(UNIVERSIDAD DEL P
(UNIVERSIDAD DEL PERÚ, ERÚ, DECANA DE AMDECANA DE AMÉRICA)ÉRICA)
FACULTAD
FACULTAD DE
DE QUÍMICA
QUÍMICA E
E INGENIERÍA
INGENIERÍA QUÍMICA
QUÍMICA
E.A.P.
E.A.P. INGENIERÍA
INGENIERÍA QUÍMICA
QUÍMICA 0.72
0.72
DEPARTAMENTO
DEPARTAMENTO DE
DE ACADEMICO
ACADEMICO DE
DE FISICOQUÍMICA
FISICOQUÍMICA
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA II LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA II
PRÁCTICA N°9 PRÁCTICA N°9
INFORME DE EQUILIBRIO LÍQUIDO - VAPOR INFORME DE EQUILIBRIO LÍQUIDO - VAPOR PROFESOR:
PROFESOR: ANÍBAL FIGUEROA TAQUII ANÍBAL FIGUEROA TAQUIINONO ALUMNOS:
ALUMNOS:
CHÁVEZ
CHÁVEZ HUAMANÍ, HUAMANÍ, DAMIÁN DAMIÁN DANIEL DANIEL 1107003311070033 FIGUEROA
FIGUEROA AYALA, AYALA, BRANCO BRANCO JOSÉ JOSÉ 1107011611070116 LEIVA
LEIVA MEJÍA, MEJÍA, OSCAR OSCAR DANIEL DANIEL 1107017311070173 FECHA DE LA PRÁCTICA:
FECHA DE LA PRÁCTICA: LUNES 15/04/13LUNES 15/04/13 FECHA DE ENTREGA:
FECHA DE ENTREGA: MARTES 23/04/13MARTES 23/04/13 TURNO:
TURNO: LUNES 13-16 HORASLUNES 13-16 HORAS GRUPO:
GRUPO: AA–– B B
2013
2013
ÍNDICE
ÍNDICE
Introducción Introducción .3.3 Resumen Resumen .4.4 Principios Teóricos Principios Teóricos .5.5
Detalles ExperimentaleDetalles Experimentales s .7.7
Tabulación de Tabulación de Datos Datos y y Resultados Resultados .9.9
Cálculos Cálculos .15.15
Análisis Análisis y y Discusión Discusión de de Resultados Resultados .18.18
Conclusiones y Conclusiones y RecomendacioRecomendaciones nes .19.19
Bibliografía Bibliografía .20.20 Apéndice Apéndice .21.21 Cuestionario Cuestionario .21.21 Gráficas Gráficas .23.23
INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓN
La estimación de
La estimación del Equilibrio Líquido-Vapor l Equilibrio Líquido-Vapor en mezclas es uno en mezclas es uno de los aspectos de intde los aspectos de interés para laerés para la ingeniería química, ya que aporta información importante para el diseño de equipos de separación y ingeniería química, ya que aporta información importante para el diseño de equipos de separación y especialmente de destilación.
especialmente de destilación.
La destilación es una de las operaciones de separación más utilizada en la industria química, tanto en La destilación es una de las operaciones de separación más utilizada en la industria química, tanto en el acondicionamiento previo de las materias primas como en la separación de los productos. El el acondicionamiento previo de las materias primas como en la separación de los productos. El requerimiento básico para separar los componentes de una mezcla líquida por destilación es que la requerimiento básico para separar los componentes de una mezcla líquida por destilación es que la composición del vapor sea difer
composición del vapor sea diferente ente de la composición del líquido del cual se forma, esto es lo quede la composición del líquido del cual se forma, esto es lo que sucede en las mezclas azeotrópicas. Las cuales se definen como mezclas de dos componentes las sucede en las mezclas azeotrópicas. Las cuales se definen como mezclas de dos componentes las cuales hierven a temperaturas más altas o más bajas que sus respectivos puntos de ebullición.
cuales hierven a temperaturas más altas o más bajas que sus respectivos puntos de ebullición.
Los conceptos y propiedades, entendidas como ventajas, de la destilación fraccionada y mezcla Los conceptos y propiedades, entendidas como ventajas, de la destilación fraccionada y mezcla azeotrópica son empleados en la industria del petróleo y del etanol en las que son muy comunes el azeotrópica son empleados en la industria del petróleo y del etanol en las que son muy comunes el empleo de la columnas de Fraccionamiento. También es empleado el criterio de mezcla azeotrópica empleo de la columnas de Fraccionamiento. También es empleado el criterio de mezcla azeotrópica en la síntesis de esteres en química orgánica, donde se forma un azeótropo de tres componentes, en la síntesis de esteres en química orgánica, donde se forma un azeótropo de tres componentes, permitiendo así la obtención del éster por destilación.
