Mezcla Eutéctica

11 

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(1)

E

E

Mezcla Eutéctica

Mezcla Eutéctica

Objetivo General

Objetivo General

• Conocer Conocer el equilibrio de fusión de un sistema de el equilibrio de fusión de un sistema de 2 líquidos totalmente miscibles con el método2 líquidos totalmente miscibles con el método

del Eutéctico simple, del Eutéctico simple,

Objetivos específcos

Objetivos específcos

Determinar la temperatura de fusión del sistema naftaleno – fenol. Determinar la temperatura de fusión del sistema naftaleno – fenol.

Determinar temperaturas en el proceso de enfriamiento del sistema y registrar. Determinar temperaturas en el proceso de enfriamiento del sistema y registrar.

Construir la curva de enfriamiento temperatura tiempo para cada uno de las soluciones. Construir la curva de enfriamiento temperatura tiempo para cada uno de las soluciones. Construir el diagrama de fases temperatura – composición es este sistema a partir del anlisis Construir el diagrama de fases temperatura – composición es este sistema a partir del anlisis de las curvas de enfriamiento.

de las curvas de enfriamiento.

Determinar el punto eutéctico de la grfica. Determinar el punto eutéctico de la grfica.

!eali"ar el mane#o adecuado de los materiales en el respectivo laboratorio. !eali"ar el mane#o adecuado de los materiales en el respectivo laboratorio.

Fundamento teórico.

Fundamento teórico.

Como se $a $ec$o en la prctica sistema fenol – agua. Como se $a $ec$o en la prctica sistema fenol – agua. %as reglas de las fases de &ibbs establece que'

%as reglas de las fases de &ibbs establece que'

=

=

 F 

 F 

+

+

22

(ara un sistema de dos componentes, el n)mero m*imo de grados de libertad es +. Este resultado nos (ara un sistema de dos componentes, el n)mero m*imo de grados de libertad es +. Este resultado nos indica que sería necesario construir una grfica de + dimensiones para $acer una representación

indica que sería necesario construir una grfica de + dimensiones para $acer una representación completa de

completa de las condiciones las condiciones de equilibrio de equilibrio --,(,(,/ donde',/ donde' i' Es la composición de uno de los componentes. i' Es la composición de uno de los componentes.

En esta prctica se estudiar un sistema de fases condensadas. En esta prctica se estudiar un sistema de fases condensadas.

(ara este tipo de sistemas el efecto de la presión es mínima y a menos que esté interesado en (ara este tipo de sistemas el efecto de la presión es mínima y a menos que esté interesado en fenómenos de presiones altas, se puede mantener la presión fi#a a 0 atm y e*aminar los efectos de fenómenos de presiones altas, se puede mantener la presión fi#a a 0 atm y e*aminar los efectos de temperatura y composición. 1dems en proceso de fusión

temperatura y composición. 1dems en proceso de fusión la presión es constante.la presión es constante.

Con esta condición impuesta los grados de libertad disminuyen en una variable y las reglas de la fase se Con esta condición impuesta los grados de libertad disminuyen en una variable y las reglas de la fase se reduce a'

reduce a'

V ==C C −− F  F ++11

En esta figura se muestra el diagrama de fases temperatura – composición a presión constante típico de En esta figura se muestra el diagrama de fases temperatura – composición a presión constante típico de un sistema de líquidos totalmente miscibles que forman eutéctico simple.

un sistema de líquidos totalmente miscibles que forman eutéctico simple.

Univ. Erika Libertad Quispe QuisbertP!ina "

Univ. Erika Libertad Quispe QuisbertP!ina "

(2)

(ara poder construir un diagrama de este tipo se utili"an las curvas de enfriamiento de sistemas de diferentes composiciones.

Consideremos lo que sucede al enfriar un líquido puro 1/ para un sistema de componentes puro en la fase liquida $ay un grado de libertad, la temperatura y usando la ecuación anterior los grados de libertad son 30 siendo la temperatura la variable que describe el sistema tan puro para una pronta e*istencia de dos fases 45%6D5 – %6786D5/, C32 9 :3;, y por lo tanto la temperatura es constante.

Cuando todo el sistema se convierte en solido la temperatura vuelve a variar el cambio en la pendiente se debe a la diferencia en la capacidad calorífica del líquido y el sólido.

En la figura < representa la curva de enfriamiento de una me"cla simple, la solución líquido comien"a a enfriarse disminuyendo la temperatura a cierta velocidad.

