4.3 Conceptos Básicos de Fisicoquímica

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Este capítulo introduce la fisicoquímica, enfatizando las leyes y generalizaciones relacionadas con los fenómenos químicos y la importancia de la física para su comprensión. Revisa conceptos previamente desarrollados como la valencia, reacciones de oxidación-reducción, leyes de los gases y relaciones de equilibrio, y profundiza en la termodinámica, que estudia los cambios de energía en procesos químicos y físicos. Se define el calor y el trabajo como formas de energía, junto con el calor específico, el calor de fusión y el calor de vaporización.

El capítulo explica la primera ley de la termodinámica (conservación de la energía) y la introduce la entalpía para sistemas a presión constante. Aborda la entropía y la energía libre de Gibbs, cruciales para determinar la espontaneidad y el equilibrio de las reacciones, incluyendo su relación con la constante de equilibrio. Describe la presión de vapor de los líquidos y los tres tipos de mezclas binarias (Clase I, II, III), detallando su comportamiento en la destilación.

También se discute la tensión superficial y la Ley de Poiseuille para el flujo de líquidos en capilares. Se exploran las soluciones de sólidos en líquidos, considerando el tamaño de las partículas y la dependencia de la solubilidad con la temperatura. El material explica los procesos de membrana como la ósmosis y la diálisis (incluida la ósmosis inversa y la electrodiálisis).

Otro punto clave es la extracción con solventes y el coeficiente de distribución. En electroquímica, se cubren el flujo de corriente en soluciones, la conductividad y las celdas electroquímicas, así como la protección galvánica. Finalmente, el capítulo detalla la cinética química, incluyendo reacciones de orden cero, primero y segundo, reacciones consecutivas, reacciones enzimáticas (ecuación de Monod), y la dependencia de la velocidad con la temperatura. Termina con una sección sobre catálisis y adsorción (física, química, e intercambio), incluyendo las isotermas de Langmuir y Freundlich.

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