RESUMEN
RESUMEN
Esta práctica tiene como objetivo graficar temperatur
Esta práctica tiene como objetivo graficar temperatura - a - composición y X-Y para una mezcla líquidacomposición y X-Y para una mezcla líquida de dos componentes, para así poder determinar la temperatur
de dos componentes, para así poder determinar la temperatura y a y composición de la mezclacomposición de la mezcla azeotrópica.
azeotrópica.
Las condiciones de
Las condiciones de laboratorlaboratorio a io a la cual la cual se trabajaron fueron: Presión de 756 se trabajaron fueron: Presión de 756 mmHg, TemperaturammHg, Temperatura 22°C y Humedad Relativa 92%.
22°C y Humedad Relativa 92%. Las mezclas azeotrópica
Las mezclas azeotrópicas s son aquellas soluciones realeson aquellas soluciones reales, cuya característica es que los componentess, cuya característica es que los componentes hierven a una misma
hierven a una misma temperaturtemperatura.a.
Para determinar la composición a
Para determinar la composición azeotrópica zeotrópica se determinó se determinó haciendo el diagrama “haciendo el diagrama “composicióncomposición
molar del componente más volátil en el vapor VS.
molar del componente más volátil en el vapor VS. Composición del componente más volátil en elComposición del componente más volátil en el
líquido”, (gráfica Nº 2
líquido”, (gráfica Nº 2). Y ). Y para determinar la temperatura de ebulliciónpara determinar la temperatura de ebullición de la mezcla de la mezcla azeotrópica seazeotrópica se
obtuvo al graficar Temperatura de ebullición vs.
obtuvo al graficar Temperatura de ebullición vs. Composición (AComposición (A –– B) en el residuo y destilado B) en el residuo y destilado (gráfica Nº 3).
(gráfica Nº 3).
A partir de la gráfica N°2 se
A partir de la gráfica N°2 se determinó que la composición del 1-propanol en la mezcla azeotrópicadeterminó que la composición del 1-propanol en la mezcla azeotrópica fue de 35%, dando como error: 18.98%; y
fue de 35%, dando como error: 18.98%; y también se halló la también se halló la temperatemperatura del azeótropo la cual fue detura del azeótropo la cual fue de 81°C, dando como error: 8.06%.
81°C, dando como error: 8.06%.
De la práctica realizada se concluye que es
De la práctica realizada se concluye que es posible analizar el equilibrio liquido-vapor para un sistemaposible analizar el equilibrio liquido-vapor para un sistema binario porque de acuerdo a la regla de Gibbs, solo se
binario porque de acuerdo a la regla de Gibbs, solo se necesitan especificar dos variables para definirnecesitan especificar dos variables para definir el sistema (Temperatura y composición de un componente).
el sistema (Temperatura y composición de un componente). Se recomienda espera
Se recomienda esperar que la temperatura de ebur que la temperatura de ebullición de la mezcla se mantenga constante llición de la mezcla se mantenga constante parapara determinar su punto de ebullición.
PRINCIPIOS TEÓRICOS
PRINCIPIOS TEÓRICOS
LEY DE RAOULT: LEY DE RAOULT:
La Ley de Raoult establece que la relación entre la
La Ley de Raoult establece que la relación entre la presión de vapor presión de vapor de cada componente en unade cada componente en una solución ideal
solución ideal es dependiente de la presión de vapor de cada componente individual y de laes dependiente de la presión de vapor de cada componente individual y de la fracción fracción molar
molar de cada componente en la solución, es de cada componente en la solución, es decir:decir:
Donde:
Donde:
Si se introduce una mezcla de A y B en un recipiente en el que se ha hecho el vacío y en el que se Si se introduce una mezcla de A y B en un recipiente en el que se ha hecho el vacío y en el que se mantiene una temperatura constante, se vaporizarán A y B hasta alcanzar un estado de equilibrio en mantiene una temperatura constante, se vaporizarán A y B hasta alcanzar un estado de equilibrio en el que la presión reinante será la presión total de vapor de la mezcla, P, que de acuerdo con la ley de el que la presión reinante será la presión total de vapor de la mezcla, P, que de acuerdo con la ley de Raoult, tendrá el valor:
Raoult, tendrá el valor:
SOLUCIONES REALES: SOLUCIONES REALES:
Son aquellas soluciones que no se ajustan a
Son aquellas soluciones que no se ajustan a la Ley de Raoult, y la Ley de Raoult, y que presentan desviación positiva oque presentan desviación positiva o negativa de la ley, debido a
los componentes y como consecuencia de ello no cumplen co
los componentes y como consecuencia de ello no cumplen con la propiedad de aditividad de susn la propiedad de aditividad de sus volúmenes.
volúmenes.
