EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD: COEFICIENTE DE PARTICIN PARA UN SISTEMA TERNARIO YODO N-HEPTANO AGUA Diana Carolina Marn Norea Cdigo; David Colorado Vega 10120042Departamento de Qumica, Facultad de Ciencias Naturales, Universidad Icesi, Santiago de Cali Colombia, 20 de septiembre de 2013Abstract:INTRODUCCIONEl coeficiente de particin, tambin conocido como el coeficiente de distribucin o de reparto; dentro de unas condiciones experimentales controladas, permite expresar la solubilidad de una sustancia A, en un par de solventes inmiscibles o parcialmente miscibles entre s, como una razn matemtica de la concentracin de la sustancia A en cada una de los solventes, ya que la sustancia A es soluble en ambos solventes:Donde los subndices 1 y 2 denotan la concentracin de A en el solvente 1 y el solvente 2; pero puesto que los solventes son inmiscibles o parcialmente miscibles entre s, ya sea por diferencias entre la polaridad o la densidad de cada uno, la mezcla de ambos resultara en la formacin de un sistema bifsico, con lo cual podemos definir tambin los subndices 1 y 2 como fase 1 y fase 2. Sin embargo, existe la posibilidad, a ciertas condiciones, de que los solventes no conformen un sistema bifsico al mezclarlos, estas condiciones son, principalmente, la concentracin o cantidad aadida de cada solvente y la temperatura a la cual se realiza la mezcla. Durante la realizacin experimental del presente informe se emplearon dos solventes parcialmente miscibles: n-heptano y agua, y la mezcla se realiz a temperatura ambiente, la cual se consider prcticamente constante. El soluto al cual se le determino experimentalmente su valor de fue el yodo ().Los solventes se eligieron segn los siguientes criterios, los cuales permiten, a su vez, expresar el valor de como un consciente entre las concentraciones del soluto en cada fase del sistema (Vase: Ec.1), ya que se considera como un caso especfico de la Ley de Henry1:Temperatura Constante: puesto que la temperatura influye, debido a la cintica molecular, sobre la cantidad de soluto disuelto en cada lquido, de manera que para cada temperatura de trabajo el equilibrio de solubilidad del soluto entre los solventes ser distinto.Compuestos No Reactantes: debido a que la formacin de un nuevo compuesto crea interferencia en la determinacin correcta de la concentracin del soluto en cada fase.Diluciones Diluidas: a altas concentraciones aparecen interacciones entre el soluto y los solventes que interfieren en la proporcin en la que se distribuye el soluto las distintas fases.De lo anterior, entonces, se podra interpretar el diseo experimental del presente reporte como una Extraccin Liquido-Liquido2, regido por el siguiente esquema:Figura 1 Esquema de una extraccin liq-liqDonde el soluto al cual se le quiere determinar su valor de se encuentra en la Alimentacin, que generalmente est compuesta por un disolucin del soluto en el solvente donde es menos miscible. El Disolvente es el segundo solvente, y generalmente es aquel donde el soluto es ms miscible. El Extracto hace referencia la mezcla causada por la transferencia del soluto de un solvente al otro y el Refinado hace referencia a la mezcla resultante de la interaccin de ambos solventes y la trasferencia del soluto entre ellos, es decir, el soluto que an no ha sido extrado o transferido del primero solvente hacia el segundo. Para el presente reporte, la Alimentacin consiste en una mezcla de n-heptano y yodo, el Disolvente es agua pura; el Extracto consistir entonces en una disolucin de yodo en agua, y el Refinado en una disolucin de yodo en n-heptano donde la concentracin de yodo ser menor que en la Alimentacin, principalmente, debido a la trasferencia del yodo desde el n-heptano hacia el agua.El mtodo por el cual se determin la concentracin de yodo en cada una de las fases consiste en una valoracin volumtrica3 o titulacin, empleando Tiosulfato