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hola amigos como estan bienvenidos a
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este su canal ingeniería química facil
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un lugar donde demostramos que la
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ingeniería química no tiene por qué ser
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un dolor de cabeza sino más bien que se
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puede desarrollar de una manera amena de
00:00:14
una manera divertida sin necesidad de
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expresarnos por su correcta ejecución y
00:00:20
bien en el día de hoy venimos a hablar
00:00:22
de la termodinámica de electrolitos
00:00:26
ante esto es necesario que antes de
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empezar nos hagamos la siguiente
00:00:30
pregunta
00:00:32
porque creen que es necesario estudiar
00:00:34
la termodinámica en electrolitos
00:00:38
esto lo digo porque antes de empezar a
00:00:40
tirar cálculos analizar ecuaciones
00:00:43
fórmulas conceptos es necesario que
00:00:46
tengamos en cuenta porque lo vamos a
00:00:48
hacer si en realidad vale la pena
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invertir nuestro tiempo en analizar esto
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y si analizamos esta pregunta nos
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daremos cuenta que si vale la pena que
00:00:58
si es necesario para la formación
00:01:00
nuestra como ingeniero químicos
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porque lo digo
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hay muchos procesos que involucran
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soluciones de electrolitos es así como
00:01:12
contamos con sistemas de energía
00:01:14
geotérmica extracción de crudo
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producción de gas natural entre otros
00:01:20
muchos
00:01:20
y bueno miembros por ejemplo en
00:01:23
extracción de crudo nosotros bien
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sabemos que los crudos tienen muchísimas
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sales disueltas y además estas sales
00:01:32
desconocidos que no pueden pasar la
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refinería debe ser retirada mucho antes
00:01:38
además con estos fines es necesario
00:01:42
analizar las condiciones de nuestro
00:01:44
proceso de nuestras materias primas para
00:01:46
poder nosotros predecir propiedades y
00:01:50
ante esta situación es importante tener
00:01:54
en cuenta que por la gran presencia de
00:01:57
sales en estos procesos en nuestra
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materia prima es que no se puede modelar
00:02:02
con modelos matemáticos comunes pues
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presentarán grandes desviaciones
00:02:08
desviaciones muy considerables con
00:02:10
respecto al real es ahí donde entra en
00:02:14
juego la termodinámica de electrolitos
00:02:16
la cual ofrece valores mucho más reales
00:02:19
mucho más cercanos y en los cuales son
00:02:23
valores que si son de confianza y nos
00:02:25
permiten predecir propiedades
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importantes en los procesos que
00:02:30
involucra tengo una beca de electrolitos
00:02:32
no solamente se trata de extracción de
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cruz sino de muchos otros todos estos
00:02:37
procesos es necesario modelar lo
00:02:40
de la manera más real más cercana
00:02:43
posible ok bueno antes de empezar con
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disoluciones de electrolitos en guiones
00:02:50
vamos a examinar la termodinámica de
00:02:53
disoluciones que contengan o con esto un
00:02:56
soluto no volátil en un disolvente
00:02:59
volátil
00:03:00
repito disoluciones que contengan un
00:03:03
soluto no volátil en un disolvente olate
00:03:06
y esto como para qué o por qué vamos a
00:03:09
hacer esto pues bien porque la mayor
00:03:12
parte de electrolitos son prácticamente
00:03:15
no volátiles a temperaturas normales
00:03:18
como así pues si la mayor parte de
00:03:21
electrolitos son no volátiles a
00:03:23
temperaturas normales sería muy útil
00:03:27
comenzar a estudiando un soluto no
00:03:30
volátil en un disolvente o bolatti por
00:03:33
qué porque soluto no volátil puede hacer
00:03:36
las veces de un electrolito quien
00:03:39
también en no volátil la temperatura
00:03:41
normal entonces este estudio va a ser de
00:03:45
gran utilidad para poder comprender
00:03:47
este fenómeno ok en este orden de ideas
00:03:50
es necesario tener en cuenta que la
00:03:53
ecuación que relaciona la actividad el
00:03:56
coeficiente de actividad y el potencial
00:03:59
químico de un componente y a una
00:04:02
temperatura presión en composición das
00:04:04
es la siguiente
00:04:06
aquí la podemos observar donde este
00:04:09
término que está acá representa el
00:04:12