Desviación
Desviación positiva positiva Desviación Desviación negativanegativa MEZCLA AZEOTRÓPICA:
MEZCLA AZEOTRÓPICA:
Son aquellas soluciones reales, cuya característica es que hierven a una temperatura más alta o más Son aquellas soluciones reales, cuya característica es que hierven a una temperatura más alta o más baja respecto a la temperatura de ebullición de cada uno de sus componentes. Dicho de otra
baja respecto a la temperatura de ebullición de cada uno de sus componentes. Dicho de otra manera, es una mezcla de dos componentes que hierven como si fuese una
manera, es una mezcla de dos componentes que hierven como si fuese una sustancia pura, con unsustancia pura, con un punto de ebullición constante y originando un vapor de igual composición que la
punto de ebullición constante y originando un vapor de igual composición que la mezcla líquida demezcla líquida de partida. Es evidente, que para estas
partida. Es evidente, que para estas mezclas no puede conseguirse ninguna separación mediante elmezclas no puede conseguirse ninguna separación mediante el empleo de la destilación.
DETALLES EXPERIMENTALES
DETALLES EXPERIMENTALES
1.
1. MATERIALES Y REACTIVOS:MATERIALES Y REACTIVOS: Materiales:
Materiales:
Equipo especial para
Equipo especial para puntos de ebullición, termómetro de puntos de ebullición, termómetro de décimas, mechero de alcohol, refractómetro, tubosdécimas, mechero de alcohol, refractómetro, tubos con tapones de corcho y pipetas.
con tapones de corcho y pipetas. Reactivos:
Reactivos:
1-propanol (A), agua destilada (B) y
1-propanol (A), agua destilada (B) y acetona comercial.acetona comercial.
2.
2. PROCEDIMIENTOPROCEDIMIENTO
Determinación de los puntos de ebullición del sistema Determinación de los puntos de ebullición del sistema Instalamos el equipo para determinación de puntos de Instalamos el equipo para determinación de puntos de ebullición (balón de 125ml, refrigerante de reflujo y un ebullición (balón de 125ml, refrigerante de reflujo y un separador par
separador para retirar el destilado). Ver figura a retirar el destilado). Ver figura 1.1. Adicionamos 20m
Adicionamos 20ml de 1-prl de 1-propanol (B) opanol (B) en el en el balón, luegobalón, luego introducimos el termómetro de modo que el bulbo quede introducimos el termómetro de modo que el bulbo quede aproximadamente en la mitad del líquido contenido en el aproximadamente en la mitad del líquido contenido en el balón, calentamos hasta alcanzar el punto de ebullición y balón, calentamos hasta alcanzar el punto de ebullición y tomamos
tomamos lectura lectura de de la la temperaturatemperatura; ; inmediatamenteinmediatamente extrajimos
extrajimos 1ml del 1ml del destilado; dejamdestilado; dejamos os enfriar enfriar con un con un bañobaño de agua fría y luego retiramos aproximadamente 1ml del de agua fría y luego retiramos aproximadamente 1ml del componente A del balón (este líquido es el residuo). Así componente A del balón (este líquido es el residuo). Así mismo añadimos cada incremento de agua (A) de acuerdo mismo añadimos cada incremento de agua (A) de acuerdo a la tabla 2.2: repetimos todo el procedimiento, es decir para cada incremento: calentamos, a la tabla 2.2: repetimos todo el procedimiento, es decir para cada incremento: calentamos, tomamos lectura del punto de ebullición, retiramos 1ml de destilado, enfriamos y extrajimos 1ml de tomamos lectura del punto de ebullición, retiramos 1ml de destilado, enfriamos y extrajimos 1ml de residuo.
Por otro lado r
Por otro lado realizamos un procedealizamos un procedimiento parecidoimiento parecido; esta vez ; esta vez con 20ml de agua (B): calentamos,con 20ml de agua (B): calentamos, determinamos punto de ebullición, retiramos 1ml de destilado, enfriamos y extrajimos 1ml de determinamos punto de ebullición, retiramos 1ml de destilado, enfriamos y extrajimos 1ml de residuo. La diferencia estuvo en que para cada incremento de 1-propanol según la tabla 2.1
residuo. La diferencia estuvo en que para cada incremento de 1-propanol según la tabla 2.1, se realizó, se realizó siempre con 20 ml de
siempre con 20 ml de agua (B) y su respectivo increagua (B) y su respectivo incremento; lavando todo el emento; lavando todo el equipo para cadaquipo para cada incremento.
incremento.
