La constante de capacidad de fugacidad (Z) se usa para ayudar a describir la concentración de una sustancia química en un sistema (generalmente en mol / m 3 Pa). Hemond y Hechner-Levy (2000) describen cómo utilizar la capacidad de fugacidad para calcular la concentración de una sustancia química en un sistema. Dependiendo del producto químico, la capacidad de fugacidad varía. La concentración en el medio 'm' es igual a la capacidad de fugacidad en el medio 'm' multiplicada por la fugacidad del producto químico. [1] Para un sistema químico en equilibrio, la fugacidad de la sustancia química será la misma en cada medio / fase / compartimento. Por lo tanto, el equilibrio a veces se denomina "equifugacidad" en el contexto de estos cálculos. [2]
donde Z es una constante proporcional, denominada capacidad de fugacidad . Esta ecuación no implica necesariamente que C y f estén siempre relacionados linealmente. La no linealidad se puede acomodar permitiendo que Z varíe en función de C o f.
Para una mejor comprensión del concepto de capacidad de fugacidad, la capacidad calorífica puede proporcionar un precedente para la introducción de Z como la capacidad de una fase para absorber una cantidad particular de producto químico. Sin embargo, las fases con alta capacidad de fugacidad no necesariamente retienen una alta fugacidad .
En los cálculos de la capacidad de fugacidad, los factores clave serían (a) la naturaleza del soluto (químico), (b) la naturaleza del medio o compartimento, (c) la temperatura. [3]
Expresiones para la capacidad de fugacidad
La expresión de Z m depende del medio / fase / compartimento. La siguiente lista muestra las capacidades de fugacidad de los medios comunes: [4]
- Aire (bajo supuestos de gas ideal ): Z aire = 1 / RT
- Agua: Z agua = 1 / H
- Octanol: Z oct = K ow / H
- Fase pura de la sustancia química objetivo: Z puro = 1 / P s v
Donde: R es la constante del gas ideal (8,314 Pa * m 3 / mol * K); T es la temperatura absoluta (K); H es la constante de la ley de Henry para la sustancia química objetivo (Pa / m 3 mol); K ow es el coeficiente de partición octanol-agua para la sustancia química objetivo (relación adimensional); P s es la presión de vapor de la sustancia química objetivo (Pa); y v es el volumen molar de la sustancia química objetivo (m 3 / mol).
Observe que la relación entre los valores Z para diferentes medios (por ejemplo, octanol y agua) es la misma que la relación entre las concentraciones de la sustancia química objetivo en cada medio en equilibrio.
Cuando se utiliza un enfoque de capacidad de fugacidad para calcular las concentraciones de una sustancia química en cada uno de varios medios / fases / compartimentos, a menudo es conveniente calcular la fugacidad predominante del sistema utilizando la siguiente ecuación si la masa total de la sustancia química objetivo (M T ) y el volumen de cada compartimento (V m ) son conocidos:
Alternativamente, si la sustancia química objetivo está presente como una fase pura en equilibrio, su presión de vapor será la fugacidad predominante del sistema.
Ver también
Referencias
- ^ Fechner-Levy EJ, Hemond HF (2000). Destino químico y transporte en el medio ambiente (Academic Press ed.). ISBN 0-12-340275-1.
- ^ D. MacKay y S. Paterson. 1991. Evaluación del destino multimedia de los productos químicos orgánicos: un modelo de fugacidad de nivel III. Ciencia y Tecnología Ambiental. 25 (3): 427.
- ^ Mackay, Donald (1991). Modelos ambientales multimedia (Lewis Publishers ed.). ISBN 0-87371-242-0.
- ^ Donald MacKay. 2001. Modelos ambientales multimedia: el enfoque de fugacidad, 2ª ed. Prensa CRC.