1 cierta temperatura comien"a a separarse un sólido formado por alguno de los componentes puros. El congelamiento es un proceso e*otérmico y por eso la velocidad de enfriar disminuye, a medida que el estado sólido se separa, la composición del líquido se $ace ms rica en el otro componente y su

temperatura de fusión disminuye.

Cuando la solución alcan"a una cierta composición la composición eutéctica el sistema se congela como si se tratase de una sustancia pura y la temperatura se mantiene constante.

Univ. Erika Libertad Quispe QuisbertP!ina #

te$peratura

(3)

:undamentación

Consideremos el equilibrio solido puro – solución, como se ver ms adelante. %a condición de equilibrio requiere la igualdad de energías libres molares parciales de cada componente en cada fase

(ara las soluciones liquidas ideales el potencial químico puede escribirse como'

Donde'

 μ

 A ∅

=

 μ

 A ❑

× μ

Q ❑ = por lo tanto !eordenando se tiene'

ln

(

 xa

)

=

 μ ASOL

(

T , P

)

 μ A μQ

 RT 

Derivando con respecto a la temperatura

ln

(

 xa

)

∂T 

=−

1

 R

×

d ∆ fus·

G

 A

(

T , P

)

 P

dT 

=

∆ fus

(

 A

)

 RT 

2 Donde se $a utili"ado la ecuación de &ibbs – >elmont"

d

(

∆ G

)

dT 

=

∆ H 

2

amos a integrar la siguiente ecuación'

Univ. Erika Libertad Quispe QuisbertP!ina )

 μ

 ASOL

(

T ,P , Xa

)

=

 μ

 ASOL

(

T ,P ,

)

 Xn

 μ

 ASOL

(

T ,P , Xa

)

=

 μ

 A

+

 RTln

(

 xa

)

(4)

 x A ln

¿

¿

d

¿

1  xa

¿

Materiales y Reactivos

ítem

Material

aracterísticas

antidad

!

*as's de

pre&ipitad's

Capa&idad de +,,

$L-$ateria de vidri'

 #

"

 Tub's de ensa/'

Materia de vidri'

+

#

0radia

Materia de psti&'

"

$

S'p'rte Universa

Instru$ent' Meti&'

"

%

Pin1as de $adera Instru$ent' de $adera

2

&

*idri' re'3

Materia de vidri'

"

'

Esptua

Materia $eti&'

"

(

Cepi'

Materia de i$pie1a

"

)

4'rnia e5&tri&a

E6uip' ee&tr(ni&'

"

!*

 Ter$'&upa

E6uip' ee&tr(ni&'

"

Rea&tiv's7

Fen' 8C+49O4: 2, !r 8apr';:

<a=taen' 8C",4>: ??.9 % $@$ ), !r 8Apr';:

+rocedimiento E,perimental

Univ. Erika Libertad Quispe QuisbertP!ina 2

 x

 A

¿

¿

(5)

-lculos y uestionario

(ara la composición de 0;? de @aftaleno y A;? de fenol

100

g

96

gr

 ×

10

gr C 

10

 H 

8 100

g

×

5

g

 !

C 10 H 8

=

0.52

g

! 6 H 5OH = 50.52g ! C 6 H 5OH = 4.48g

(ara la composición de 2;? de @aftaleno y B;? de fenol

100

g

96

gr

 ×

20

gr C 

10

 H 

8 100

g

×

5

g

 !

C 10 H 8

=

1.042

g

!

6 H 5OH 

=

5

1.042

g

!

C 6 H 5OH 

=

3.958

g

(ara la composición de +;? de @aftaleno y ;? de fenol

5gs"l× 30gr C 10 H 8 100gs"l × 100g 96gr

 −

!C 10 H 8

=

1.562g ! 6 H 5OH = 51.562g! C 6 H 5OH = 3.438g

(ara la composición de ;? de @aftaleno y ;? de fenol

5

gs"l×

50

gr C 

10

 H 

8 100

gs"l

×

100

g

96

gr

 −

!

C 10 H 8

=

2.61

g

!

6 H 5OH 

=

5

2.61

g

!

C 6 H 5OH 

=

2.39

g

(6)

(ara la composición de ;? de @aftaleno y +;? de fenol 5

gs"l×

70

gr C 

10

 H 

8 100

gs"l

×

100

g

96

gr

 −

!

C 10 H 8

=

3.645

g

! 6 H 5OH = 53.645g ! C 6 H 5OH = 1.355g

t

8se!

