Físico Química Experimental 2

Dois líquidos apresentam-se miscíveis entre si quando suas interações apresentam-se favoráveis para a diminuição do potencial químico. Este pode ser definido como a energia de Gibbs molar dentro de uma solução, e nos mostra a espontaneidade de um processo químico.

No caso do sistema cicloexano-água, temos que as interações entre os líquidos não se apresentam iguais, logo observamos a formação de um sistema bifásico, onde será possível analisar as diferentes solubilidades que um soluto apresenta frente a um sistema.

Quando se deseja entender como os processos de mistura em um sistema bifásico ocorrem, e como a transferência de massa acontece, é importante entender o conceito de potencial químico. Tal grandeza termodinâmica está intimamente ligada à energia de Gibbs molar do sistema, sendo esta a sua definição.

Todos os sistemas encontrados na natureza como, por exemplo, o derretimento de um cubo de gelo tem como principal objetivo atingir o equilíbrio. É possível provar através de relações matemáticas e termodinâmicas que a igualdade de potenciais químicos leva o sistema ao equilíbrio, pois como o conceito de potencial químico e energia de Gibbs se relacionam, verifica-se que quando a energia de Gibbs tem valor nulo, os potenciais químicos de uma espécie α e β são idênticos.

Essas diferenças de solubilidade também estão relacionadas com os diferentes tipos de interação entre líquido-soluto, e pode ser quantificada e descrita a partir do coeficiente de partição, dado como a razão entre as concentrações do soluto nas duas fases na condição de equilíbrio.

Portanto, podemos definir o coeficiente de partição do seguinte modo:

K= (α_soluto (fase 1))/(α_soluto (fase 2))

No caso de soluções muito diluídas, podemos realizar uma aproximação e considerar as atividades químicas praticamente idênticas às concentrações do soluto nas diferentes fases. Essa aproximação, onde a fração molar do soluto se aproxima de zero, faz com que a solução apresente-se com o comportamento descrito pela Lei de Henry .

p_β=x_β.k

Essa lei nos diz que as moléculas do solvente em soluções diluídas apresentam-se em um ambiente químico semelhante aos que possuem no líquido puro, ou seja, as moléculas do soluto estão completamente solvatadas e não apresentam interações entre si.

Leis de Distribuição de Nerst nos diz que quando se reparte uma quantidade determinada de soluto entre dois solventes imiscíveis, se alcança um estado de equilíbrio no qual tanto o potencial químico como a fugacidade do soluto é o mesmo nas duas fases. Essa lei prevê e possibilita quantificar o grau de associação de moléculas do soluto em um dos solventes empregados.