potencial químico de ese componente y en
00:04:14
un estado estándar convenientemente
00:04:17
definido más adelante vamos a ver por
00:04:20
qué decimos que es un estado estándar
00:04:22
convenientemente definido y épsilon sui
00:04:25
es una medida también adecuada de la
00:04:28
concentración más adelante vamos a ver
00:04:31
también por qué se dice que es una
00:04:33
medida adecuada
00:04:35
en este sentido antes de continuar es
00:04:38
bueno que recordemos algunas cositas
00:04:39
primeramente aquí hemos definido los
00:04:43
términos de la ecuación teniendo en
00:04:45
cuenta que el subíndice y hace
00:04:47
referencia al componente vivo el
00:04:51
potencial químico a es la actividad
00:04:53
llama coeficiente de actividad era la
00:04:56
constante universal de los gases ideales
00:04:58
y de la temperatura
00:05:01
ante esto uno de los conceptos más
00:05:04
importantes a tener en cuenta para
00:05:08
analizar bien esta ecuación el de
00:05:11
potencial químico
00:05:13
recordemos que el potencial químico mío
00:05:17
es un concepto importantísimo en lo que
00:05:20
respecta a la dinámica de las materias
00:05:22
porque porque este comprende la
00:05:26
tendencia de una sustancia de un
00:05:28
componente de una cantidad de materia a
00:05:31
reaccionar con otra a transformarse en
00:05:33
otro estado oa redistribuirse
00:05:35
espacialmente
00:05:38
como así
00:05:40
miremos los siguientes una reacción o
00:05:44
transformación o de distribución como lo
00:05:46
quieran llamar
00:05:47
puede darse espontáneamente o con esto
00:05:50
cuando la tendencia es el proceso sea
00:05:53
más pronunciada desde el estado inicial
00:05:55
que en el final es decir cuando el
00:05:58
potencial químico es mayor al inicio del
00:06:01
proceso que al final si esto no ocurre
00:06:04
el proceso no puede llevarse a cabo por
00:06:07
lo tanto esta propiedad nos permite
00:06:10
identificar qué tan factible es llevar a
00:06:13
cabo una reacción transformación
00:06:15
redistribución un proceso como tal
00:06:18
tengamos en cuenta era ahora es
00:06:21
importante expresar esta ecuación tanto
00:06:26
para el disolvente como para el absoluto
00:06:29
no volátil
00:06:30
y es así como para el disolvente tenemos
00:06:34
que podemos emplear la misma ecuación la
00:06:37
cual aquí hemos enumerado con un 9.2
00:06:39
puesto que esta emplea en la definición
00:06:41
convencional de estaba estándar con esta
00:06:44
definición convencional que le estaba
00:06:47
estándar aquí es el líquido puro a la
00:06:50
temperatura y presión del sistema esto
00:06:53
es conveniente para el disolvente común
00:06:56
lo comenté segundos atrás sin embargo
00:06:59
para el soluto no volátil surge algo muy
00:07:04
curioso que pasa que la definición
00:07:07
convencional de estado estándar no es
00:07:10
conveniente para la temperatura y
00:07:12
presión del sistema
00:07:14
la razón es porque el estado estándar se
00:07:20
define como el líquido y puro a la
00:07:23
temperatura y presión del sistema para
00:07:26
el caso del disolvente quién es el
00:07:27
líquido y puro el disolvente para el
00:07:31
caso de soluto quién es el líquido de
00:07:33
puro absoluto en este caso es absoluto
00:07:36
no volátil por la comparación que
00:07:38
estamos haciendo con los electrolitos ok
00:07:42
y qué pasa con este soluto no volátil
00:07:47
sucede que este generalmente no puede
00:07:51
existir como un líquido puro a la
00:07:54
temperatura y presión del sistema de tal
00:07:57
manera que este estado estándar para el
00:08:00
soluto no o la que no existe y se nos
00:08:02
convierte en un problema si deseamos
00:08:04
emplear esta ecuación
00:08:07
es por ello que aparece esta nueva
00:08:09
ecuación como una nueva definición de
00:08:12
esta estándar ya es un estado que
00:08:14
nombramos como asterisco
00:08:17
y este para este caso el potencial
00:08:20
químico de la sustancia ahí en el estado
00:08:24
estándar ok ya estabas tan
00:08:27
característico el cual es independiente
00:08:29
de la composición pero independiente en
00:08:32
la temperatura presión y naturaleza
00:08:35
absoluto en el disolvente
00:08:39
bueno entonces recuerda en que el estado
00:08:43
estándar que definimos en la ecuación
00:08:45
9.1 lo que representaba era un líquido
00:08:49
puro a la temperatura impresión de
00:08:50
sistemas hecho y que ese líquido puro
00:08:54
para el solución no volátil no existe a
00:08:56
las temperaturas y presiones del sistema
00:08:58
y por eso fue que llegamos hasta acá a
00:09:00
definir este asterisco como un nuevo
00:09:02
estado estándar bueno entonces eso nos
00:09:06
indica que ahora el 'stand' está les
00:09:08
debe ser definido de otra manera por eso
00:09:11
esa positiva decía que era un estado
00:09:13
estándar convenientemente definido y
00:09:16
como lo definimos ahora como una
00:09:18
solución de munición 20 a una
00:09:21
temperatura y presión del sistema y una
00:09:24
composición épsilon igual a 1 a esta
00:09:28
composición está perdón caracterización
00:09:31
se le conoce como disolución hipotética
00:09:34
ideal
00:09:36
