemas multi- componenteVamos a tratar brevemente las propiedades y el equilibrio de fases de sistemas con varios componentes, dado el inters que estos tienen en qumica, biologa, ciencia de materiales etc., si bien por sencillez analizaremos slo sistemas formados por dos componentes.

Equilibrio lquido-lquido en mezclas binarias.

Si consideramos la mezcla a P y T constante de dos lquidos A y B, en cantidades nAy nB, esta se producir cuando G disminuya, es decir cuando la energa libre de la mezcla sea menor que la energa libre de los dos componentes puros. As si definimos laenerga libre de mezclaGmezclacomo el cambio en la energa libre del sistema al llevar a cabo el proceso de mezclar ambos lquidos: y por mol de mezcla: ,que debe ser < 0 para que el proceso tenga lugar.

La Gmezcla, a T y P constantes, puede variar con la composicin del sistema (con la fraccin molar de sus componentes), segn se representa esquemticamente en la figura:

En (a) la Gmezclaes negativa en todo el rango de composicin, por lo queambos lquidos son totalmente misciblesa la presin y temperatura implicadas.

En (b) Gmezcla>0, por lo que amboslquidos son inmiscibles, a la P y T de trabajo

En (c) se representa una situacin ms compleja. Gmezcla0, luego Gmezcla