Termodinamica - José A. Zanella B.

1. QUIMICA
TERMODINÁMICA
por José A. Zanella B.

2. La Conductividad
Se refiere a la capacidad que ofrece un determinado
elemento para dejar pasar a través del mismo a alguna
otra cosa. La conductividad en este sentido guarda
relación con el concepto de propiedades de los materiales,
esto es, las diversas características que puede presentar
un material determinado al exponerse a diversos
fenómenos.
Es importante para determinar la eficiencia que tendrán distintos elementos a
la hora de utilizarse para un fin específico. Las más relevantes son la que
guardan relación con la capacidad de un elemento de conducir electricidad o
de conducir calor, circunstancia que se explica por su obvia aplicación en
diversas actividades del hombre.

3. Grado de Disociación de electrolitos
fuertes y débiles.
Disociación en química es un proceso general en el cual complejos,
moléculas o sales se separan en moléculas más pequeñas, iones o
radicales, usualmente de manera reversible. Disociación es lo opuesto de
la asociación, síntesis o a la recombinación.
Cuando un ácido de Bronsted-Lowry se pone en el agua, un enlace
covalente entre un átomo electronegativo y un átomo de hidrógeno se
rompe por la fisión heterolítica, lo que da un protón y un ión negativo.

4. Electrólitos
Los electrólitos son sustancias (ácidos, bases y sales) que al disolverse en
agua o fundidos, conducir la corriente eléctrica. Los electrólitos pueden
clasificarse 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, provoca
exclusivamente la formación de iones con una reacción de disolución
prácticamente irreversible.
Estas sustancias son buenas conductoras de la electricidad ya sea fundida o
en solución.
Por ejemplo:
KNO3 -> K+ + NO-
NaOH -> Na+ + OH-
H2SO4 -> 2H+ + SO4-2

5. Electrólitos Fuertes
Se ionizan casi por completo en un disolvente. Son buenos
conductores de la electricidad. Son átomos cargados con electricidad.
Puede haber electrólitos fuertes (cuando la disociación es
prácticamente total), electrólitos débiles (si se disocia menos del 1% de
las 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 el
hidróxido de amonio NH4OH) y la mayoría de las sales.

6. Electrólitos Debiles
Un electrólito débil es una sustancia que al
disolverse en agua, se disocia parcialmente,
son reacciones de tipo reversible. Estas
sustancias no son buenas conductoras de la
electricidad.
Por ejemplo:
NH4OH ⇄ NH4+ + OH
Se ionizan solo de forma parcial, conducen la electricidad en menor
grado que una solución de igual concentración de un electrólito fuerte.

7. La fracción
de 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 o
grado de disocion mayor cuanto menor es su concentración.

8. Interacción Iónica
Se llevan a cabo entre iones, por consiguiente con carga eléctrica neta.
Pueden participar tanto grupos funcionales cargados como iones
inorgánicos, y pueden ser tanto de atracción, si los iones tienen cargas
opuestas como de repulsión, si presentan igual carga. La fuerza de una
interacción de tipo electrostático viene dada por la ley de Coulomb, pero
el parámetro que aquí nos interesa es la energía necesaria para romper
un enlace iónico, o la energía necesaria para acercar dos grupos con
igual carga hasta la distancia r. Esta energía viene dada por la expresión:

9. Características importantes de las
interacciones iónicas
No direccionalidad:
Los grupos cargados van a
interaccionar con la misma fuerza,
independientemente de su orientación
relativa.

10. Características importantes de las
interacciones iónicas
Dependencia de la distancia:
La energía de la interacción disminuye
en función del inverso de la distancia al
separar las cargas, haya o no
apantallamiento. El apantallamiento
hace que la energía de la interacción
disminuya más rápidamente con la
distancia

11. Características importantes de las
interacciones iónicas
Dependencia del pH (no siempre)
Los grupos iónicos de las biomoléculas
son generalmente ácidos o bases
débiles, cuyo grado de ionización
depende del pH.
En este ejemplo se muestra la energía
de enlace (en unidades arbitrarias)
entre un resto de ácido glutámico (pK
4,25) y un resto de histidina (pK 6,00)

12. Electrólisis
Es el proceso que separa los elementos de un compuesto por medio de la
electricidad. Se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de
electrodos conectados a una fuente de alimentación eléctrica y sumergidos
en la disolución. El electrodo conectado al polo positivo se conoce como
ánodo 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 desplazan
hacia el cátodo (electrodo negativo).

13. Mecanismo de Desinfección
En el proceso de electrólisis,
se aplica un voltaje eléctrico
bajo entre los dos electrodos,
de manera que las sales
existentes en el agua se
convierten en compuestos con
capacidad de oxidar y
desinfectar.

14. LEY DE FARADAY
En 1820, el descubrimiento, de Oester, de los efectos magnéticos causados
por la corriente eléctrica creo un gran interés en la búsqueda de los efectos
eléctricos producidos por campos magnéticos, que es la inducción
electromagnética, descubierta en 1830 por Michel Faraday y Joseph Henry,
casi simultáneamente y de manera independiente. Ampère había
malinterpretado algunos experimentos, porque buscaba fenómenos eléctricos
causados por campos magnéticos estáticos. Los experimentos de Faraday y
Henry, mostraron que una corriente eléctrica podría inducirse en un circuito
mediante un campo magnético variable. Los resultados de estos
experimentos llevaron a la ley conocida como Ley de Inducción de Faraday.
Esta ley señala que la magnitud de la fuerza electromotriz (fem) inducida en
un circuito es igual a la razón de cambio en el tiempo del flujo magnético a
través del circuito.

15. En una demostración clave de la inducción electromagnética, se conecta un
galvanómetro con una espira y se hace mover un imán de un lado a otro por
el eje de la espira. Mientras el imán se mantiene fijo nada sucede, pero
cuando está en movimiento, la aguja del galvanómetro se desvía de un lugar
a otro, indicando la existencia de corriente eléctrica y por ende de una fuerza
electromotriz en el circuito espira-galvanómetro. Si el imán se mantiene
estacionario y la espira se mueve ya sea hacia o alejándose del imán, la
aguja también se desviara. A partir de estas observaciones, puede
concluirse que se establece una corriente en un circuito siempre que haya un
movimiento relativo entre el imán y la espira.
Ejemplo de la Ley de Faraday