y tiene como característica que el gamma
00:09:41
ahí es igual a 1 para todas las
00:09:43
composiciones a diferencia de una
00:09:45
solución real donde gamma y tiende a 1
00:09:49
cuando la composición en sí los sub y es
00:09:52
igual a 0
00:09:58
recuerden que también habíamos expresado
00:10:00
que épsilon su pin era una medida
00:10:03
adecuada de la concentración porque
00:10:06
decimos esto porque hay distintas
00:10:08
maneras también de expresar la
00:10:09
concentración al nivel que como el
00:10:12
estado estándar que acabamos de terminar
00:10:14
porque porque para disoluciones
00:10:18
distintas es más conveniente expresar
00:10:20
esa concentración de maneras distintas
00:10:22
así tenemos que parar y soluciones de
00:10:25
polímeros es conveniente expresar esa
00:10:28
concentración de fracción en volumen
00:10:30
para ir soluciones de otros solutos no
00:10:32
volátiles es conveniente expresar la
00:10:35
concentración ya sea molar y that
00:10:37
modalidad o fracción molar
00:10:39
recordemos que emularía se expresa como
00:10:42
cesc o inmoralidad como m sub y ofrece
00:10:45
un mal como m
00:10:46
somos x sub y que cada una representa
00:10:49
moles de soluto por litro disolución
00:10:51
moles de solución por kilogramo de
00:10:53
solvente y una relación de morés
00:10:56
respectivamente en este orden de ideas
00:11:00
cuando expresamos esa concentración eso
00:11:05
y la hacemos igual a molar y that
00:11:08
tenemos que la ecuación principal nos va
00:11:11
tan bien hacieron a tener un cambio con
00:11:14
respecto a este término ya va a dejar de
00:11:17
este término llamarse gamma y por el
00:11:20
cielo' sookie sino que va a ser gama
00:11:23
hice por sexo y donde este término
00:11:28
representa el coeficiente de actividad
00:11:30
en escala de polaridades
00:11:34
porque aunque el cambio del cielo y
00:11:37
accesos
00:11:39
ahora habíamos de ello cuando teníamos
00:11:42
el cielo en su y que éste era igual a
00:11:44
uno ahora qué va a pasar con eso si
00:11:47
tenemos esas eso y pues lo que sucede es
00:11:51
que el estado hipotético de disolución
00:11:54
ideal el estado estándar el nuevos
00:11:56
tartanas va a ser de una solución molar
00:12:00
de soluto y en disolvente jota y también
00:12:03
es bueno que sepamos que como el
00:12:05
comportamiento ideal se alcanza cuando
00:12:07
la disolución real seas infinitamente
00:12:10
diluida para este caso tendríamos que
00:12:12
gama hice cuando éste tiende a unos esos
00:12:16
y tiende a ser ok
00:12:19
pero qué pasa con esta ecuación y con
00:12:22
esta manera de expresar épsilon sub y
00:12:26
ahora a molar y that que no es siempre
00:12:30
es útil pues puede ser más conveniente
00:12:32
utilizar la escala de moralidad porque
00:12:36
no requiere datos de densidad si
00:12:39
nosotros hacemos ese cambio osea que el
00:12:42
siglo xxi y sea igual a él me sube y la
00:12:45
ecuación se va a transformar a la
00:12:47
siguiente que vemos aquí donde esté gama
00:12:49
y m
00:12:51
va a ser el coeficiente de actividad en
00:12:53
la escala de modalidades ok y de esta
00:12:57
manera tenemos que el estado estándar es
00:12:59
el estado hipotético de una disolución
00:13:01
ideal 1 molar de soluto y en un
00:13:04
disolvente j bien como todo va cambiando
00:13:07
un poco
00:13:09
y también puedo saber que la disolución
00:13:11
real se alcanza cuando gamma y m tiende
00:13:14
a 1 dado que cuando esto ocurre y me
00:13:18
subí es igual a 0
00:13:20
bueno pero qué pasa que la moralidad
00:13:23
tampoco siempre va a ser útil hay casos
00:13:26
donde la fracción molar puede ser más
00:13:29
útil que expresar esta concentración en
00:13:32
términos de la moralidad cuál es ese
00:13:34
caso cuando en eso y tiende a infinito o
00:13:37
sea cuando alcanzamos que el soluto sea
00:13:39
puro o prácticamente puro en este caso
00:13:43
es más conveniente emplear fracción
00:13:45
molar y en este orden de ideas tenemos
00:13:48
que si hacemos épsilon son igual a equis
00:13:51
y la ecuación que nos va a representar
00:13:53
el comportamiento va a ser la siguiente
00:13:57
ya no vamos a tener nuevamente como lo
00:14:00
dicho en su vez aquí sino landázuri x
00:14:04
quien es el coeficiente de actividad
00:14:06
asimétrico en la escala de fracciones
00:14:08
molares
00:14:10
y bajará a pena aclarar que este es la
00:14:13
ecuación representa un estado estándar
00:14:15
hipotético de una disolución ideal
00:14:17
cuando x sub y es igual a 1 mientras que
00:14:21
en la disolución real blanda y tiende a
00:14:24
uno cuando x es igual a cero
00:14:32
es así como nos hemos dado cuenta que
00:14:34
tanto la actividad como el coeficiente
00:14:36
actividad dependen de la elección del
00:14:39
estado estándar y elección de la escala
00:14:41
de concentración mientras que el
00:14:43
potencial químico del solvente y
00:14:45
absoluto no depende de la elección de la
00:14:47
escala de composición
00:14:50
en base a esto
00:14:52
pero es necesario
00:14:55
deducir relaciones para convertirlos
00:14:58
eficientes de actividad de una escala a
00:15:00
otra pongamos un ejemplo para una mezcla