Determinación de la composición de las mezclas Determinación de la composición de las mezclas Se preparó 3ml de mezclas en tubos con tapón d
Se preparó 3ml de mezclas en tubos con tapón de corcho según la tabla 2.3 y tomando lectura de temperaturae corcho según la tabla 2.3 y tomando lectura de temperatura de agua y 1-propanol puros; y
de agua y 1-propanol puros; y a continuación medimos el índice de refraccióa continuación medimos el índice de refracción de cada mezcla.n de cada mezcla. Finalmente medimos índices de refracción para los destilados y
TABULACIÓN DE DATOS Y RESULTADOS
TABULACIÓN DE DATOS Y RESULTADOS
TABLA N°1:
TABLA N°1:CondicionCondiciones de es de laboratoriolaboratorio
756
756 22 22 9292
TABLA N°2:
TABLA N°2:Datos Datos experimentaexperimentalesles
Tabla 2.1:
Tabla 2.1:Para 20mL de agua con Para 20mL de agua con incrementos de 1-propanolincrementos de 1-propanol
1 1 1.0 1.0 98.6 98.6 1.3337 1.3337 1.33271.3327 2 2 3.0 3.0 98.4 98.4 1.3400 1.3400 1.33361.3336 3 3 5.0 5.0 97.1 97.1 1.3512 1.3512 1.33401.3340 4 4 8.0 8.0 96.8 96.8 1.3553 1.3553 1.33601.3360 5 5 9.0 9.0 96.1 96.1 1.3630 1.3630 1.33651.3365 6 6 10.0 10.0 95.0 95.0 1.3650 1.3650 1.33721.3372 Tabla 2.2:
Tabla 2.2:Para 20mL de 1-propanol con incrementos de aguaPara 20mL de 1-propanol con incrementos de agua 1 1 0.4 0.4 95.5 95.5 1.3838 1.3838 1.38331.3833 2 2 0.4 0.4 94.8 94.8 1.3798 1.3798 1.38241.3824 3 3 0.4 0.4 93.9 93.9 1.3782 1.3782 1.38041.3804 4 4 0.5 0.5 90.9 90.9 1.3780 1.3780 1.37901.3790 5 5 0.5 0.5 89.5 89.5 1.3772 1.3772 1.37471.3747 6 6 0.5 0.5 88.7 88.7 1.3765 1.3765 1.37371.3737 7 7 0.5 0.5 87.6 87.6 1.3753 1.3753 1.36271.3627
Tabla 2.3:
Tabla 2.3: Datos para las mezclasDatos para las mezclas
1 1 3.0 3.0 0.0 0.0 1.38601.3860 2 2 2.9 2.9 0.1 0.1 1.38551.3855 3 3 2.8 2.8 0.2 0.2 1.38451.3845 4 4 2.5 2.5 0.5 0.5 1.38101.3810 5 5 2.1 2.1 0.9 0.9 1.37751.3775 6 6 1.7 1.7 1.3 1.3 1.37051.3705 7 7 1.4 1.4 1.6 1.6 1.36501.3650 8 8 1.0 1.0 2.0 2.0 1.35801.3580 9 9 0.5 0.5 2.5 2.5 1.34801.3480 10 10 0.0 0.0 3.0 3.0 1.33301.3330 TABLA N°3:
TABLA N°3:Datos teóricosDatos teóricos
Tabla 3.1:
Tabla 3.1: Datos teóricos para el agua yDatos teóricos para el agua y el 1-propanol el 1-propanol 0.99772 0.99772 100 100 18.015 18.015 1.33341.3334 0.80340 0.80340 97.2 97.2 60.095 60.095 1.38601.3860 Tabla 3.2:
Tabla 3.2: Datos teóricos para el azeótropoDatos teóricos para el azeótropo
88.1°C88.1°C
(())“Perry’s Chemical Engineers Handbook 8“Perry’s Chemical Engineers Handbook 8ThTh Edition. Don W.Green, Robert H.Perry Edition. Don W.Green, Robert H.Perry
(())
TABLA N°4:
TABLA N°4:Resultados y porcentaje de error Resultados y porcentaje de error
Tabla 4.1:
Tabla 4.1: Índices de Refracción de los lÍndices de Refracción de los líquidos purosíquidos puros
Agua Agua 1.3334 1.3334 1.3331 1.3331 0.0225%0.0225% 1-propanol 1-propanol 1.3860 1.3860 1.3846 1.3846 0.10101%0.10101% Tabla 4.2:
Tabla 4.2: Temperaturas de ebullición de losTemperaturas de ebullición de los líquidos puros líquidos puros 100 100 99 99 1%1% 97.2 97.2 96 96 1.2346%1.2346% Tabla 4.3:
Tabla 4.3: Datos de la mezcla azeotrópicaDatos de la mezcla azeotrópica
88.1°C 88.1°C 81°C 81°C 8.06%8.06% 43.2% 43.2% 35%35%
Tabla N°5:
Tabla N°5: Datos para gráficasDatos para gráficas
Tabla 5.1:
Tabla 5.1: Datos para la Gráfica:Datos para la Gráfica: Índice de Refracción vs %molar del 1-
Índice de Refracción vs %molar del 1- propanolpropanol
