Modelado de la distribución iónica en sistemas bifásicos

DASSIE, SERGIO ALBERTO; ZANOTTO, FRANCO MARTIN

Rosario

Congreso; XVIII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2013

Asociación Fisicoquímica Argentina

Introducción: La distribución de especies iónicas y el potencial de distribución o de equilibrio entre dos soluciones electrolíticas no miscibles es de vital importancia en diversos fenómenos fisicoquímicos [1]. Al poner en contacto dos fases diferentes, se establece de manera natural una diferencia de potencial interfacial debido a la distribución de especies cargadas. En particular, en la electroquímica aplicada a la interfase formada entre dos soluciones electrolíticas no miscibles, todas las propiedades de equilibrio del sistema son función del potencial de distribución. Se ha desarrollado una serie de modelos sustentados en la electroneutralidad de cada fase para el cálculo del potencial de equilibrio en base a las concentraciones de iones, sus potenciales de transferencia y a la relación existente entre los volúmenes de ambas fases [2]. Posteriores generalizaciones de este modelado consideran el comportamiento del sistema en condiciones extremas de relación de volúmenes en vista su aplicación en sistemas reales análogos [3]. En general, los modelos existentes están centrados en electrolitos fuertes y la posibilidad que sus iones formen pares iónicos en el solvente de menor polaridad. Recientemente, nuestro grupo de investigación ha desarrollado un modelo que incluye explícitamente la autoprotólisis del agua [4]. Objetivos: En este trabajo se generalizan los modelos existentes para el cálculo de potenciales de distribución en sistemas que contengan especies con equilibrios acoplados, en particular equilibrios ácido-base y de formación de pares iónicos y de complejos. Resultados: Se han modelado diversos sistemas bifásicos incorporando explícitamente en las ecuaciones utilizadas equilibrios de formación de complejos, autoprotólisis del agua y ácido-base. En general, la incorporación de la autoprotólisis del agua en el modelo ha permitido caracterizar diferentes procesos de partición iónica que no se encontraban descriptos. Con respecto a la formación de pares iónicos, estos no generan cambios importantes en la distribución de especies y el potencial de equilibrio en la interfaz. En el caso de equilibrios ácido-base, el proceso de disociación de la forma protonada produce el cambio de especies cargadas: ej. de la forma protonada HL+ a la forma neutra y H+. Con esto no sólo cambian las concentraciones sino también la naturaleza de los iones presentes. La disociación juega un rol fundamental en el potencial de equilibrio del sistema bifásico. Conclusiones: El modelado de este tipo de sistemas permite analizar el efecto de las constantes de equilibrio correspondientes y otros parámetros con el fin de predecir la distribución iónica en un sistema real. Además, el modelo permite predecir el efecto de la variación de parámetros termodinámicos de las especies y variables externas del sistema que pueden utilizarse para diseñar nuevos experimentos. Referencias bibliográficas 1. J.T. Davies, E.K. Rideal, Interfacial Phenomena, 2nd ed., Academic Press, New York, 1963. 2. L. Hung, J. Electroanal. Chem. 115 (1980) 159-174. 3. T. Kakiuchi, Anal. Chem. 68 (1996) 3658-3664. 4. J.I. Garcia, R.A. Fernández, S.A. Dassie, T. Kakiuchi J. Electroanal. Chem. 640 (2010) 42-50.