00:15:04
binaria de absoluto llamémoslo dos no
00:15:07
disociados muy disolvente s tenemos
00:15:10
estas relaciones para que nos ayudan
00:15:12
ellas para convertir los coeficientes de
00:15:15
actividad de una escala a otra es así
00:15:17
como aquí tenemos un coeficiente de
00:15:19
actividad expresado en molar y de ahí lo
00:15:22
podemos pasar a fracción molar aquí un
00:15:24
creciente actividad expresa amarilla lo
00:15:27
podemos expresar en moralidad y así
00:15:30
sucesivamente podemos encontrar
00:15:31
relaciones o tengamos en cuenta los
00:15:34
siguientes quienes cada término en esta
00:15:36
relación por ejemplo aquí m mayúscula s
00:15:40
representa la masa molar el disolvente
00:15:42
de sus heces representa la densidad en
00:15:45
gramos sobre centímetros cúbicos del
00:15:47
disolvente puro
00:15:50
aquí de representa la densidad en gramos
00:15:53
sobre centímetros cúbicos de la
00:15:54
disolución y mes usted representa la
00:15:57
masa molar de absoluto no sé ante un
00:15:59
problema aquí tenemos una solución que
00:16:01
es convertir estos coeficientes de
00:16:04
actividad a la escala a lo que más se
00:16:06
nos acomoda ojo recordemos que debemos
00:16:10
entender con soluto no disociados aquel
00:16:12
que no se ha dividido en guiones o
00:16:14
radicar el libro sea el que está
00:16:16
completico ahí tal como se ingresó a la
00:16:19
solución
00:16:24
pero lo que hemos hecho en la
00:16:26
diapositiva anterior
00:16:28
sólo abarcará los coeficientes de
00:16:30
actividad y hemos dicho que también es
00:16:32
necesario determinar las actividades
00:16:34
entonces como hacemos con esto pues en
00:16:38
este caso les presento nada más y nada
00:16:40
menos que la ecuación de ipswich
00:16:43
la cual nos ayuda a puesto que esto nos
00:16:46
permite relacionar la actividad de
00:16:48
absoluto con la de disolvente y a
00:16:51
temperatura y presión constante se
00:16:53
escribe de la siguiente manera aquí la
00:16:56
podemos ver ahora también es importante
00:16:59
que recordemos lo que es presión
00:17:01
osmótica la cual definimos como p es
00:17:05
tratada por la siguiente expresión donde
00:17:09
es importante tener en cuenta que ese es
00:17:12
el volumen moral del disolvente r la
00:17:15
constante universal de los gases ideales
00:17:18
de la temperatura y esa es la actividad
00:17:22
del solvente ok
00:17:24
sin embargo no es bueno estar definiendo
00:17:28
términos sin conocer qué significan
00:17:30
estos por esto les tengo la siguiente
00:17:32
pregunta ustedes recuerdan que es
00:17:35
presión osmótica pues si no lo recuerdan
00:17:38
para esto estamos aquí no se preocupen
00:17:40
miremos
00:17:42
primero es necesario que recordemos que
00:17:44
somos es como si se es el pasaje del sol
00:17:48
21 una solución diluida a otra solución
00:17:52
con mayor concentración
00:17:54
ahora como logro yo pasar sólo el
00:17:57
solvente y no pasar absoluto y que
00:18:00
sucede que la ósmosis por lo general
00:18:02
ocurre a través de una membrana la cual
00:18:05
permite sólo pasos de solvente e impide
00:18:07
el paso de este soluto y koke
00:18:10
sin embargo si yo desea interrumpir la
00:18:13
ósmosis que tengo que hacer
00:18:16
sencillo lo que tengo que hacer es
00:18:19
ejercer sobre el sistema una presión en
00:18:21
sentido inverso a esta dosis
00:18:24
cuando yo encuentro la presión que
00:18:27
permita impedir la ósmosis a esa presión
00:18:31
la llamamos presión osmótica
00:18:34
pese homo tica es igual a la presión
00:18:37
capaz de impedir la oms aquí tenemos un
00:18:40
pequeño esquema el proceso de motivo
00:18:42
ocurre en este sentido aquí tenemos
00:18:44
nuestra membrana y yo lo detengo al
00:18:47
ejercer una presión en sentido contrario
00:18:49
a la ósmosis ok
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ahora vamos a colocar nuestra ecuación
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de lifting aquí y la ecuación de presión
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somática aquí porque la vamos a
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necesitar para lo que vamos a hacer
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ahorita qué vamos a hacer vamos a
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definir el coeficiente osmótico a
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temperatura y presión constante esta
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propiedad se define así
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define como presión motyka real sobre
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expresión música ideal
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bueno como hacemos esto nosotros pues
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como determinamos esta relación para
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poder determinar entonces el coeficiente
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osmótico pues sencillo es simplemente
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con esta ecuación que tenemos aquí la