1.3860 100% 1.3860 100% 1.3855 87.58% 1.3855 87.58% 1.3845 77.11% 1.3845 77.11% 1.3810 54.66% 1.3810 54.66% 1.3775 36.07% 1.3775 36.07% 1.3705 23.97% 1.3705 23.97% 1.3650 17.41% 1.3650 17.41% 1.3580 10.79% 1.3580 10.79% 1.3480 4.62% 1.3480 4.62% 1.3330 0.00% 1.3330 0.00%
Tabla 5.2:
Tabla 5.2: Datos para la Gráfica:Datos para la Gráfica: Composición en el Vapor vs Composición en el
Composición en el Vapor vs Composición en el LíquidoLíquido
0 0 00 1.47 1.36 1.47 1.36 2.40 1.46 2.40 1.46 5.72 1.51 5.72 1.51 7.86 1.76 7.86 1.76 14.28 1.83 14.28 1.83 16.68 1.93 16.68 1.93 37.05 13.95 37.05 13.95 40.67 32.73 40.67 32.73 42.94 35.37 42.94 35.37 45.68 49.36 45.68 49.36 46.40 55.02 46.40 55.02 52.52 64.25 52.52 64.25 71.62 68.89 71.62 68.89
Tabla 5.3:
Tabla 5.3: Datos para la Gráfica:Datos para la Gráfica: Diagrama Temperatura vs
Diagrama Temperatura vs ComposiciónComposición del Sistema A
del Sistema A –– B B Tabla 5.3.1:
Tabla 5.3.1: De agua con i De agua con incrementosncrementos Tabla 5.3.2:Tabla 5.3.2: De 1-propanol con De 1-propanol con 1-propanol
1-propanol incrementos incrementos de de aguaagua
98.6°C 98.6°C 1.47 1.47 1.361.36 98.4°C 98.4°C 2.40 2.40 1.461.46 97.1°C 97.1°C 5.72 5.72 1.511.51 96.8°C 96.8°C 7.86 7.86 1.761.76 96.1°C 96.1°C 14.28 14.28 1.831.83 95.0°C 95.0°C 16.68 16.68 1.931.93 95.5 95.5 71.62 71.62 68.8968.89 94.8 52.52 64.25 94.8 52.52 64.25 93.9 46.40 55.02 93.9 46.40 55.02 90.9 45.68 49.36 90.9 45.68 49.36 89.5 42.94 35.37 89.5 42.94 35.37 88.7 40.67 32.73 88.7 40.67 32.73 87.6 37.05 13.95 87.6 37.05 13.95
1.
1. Determinación de la Composición del Destilado y ResiduoDeterminación de la Composición del Destilado y Residuo
Calcula el %molar del componente más volátil en cada una de las Calcula el %molar del componente más volátil en cada una de las mezclas de la Tabla 2.2mezclas de la Tabla 2.2 ::
El componente más volátil es el
El componente más volátil es el 1-propanol.1-propanol. Componente A: agua Componente A: agua Componente B: 1-propanol Componente B: 1-propanol
Donde:Donde: Además: Además: Donde: Donde: En la muestra 2: 2.9ml de 1-propanol y 0.1ml de agua En la muestra 2: 2.9ml de 1-propanol y 0.1ml de agua
En la muestra 3: 2.8ml de 1-propanol y 0.2ml de agua En la muestra 3: 2.8ml de 1-propanol y 0.2ml de agua
Los demás resultados ver en la Tabla 5.1. Los demás resultados ver en la Tabla 5.1.
Del gráfico, determinar el %molar del componente más volátil de cada una de las Del gráfico, determinar el %molar del componente más volátil de cada una de las muestras demuestras de
destilado y residuo: destilado y residuo:
Hallamos el %X
Hallamos el %XAA del componente más volátil del componente más volátil de cada una de las muestras de destilado y residuo ade cada una de las muestras de destilado y residuo a
partir de la ecuación de la gráfica que es: partir de la ecuación de la gráfica que es:
Despejamos
Despejamos
Hacemos un ejemplo de cálculo para el primer incremento de la TABLA 2.2,
Hacemos un ejemplo de cálculo para el primer incremento de la TABLA 2.2, tenemos que los índicestenemos que los índices de refracción de su residuo y destilado
de refracción de su residuo y destilado son:son:
Entonces reemplazand
Entonces reemplazando en la o en la ecuación de la curva tenemos que el valor de %Xecuación de la curva tenemos que el valor de %XAA para el residuo y para el residuo y parapara
el destilado son: el destilado son:
Los demás resultados ver en las tablas 5.3.1 y 5.3.2. Los demás resultados ver en las tablas 5.3.1 y 5.3.2.