de Sodio (0,005m) como agente titulante y una Solucin de Almidn (1%) como indicador del punto de equivalencia. Donde el titulante y el analito () se relacionan segn:Por lo cual, el punto de equivalencia se puede determinar debido a que el forma un complejo con el Almidn de color azul, donde la desaparicin de o, la consecuente aparicin de , conlleva a la disociacin del complejo y por tanto a la desaparicin del color azul, es decir, que la solucin titulada, independiente de cual fase sea, presentara un viraje de color de azul (azul oscuro/negro) a incoloro (traslucido).La gama de aplicaciones para este tipo de procedimientos experimentales es muy amplia; por ejemplo, en la industria farmacutica, la capacidad de un frmaco para alcanzar la diana biolgica est determinada por su facilidad para atravesar las membranas biolgicas. Por lo cual, el valor de para el frmaco permite inferir como se comportara este en el entorno de los fluidos biolgicos de un organismo y cmo ser su paso, mediante difusin pasiva, a travs de las membranas biolgicas; tal como si los lpidos de las membranas, y los fluidos extra e intracelulares fueran los solventes en los cuales el frmaco se distribuye. Un ejemplo especifico de un tipo de frmaco por el cual su valor de presenta un gran inters son los barbitricos, sustancias con efectos hipnticos y sedantes que actan sobre el Sistema Nervioso Central (SNC); donde el frmaco, para cumplir con su efecto teraputico, debe atravesar la Barrera Hematoenceflica, la cual es una barrera de naturaleza lipoflica que existe entre los vasos sanguneos y el SNC, sirvindole de proteccin al cerebro evitando el paso de sustancias toxicas.En el caso de los barbitricos se ha podido determinar que su actividad sedante e hipntica depende de su liposolubilidad; donde las molculas menos liposolubles presentan una mayor actividad sedante y en las ms liposolubles predomina el efecto hipntico debido a su mayor facilidad para atravesar la Barrera Hematoenceflica.MARCO TEORICOComo se mencion anteriormente, si suponemos que dos solventes (A y B) son parcialmente miscibles a una temperatura T y forman las fases y ; donde es una solucin diluida de B en A; y es una solucin diluida de A en B. Si se adiciona un soluto i al sistema, este se distribuir en ambas fases, hasta satisfacer la condicin de equilibrio dada por la Ley de distribucin de Nernst4: (Ec. 2)Donde es el potencial qumico de la sustancia i, y este a su vez se puede expresar en trminos de concentraciones molares como: (Ec. 3)Dnde: es el potencial qumico estndar de i; es el coeficiente de actividad de i y es la concentracin de i en la fase.Al reemplazar (Ec. 3) en (Ec. 2) se obtiene:(Ec. 4)Reorganizando la (Ec. 4) se obtiene:(Ec. 5)Lo que, por propiedad del logaritmo natural, se puede expresar como:(Ec. 6)*Donde la igualdad en la (Ec. 1), que tambin est definida en la (Ec. 6), solo es una buena aproximacin si se cumplen las condiciones para aplicar la Ley de Henry (Vase; Introduccin); puesto que, aunque el valor de o , en teora, debera permanecer constante sin importar la concentracin del soluto i o la proporcin en la que se encuentran los solventes implicados, en la realidad se ha encontrado que el valor de si varia cuando se realizan sucesivas determinaciones con concentraciones diferentes del soluto. Esto se debe, en parte, a que el valor de no es igual a la relacin de solubilidad del soluto i en los solventes A y B, pues las fases y no son puramente A o puramente B. Por lo tanto, si la cantidad de i en las fases y cambia, la relacin de los coeficientes de actividad () cambia y en consecuencia la concentracin de B en la fase cambia, as como la concentracin de A en la fase .Es decir que si depende de cuanta cantidad de i se aade al sistema, y no es constante a menos de que y sean idealmente soluciones diluidas.Este fenmeno tambin se puede comprender si se mira al sistema como un sistema ternario5.