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aplicamos para un caso real y para un
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caso ideal de tal manera que
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reemplazando se nos va a cancelar estos
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términos pero los coeficientes perdón
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las actividades nos van a quedar si
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expresadas en términos de lo que es real
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lo que es ideal
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ahora y como hacemos entonces para
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seguir desarrollando la ecuación pues
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reemplazamos con la ecuación de jeeps
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durán de tal manera que después de
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realizar un procedimiento matemático nos
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queda esta expresión
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ahora que podemos observar aquí esto
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depende de la elección de la escala de
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concentración pues tiene que el super
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índice m de moralidad en este caso fue
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la escala de concentración seleccionada
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y por otra parte tenemos que para
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disoluciones diluidas los coeficientes
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osmóticos son más adecuados que la
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actividad esto básicamente porque ellos
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son más sensibles a la concentración y
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si tenemos son acciones diluidas de
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concentraciones muy bajas es muy útil
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utilizar propiedades que sean sensibles
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a éstas
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entonces esta es la ecuación que
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acabamos de obtener cierto
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de esta manera nosotros también tenemos
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que experimentalmente podemos obtener el
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coeficiente osmótica a partir de medidas
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de presión
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esto porque se debe a que a presiones
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reducidas el coeficiente de actividad se
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define de la siguiente manera aquí lo
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tenemos
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donde el psuv es la presión fase de
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disolvente y peso es esa es la presión
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de vapores disolventes puro ambas a la
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presión y temperatura del sistema que
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entonces si ya tenemos esta relación
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no tendríamos necesidad de emplear todo
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este procedimiento matemático sino sería
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cuestión de simplemente reemplazar para
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obtener este coeficiente un motivo gay y
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por otra parte tenemos que una ecuación
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útil para el coeficiente de un motivo
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que sustituye esa ecuación souder
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también sería esta que tenemos aquí
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y bueno no siendo más esperamos que este
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vídeo haya sido de gran ayuda para todos
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de ser así por favor suscríbase a
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nuestro canal hay mucho contenido de
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interés para ustedes el viernes como un
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cualquier pregunta o duda inquietud la
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comentarios nosotros estaremos atentos
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todos y amigos hasta la próxima