2.
2. Determinación de las propiedades del AzeótropoDeterminación de las propiedades del Azeótropo
A
Apartir de partir de la GRÁFICA la GRÁFICA Nº2 Nº2 podemos obtener podemos obtener el valor el valor de la de la composiccomposición azeotrópica, proyectandoión azeotrópica, proyectando el punto de intersección entre las dos
el punto de intersección entre las dos curvas al eje X.curvas al eje X.
Calculando el porcentaje de error: Calculando el porcentaje de error:
A partir de la GRÁFICA N°3, calculamos
A partir de la GRÁFICA N°3, calculamos el punto de ebullición de la mezcla azeotrópica:el punto de ebullición de la mezcla azeotrópica:
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
La
La curva curva patrón patrón (grafica (grafica Nº1 Nº1 )( )( índice índice de de refracción refracción Vs Vs composición composición molar molar 1-propanol 1-propanol ) ) tuvo tuvo unauna adecuada
adecuada tendencia tendencia a exa excepción dcepción de un e un punto punto que no que no ajusta ajusta debido debido a una a una inadecuada inadecuada preparaciópreparaciónn de dicha mezcla .
de dicha mezcla .
Con respecto a las gráficas obtenidas podemos decir que estas si tuvieron la tendencia que se Con respecto a las gráficas obtenidas podemos decir que estas si tuvieron la tendencia que se esperaba ya que, de acuerdo con la teoría, se trataba de una mezcla azeotrópica con temperatura esperaba ya que, de acuerdo con la teoría, se trataba de una mezcla azeotrópica con temperatura mínima de ebullición, lo cual
mínima de ebullición, lo cual resulto satisfactorio en nuestra experienresulto satisfactorio en nuestra experiencia.cia.
A partir de la GRÁFICA N°2 (Composición del vapor VS Composición del líquido), se obtuvo la A partir de la GRÁFICA N°2 (Composición del vapor VS Composición del líquido), se obtuvo la composición del 1-propanol que fue de 35%, comparando con el valor teórico se obtiene un composición del 1-propanol que fue de 35%, comparando con el valor teórico se obtiene un porcentaje de error de 18.98%.
porcentaje de error de 18.98%.
En cuanto a la determinación del punto de ebullición el resultado fue algo cercano al teórico, (ver En cuanto a la determinación del punto de ebullición el resultado fue algo cercano al teórico, (ver GRÁFICA N°3) ya que el error, con respecto al punto de ebullición teórico, fue 8.06%, este resultado GRÁFICA N°3) ya que el error, con respecto al punto de ebullición teórico, fue 8.06%, este resultado se debe a que contábamos con un termómetro que media decimas de grados centígrados, y se debe a que contábamos con un termómetro que media decimas de grados centígrados, y podíamos tomar las temperaturas de ebullición con más
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES: CONCLUSIONES:
Es posible analizar el equilibrio liquido-vapor para un sistema binario porque de acuerdo a laEs posible analizar el equilibrio liquido-vapor para un sistema binario porque de acuerdo a la regla de Gibbs, solo se necesitan especificar dos variables para definir el sistema regla de Gibbs, solo se necesitan especificar dos variables para definir el sistema (Temperatur
(Temperatura y composición a y composición de un componente).de un componente).
El sistema aguaEl sistema agua ––1-propanol no se comporta idealmente debido a que describe desviaciones1-propanol no se comporta idealmente debido a que describe desviaciones positivas de la ley
positivas de la ley de Raoult y, a su de Raoult y, a su pequeña difepequeña diferencia de puntorencia de puntos de ebullición. s de ebullición. Por elloPor ello presenta un azeótropo con temperatura de ebullición mínima.
presenta un azeótropo con temperatura de ebullición mínima.
En una mezcla azeotrópicaEn una mezcla azeotrópica, el punto azeotrópico se comport, el punto azeotrópico se comporta como si fuese a como si fuese un líquido puro.un líquido puro.
De la gráfica x-y para el 1-propanol podemos indicar que al ser el componente más volátil de laDe la gráfica x-y para el 1-propanol podemos indicar que al ser el componente más volátil de la mezcla, esto es que tiende a evaporarse con más facilidad, se encontrará mayor mezcla, esto es que tiende a evaporarse con más facilidad, se encontrará mayor concentración del mismo en la fase vapor que en la
concentración del mismo en la fase vapor que en la fase líquido.fase líquido.