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G

RF/01E

 2

EM+ER21R 34

 2

/EM+O

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2/EM+O 84e9:

2EM+ER21R 8;:

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(7)

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"*5 na7taleno

#,% na=taen'

2/EM+O 84e9:

2EM+ER21R 8;:

t

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),% na=t

2/EM+O 4EG

2EM+ER21R <

t

8se!:

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(8)

 T C

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, #,, 2,, +,, , #, 2, +, >, ",,

5%* na7taleno

%9, na=taen'

2/EM+O 4EG

2EM+ER21R ;

t

8se!:

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+9-2

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+#

+#

+#

9?-> 99-2

t

8se!:

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,

29

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92

,

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,

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,

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,

++

,

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,

#

,

 T C

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))-?

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'*5 na7taleno

,% na= 

2/EM+O 4e9

2EM+ER21R ;

(9)

 TIEMPO

T 8C:

T 8C:

",, Me1&a

,

))

"-"

?, A

",

),

"-2

>, B

#,

#,

"-)

, C

),

2)

"-#

9, D

9,

9

"

), E

,

,

"-#

 

>,

2

"-9

 

?,



"+->

,

",,

>,

"

).

R

E+RE4E62R E> =/GRM =E F4E4

B

2EM+ER21R 34

.

OM+O4//?6

B

E6 +ORE62CE E6 +E4O

.

, #, 2, +, >, ",, "#, , ", #, ), 2, 9, +, , >, ?,  T 8C:  T 8C:

2.

/

6=/01E E> 4/G6/F/=O =E >4 DRE4

B

>6E4  @  +162O4 =E /62ER4E/?6 E6 E> =/GRM 62ER/OR

.

1nali"ando el diagrama se tiene lo siguiente'

%os puntos 1 y C corresponden a los puntos de fusión de los componentes puros. El punto E es el punto Eutéctico en el cual aparecen los cristales

El punto *e es la composición Eutéctica

%a línea <D es la temperatura Eutéctica a la cual la me"cla eutéctica de cualquier composición solidificara completamente.

(10)

9.

=

E2ERM/6E >4 3R/64 E6 2O=4 >4 REG/O6E4 =E> =/GRM =E F4E4

B

4/ OMO E6 >4 >6E4 =E >O4 O42=O4 @  E6 > 4E =E> M/4MO

.

%a ecuación que utili"amos para el diagrama de fases de la me"cla Eutectica es'

V =C − F +1

9a que estamos traba#ando a presión constante. a/ <ase del diagrama

Con temperatura y presión constante

=

 F 

=

2

2

V =0

b/ %ado i"quierdo del diagrama Con C30

T 1>Tf −−−− F =1V =11+1 V =1

1

<

Tf 

−−−−

 F 

=

1

V 

=

1

1

+

1

 V 

=

1

T 1=Tf −−−− F =2 V =12+1 V =0

c/ :uera de la "ona bifsica

con :30 y C32 y a presión constante

=

 F 

+

1

 V 

=

2

1

+

1

=¿

=

2

(

T , X 

)

d/ En la curva de separación

Con :32 y C32 y a presión constante

=

 F 

+

1

 V 

=

2

2

+

1

=¿

=

1

(

)

e/ En el punto Eutéctico

Con :3+ y C32 y a presión constante

=

 F 

+

1

 V 

=

2

3

+

1

=¿

=

0

onclusiones

4e logro estudiar el equilibrio en el punto de fusión en donde la temperatura se mantiene constante y a esa temperatura se la llama temperatura de fusión el cual es registrado.

8na ve" encontrado la temperatura de fusión, se procedió al enfriamiento del sistema registrado las respectivas temperaturas.

Como podemos observar en la parte de clculos se logro construir las curvas de enfriamiento la cual estas curvas tienen pendientes diferentes.

(11)

4e determinó el punto Eutéctico mediante grficas y se encontró los siguientes resultados.

Recomendaciones.

4e llegó a utili"ar los materiales de laboratorio correctamente.

4e recomienda reali"ar los clculos de las masas correctamente para obtener un error ba#o al reali"ar la grafica

4e recomienda no de#ar el vaso de precipitados con agua en una $ornilla eléctrica esta para evitar que el vaso se clise o se rompa.

1sí también mane#ar con cuidado los tubos de ensayo para evitar romperlos, debido a su fragilidad. (ara lavar los tubos de vidrio en esta prctica después o acabando el laboratorio, se debe $acer que se funda en bao maría para lavarlo con facilidad.

iblio9ra7ía.

F libro de :isicoquímica , Castellan

F guis de laboratorio – %aboratorio de :isicoquimica, 6ng. Gorge 1vendao %evit <.(, 0AA H7uímica :isicaI

1tJins and 6 de (aula H7uimica :isicaI

Figure

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