1. Introducción

–Potenciales químicos de la disolución real ideal (𝜇𝑖 = 𝜇𝑖 0 + 𝑅𝑇 ln 𝑋i, 𝜇𝑖0 = 𝜇𝑖*(T,P) ) diluida ideal (𝜇𝑖 = 𝜇𝑖 0 + 𝑅𝑇 ln 𝑋𝑖 , 𝜇𝑖 0 = 𝜇𝑖 ø (𝑇, 𝑃) ) y real (𝜇𝑖 = 𝜇𝑖 0 + 𝑅𝑇 ln 𝛾𝑖 𝑋𝑖 = 𝜇𝑖 0 + 𝑅𝑇 ln 𝑎 ): Entender el comportamiento real de las disoluciones es crucial para la industria alimentaria, al igual que en la industria química, ya que muchos alimentos consisten en mezclas líquidas. Los alimentos son mezclas complejas, ya que suelen presentar concentraciones muy altas de especies disueltas (azúcares, proteínas, grasas coloidales…).

–Propiedades molares parciales (variación de cierta función de estado, F, con la cantidad de cierto componente j de la disolución): intens (T,P) o extens (m,V): en sistemas con 1componente; las extens se hacen intens / nºmoles. Con más de un componente, la única aditiva es la M. Las fuerzas intermoleculares y el empaquetamiento de las moléculas en los líquidos puros son homogéneas, teniendo todas las moléculas el mismo entorno. 𝐹𝑗 = 𝜕𝐹/𝜕𝑛𝑗 𝑃,𝑇,𝑛𝑖≠j

–Volumen molar: es la velocidad de cambio del volumen de la disolución al añadir una cantidad infinitesimal de la sustancia j cuando permanece constante la composición de la disolución, la T y P. Volumen total del líquido puro (𝑉𝑗 ∗ = 𝑉*𝑚,j), volumen total de la mezcla (𝑉𝑗 = 𝜕𝑉/𝜕𝑛𝑗 𝑃,𝑇,𝑛𝑖≠j), mezcla binaria (𝑉𝑗 = 𝜕𝑉/𝜕𝑛𝑗 𝑃,𝑇,𝑛i) y (𝑉𝑗 = 𝜕𝑉/𝜕𝑛i 𝑃,𝑇,𝑛j)

2. Concepto de potencial químico:

–Condición de equilibrio: para que se de la condición de eq. material (Σ𝛼Σ𝑖 𝜇𝑖 𝛼 𝑑𝑛𝑖 𝛼 = 0) , debe haber un (eq. físico: el potencial químico de cada uno de los componentes debe igualarse en cada una de las fases ->Σ𝛼 𝜇𝑖 𝛼 𝑑𝑛𝑖 𝛼 = 0) y un (eq.químico: el potencial químico de los reactivos debe de igualarse al potencial químico de los productos Σ𝑖 𝜇𝑖 𝛼 𝑑𝑛𝑖 𝛼 = 0):

–Expresiones del pq: para un gas ideal (𝜇𝑖 = 𝜇𝑖 0 + 𝑅𝑇𝑙𝑛 (𝑃𝑖/ 𝑃0))para un líquido puro (𝜇𝑖 = 𝜇𝑖 ∗ ) y para una disolución ideal (𝜇𝑖 = 𝜇𝑖 0 + 𝑅𝑇𝑙𝑛 (𝑋i)

3. Termodinámica de disoluciones ideales y diluidas ideales:

La ley de Raoult predice que la presión de vapor de un componente en una disolución es proporcional a su fracción molar en disolución, siendo la constante de proporcionalidad la presión de vapor del componente i puro, a la temperatura de trabajo. 𝑃𝑖 = 𝑃𝑖 ∗Χ𝑖 l. Desviaciones de la ley de Raoult: son muy comunes desviaciones de la ley de Raoult, ya que muy pocas mezclas líquidas se comportan como disoluciones ideales en todo el rango de proporciones. Sin embargo, William Henry comprobó que la solubilidad de los gases (es decir la concentración de especie disuelta en el líquido) y la presión del gas sobre el líquido eran proporcionales. Es la denominada ley de Henry. Pi=kiXi,l. Surgen las disoluciones diluidas idelaes: aquellas en la que: el disolvente cumple al ley de Raoult, el soluto cumple la ley de Henry.

4. Potencial químico de los componentes de una disolución real:

El comportamiento real de una disolución viene determinado termodinámicamente por el concepto de actividad y coeficiente de actividad. Entender el comportamiento real de las disoluciones es crucial en: La industria química y farmacéutica, la industria alimentaria (la estabilidad de los alimentos depende en gran medida de la actividad del agua), los sistemas biológicos, el funcionamiento de los procesos metabólicos y celulares, la estructura de proteínas y ácidos nucleicos,…

5. Actividad y coeficientes de actividad: 𝑎𝑖 = 𝛾𝑖 · 𝜒i. El potencial químico de una sustancia en una disolución con comportamiento real, a cualquier composición es 𝜇𝑖 = 𝜇𝑖 0 + 𝑅𝑇 𝑙𝑛 𝑎i.

6. Coeficientes de actividad prácticos: Coeficientes de actividad racionales (γi ):

Referidos a las fracciones molares (Xi ), con la formulación vista hasta ahora; Coeficientes de actividad prácticos : En la práctica, para expresar la concentración de los solutos se expresa la escala de molalidad (mi ) o molaridad (ci ). Es deseable, por tanto, una formulación de los coeficientes de actividad, actividad y potencial químico en las escalas prácticas de expresar las concentraciones; Potencial químico y coeficientes de actividad prácticos en la escala de molalidades (γi,m): El potencial químico del componente i también puede expresarse en la escala de molalidades; Potencial químico y coeficientes de actividad prácticos en la escala de molaridades (γi,c).

Concepto Actividad del agua, ya que determina la evolución de ciertos procesos físicos, químicos, bioquímicos y biológicos. El carácter perecedero de los alimentos depende de la cantidad de agua que el alimento contenga, ya que de esta dependen las reacciones químicas (oxidaciones, pardeamiento,…), el crecimiento bacteriano, la textura de los alimentos, etc. aw=Pw/Pw*. Presión de vapor relativa: RVP=Pw/Pw*. Porcentaje de humedad relativa en equilibrio (%HRE=100RVP). Por otro lado, la actividad del agua se puede medir de otras formas: medidas manométricas, higrométricas, gravimétricas, crioscópicas.

7. Equilibrio químico en disoluciones reales:

La conservación del formalismo de la ecuación que describe el potencial químico de los componentes de una disolución real implica que también se conserve para las expresiones que describen el equilibrio de reacciones químicas en disolución.