RECOMENDACIONES: RECOMENDACIONES:
Evitar sobrecalentamiento para que la mezcla no se Evitar sobrecalentamiento para que la mezcla no se rebalse.rebalse.
Esperar Esperar que la que la temperaturtemperatura de ea de ebullición de la bullición de la mezcla se mezcla se mantenga constamantenga constante nte parapara
determinar su punto de ebullición. determinar su punto de ebullición.
Calibrar adecuadamente el refractómetro para tener una buena visibilidad de la línea deCalibrar adecuadamente el refractómetro para tener una buena visibilidad de la línea de
referencia. referencia.
Tapar bien las muestras de residuo y destilado pues pueden volatilizarse y variar suTapar bien las muestras de residuo y destilado pues pueden volatilizarse y variar su
composición inicial. composición inicial.
BIBLIOGRAFÍA
BIBLIOGRAFÍA
Gaston Pons Muzzo “Primer Curso deGaston Pons Muzzo “Primer Curso de Fisicoquímica”, impreso en Talleres Tipográficos de laFisicoquímica”, impreso en Talleres Tipográficos de la
UNMSM, Primera edición, Lima, 1956, Páginas: 195, 202-206. UNMSM, Primera edición, Lima, 1956, Páginas: 195, 202-206.
Gilbert W. Castellan “Físicoquimica”, Addison –Gilbert W. Castellan “Físicoquimica”, Addison – Wesley Iberoamerica, Segunda Edición, 1987, Wesley Iberoamerica, Segunda Edición, 1987,
Páginas: 316, 317, 322, 323, 333, 334. Páginas: 316, 317, 322, 323, 333, 334.
Atkins, P., "Fisicoquímica", 2da ed., Ed. Addison Wesley, págs. 194, 201-202, 210-212Atkins, P., "Fisicoquímica", 2da ed., Ed. Addison Wesley, págs. 194, 201-202, 210-212
Fundamentos Teóricos - Prácticos Para El Laboratorio, Lydia Galagobsky Kurman Ed. EudeaFundamentos Teóricos - Prácticos Para El Laboratorio, Lydia Galagobsky Kurman Ed. Eudea
Páginas. 90-91 Páginas. 90-91
APÉNDICE
APÉNDICE
CUESTIONARIO
CUESTIONARIO
1.
1. Para las mezclas líquidas binarias ideales, explique la aplicación de las Para las mezclas líquidas binarias ideales, explique la aplicación de las leyes de Dalton y Raoult.leyes de Dalton y Raoult. Supóngase que dos líquidos, A
Supóngase que dos líquidos, A11 y y AA22 sean volátiles y completamente miscibles, y admítase además sean volátiles y completamente miscibles, y admítase además
que los dos líquidos se disuelven uno en otro para formar soluciones ideales. Como las soluciones que los dos líquidos se disuelven uno en otro para formar soluciones ideales. Como las soluciones son ideales entonces se obtiene:
son ideales entonces se obtiene:
yy
Estas ecuaciones son expresiones de la ley de Raoult, que establece que la presión parcial de vapor Estas ecuaciones son expresiones de la ley de Raoult, que establece que la presión parcial de vapor de un componente volátil de una solución es igual a la presión de vapor del componente puro de un componente volátil de una solución es igual a la presión de vapor del componente puro multiplicado por la fracción molar de ese componente en la solución. A partir de estas ecuaciones la multiplicado por la fracción molar de ese componente en la solución. A partir de estas ecuaciones la presión total de vapor P, en dicha solución
presión total de vapor P, en dicha solución es:es:
Las relaciones anteriores que dema
Las relaciones anteriores que demanda la ley de RAOLUT se aplican a las nda la ley de RAOLUT se aplican a las presiones de vapor totales ypresiones de vapor totales y parciales como función de las fracciones molares de los componentes en solución. Para obtener la parciales como función de las fracciones molares de los componentes en solución. Para obtener la relación entre la composición de una solución y la composición de una solución y la composición del relación entre la composición de una solución y la composición de una solución y la composición del vapor encima de ella, sea Y
vapor encima de ella, sea Y22 la fracción molar de A la fracción molar de A22en el vapor sobre una solución de composición Xen el vapor sobre una solución de composición X22
.Entonces, de acuerdo con la ley
.Entonces, de acuerdo con la ley de las presiones parciales de DALTON:de las presiones parciales de DALTON:
2.
2. Explique la solubilidad de los gases en Explique la solubilidad de los gases en los líquidos. ¿En qué casos los líquidos. ¿En qué casos se aplican la ley de Henry y lase aplican la ley de Henry y la ley de Dalton?
ley de Dalton?
El efecto de la presión sobre la solubilidad de un gas dado en un líquido particular a El efecto de la presión sobre la solubilidad de un gas dado en un líquido particular a temperatura constante, se puede obtener fácilmente examinando el proceso inverso, es decir, temperatura constante, se puede obtener fácilmente examinando el proceso inverso, es decir, considerando el gas como un soluto que se vaporiza para establecer una presión de vapor sobre la considerando el gas como un soluto que se vaporiza para establecer una presión de vapor sobre la solución.
solución.
Para el último caso se
Donde
Donde es la fugacidad del gas sobre la solución yes la fugacidad del gas sobre la solución y es la actividad del gas en la solución. Si la es la actividad del gas en la solución. Si la fase gaseosa y la solución
fase gaseosa y la solución se comporte idealmente, entonces:se comporte idealmente, entonces:
,, = =
;;
Estas nuevas ecuaciones se conocen como la ley de Henry y establece que a temperatura constante Estas nuevas ecuaciones se conocen como la ley de Henry y establece que a temperatura constante la solubilidad de un gas en un líquido es directamente proporcional a la presión del gas sobre el la solubilidad de un gas en un líquido es directamente proporcional a la presión del gas sobre el líquido.
líquido.
La estricta aplicabilidad de la ley de Henry se limita a presiones bajas. A presiones elevadas la ley es La estricta aplicabilidad de la ley de Henry se limita a presiones bajas. A presiones elevadas la ley es menos exacta, y las
menos exacta, y las constantes de proporcionalidad tienen una variación considerable. Por lo generalconstantes de proporcionalidad tienen una variación considerable. Por lo general cuanto más alta sea la temperatura y más baja sea la presión, más exactamente se cumplirá la ley. cuanto más alta sea la temperatura y más baja sea la presión, más exactamente se cumplirá la ley. Además, esta ley, en la forma dada antes, no se aplica cuando el gas disuelto reacciona con el Además, esta ley, en la forma dada antes, no se aplica cuando el gas disuelto reacciona con el disolvente o cuando se ioniza el gas disuelto. Cuando la ionización en la solución es completa, la ley disolvente o cuando se ioniza el gas disuelto. Cuando la ionización en la solución es completa, la ley no se cumple en absoluto.
no se cumple en absoluto.
Las desviaciones en los casos de reacción química y disociación se pueden comprender y corregir Las desviaciones en los casos de reacción química y disociación se pueden comprender y corregir fácilmente al advertir que la ley de Henry es válida solo cuando se aplica a la concentración en la fácilmente al advertir que la ley de Henry es válida solo cuando se aplica a la concentración en la solución de la especie molecular tal como existe en la Fase gaseosa y no para la concentración total solución de la especie molecular tal como existe en la Fase gaseosa y no para la concentración total de la solución.
de la solución.
Cuando varios gases se disuelven simultáneamente en un solvente, según Dalton la solubilidad de Cuando varios gases se disuelven simultáneamente en un solvente, según Dalton la solubilidad de cada gas en una mezcla de gases es directamente proporcional a la presión parcial del gas en la cada gas en una mezcla de gases es directamente proporcional a la presión parcial del gas en la mezcla. Siempre que en la ley de Henry se cumpla que
mezcla. Siempre que en la ley de Henry se cumpla que es la concentración y P es la presión parcial es la concentración y P es la presión parcial de cada gas.
de cada gas.
3.
3. ¿En qué casos se ¿En qué casos se aplica la destilación fraccionada a presión constante?aplica la destilación fraccionada a presión constante?
El requerimiento básica para separar los componentes de una mezcla liquida por destilación es que la El requerimiento básica para separar los componentes de una mezcla liquida por destilación es que la composición del vapor sea diferente de la composición del líquido del cual se forma. Si la composición del vapor sea diferente de la composición del líquido del cual se forma. Si la composición del vapor es la misma
composición del vapor es la misma como la del lícomo la del líquido, el proceso de separación de los componentesquido, el proceso de separación de los componentes es imposible por destilación. Tal cosa sucede con l
es imposible por destilación. Tal cosa sucede con las mezclas azeotrópicas.as mezclas azeotrópicas.
A excepción de las mezclas azeotrópicas, todas las mezclas liquidas tienen puntos de ebullición que A excepción de las mezclas azeotrópicas, todas las mezclas liquidas tienen puntos de ebullición que se encuentran dentro de aquellas de sus componentes puros. Variando la composición de la mezcla se encuentran dentro de aquellas de sus componentes puros. Variando la composición de la mezcla varia de manera regular, desde el punto de ebullición de uno de
