liquido vapor corregido

8/18/2019 Liquido Vapor Corregido

1/21


2/21

Código: Mi-13hrs F.Q. II-Grupo “B”

*NDICE

Introducción…………………………………………………………….3

Resumen………………………………………………………………..4

Marco Teórico…………………………………………………………..5

Detalles experimentales……………………………………………….8

Tabla de datos y resultados………………….………………………1

!alculos…………………………………………………………………1"

#nalisis de resultados…………………………………………………1$

!onclusiones y recomendaciones………………………………….. 1%

!uestionario……….……………………………………………………18

&iblio'ra()a………………………………………………………………"1

#pendice………………………………………………………………...""

INTRODUCCI+N


3/21


*l re+uerimiento b,sico para separar los componentes de una me-cla l)+uida por destilación es +ue la composición del apor sea di(erente de la composición dell)+uido del cual se (orma/ esto es lo +ue sucede en las me-clas a-eotrópicas. 0as

cuales se de(inen como me-clas de dos componentes las cuales ieren atemperaturas m,s altas o m,s ba2as +ue sus respectios puntos de ebullición.

Toda me-cla a-eotrópica posee un punto m,ximo o m)nimo en el cual el apor +uese (orma tiene la misma composición +ue la del l)+uido del cual procede. *n estasituación los componentes no pueden ser separados por destilación (raccionada.

#l lle'ar al punto de ebullición/ sea m,ximo o m)nimo la temperatura de la me-clapermanece constante asta +ue el l)+uido se a'ote.

0a composición de la me-cla a-eotrópica es constante a una presión dada/ puescuando la presión ar)a tambin cambia la temperatura y la composición de lame-cla. *n consecuencia las me-clas a-eotrópicas no son compuestos de(inidossino +ue se deben a las interacciones de las (uer-as intermoleculares de lasolución.

0os conceptos y propiedades/ entendidas como enta2as/ de la destilación

(raccionada y me-cla a-eotrópica son empleados en la industria del petróleo y deletanol en las +ue son muy comunes el empleo de la columnas deraccionamiento. Tambin es empleado el criterio de me-cla a-eotrópica en las)ntesis de esteres en +u)mica or',nica/ donde se (orma un a-eótropo de trescomponentes/ permitiendo as) la obtención del ster por destilación.

RESUMEN*sta experiencia trató sobre el estudio del *+uilibrio 0)+uido6apor/ la cual

tuo como ob2etio/ determinar la composición y temperatura de la me-cla

)


4/21


5/21


parciales de cada componente en el apor/ son directamente proporcionales a susrespectias (racciones molares en la disolución;.

*xpresadas simbólicamente estas leyes adoptan la (orma<

Pvi = Pvoi. Xi

Donde<

PviA Bresión de apor del componente @i; en la me-cla.

Pvoi A Bresión de apor del componente @i; puro. 7*ste alor depende de latemperatura de traba2o.

XiA racción molar del componente en la disolución

*s decir +ue la presión de apor del soluto crece linealmente con su (racciónmolar.

!onsecuentemente a medida +ue el nCmero de componentes 'aseosos acreciendo en la disolución/ la presión de los componentes indiiduales decrece/as) como la (racción molar de cada uno de ellos +ue a decreciendo i'ualmentecon la adición de nueos componentes. :i se tuiera un soluto puro/ se alcan-ar)ael alor nulo de presión de apor 7es decir el cuerpo no se eaporar)a. *n este

caso la presión de apor de la disolución ser)a i'ual a la suma de las presionesparciales de cada componente 70ey de Dalton.

0a ley de Raoult se cumple de (orma cuantitatia Cnicamente para disolucionesideales. # medida +ue nos ale2amos de la idealidad/ nos ale2amos de losresultados exactos. Bor consi'uiente se puede plantear +ue una disolución esideal cuando cumple con la ley de Raoult. *s obio +ue estas no son m,s +ue unmodelo ()sico +ue re(le2a simpli(icadamente la realidad ob2etia

Disoluciones ideales

*s a+uella en la +ue cada molcula de los componentes en la me-cla es a(ectadapor las mismas (uer-as/ como si estuiesen en estado puro.

*n las disoluciones ideales a de cumplirse +ue<

* :us componentes pueden me-clarse entre s) en cual+uier proporción/ osea/ +ue la solubilidad de cada uno de ellos en el otro es ilimitada.


6/21


* o se consume ni libera ener')a al (ormar la disolución partiendo de suscomponentes 7sin ariación trmica.

* o ay cambio de olumen al (ormar la me-cla 7sin ariación de olumen.* 0a naturale-a +u)mica de ambos l)+uidos debe ser muy seme2antes.* *n la pr,ctica las disoluciones muy diluidas se comportan como

disoluciones ideales.

Desviaciones de la ley de Raoult

!uando existen interacciones entre las molculas de # y & de una me-cla/ lapresencia de una de ellas a(ectar, a la tendencia al escape de la otra.

:e conocen mucos e2emplos de disoluciones binarias en las +ue la tendencia deescape de las molculas de un componente est, alterada por la proximidad de lasmolculas del otro. *stas disoluciones denominadas reales o no ideales noobedecen a la ley de Raoult para todo el interalo de su composición. :e admitendos tipos de desiaciones de la ley de Raoult< desiación positia y desiaciónne'atia.

!uando la interacción entre las molculas de # y & es menor +ue la existente entrelas molculas de los contribuyentes puros/ la presencia de las molculas de &reduce la interacción entre las de # y/ a su e-/ la presencia de las de # disminuyela interacción &&. Bor consi'uiente/ la desi'ual polaridad o las di(erentespresiones internas de los constituyentes se traducen en una mayor tendencia deescape de las molculas de # y &. *n este caso/ la presión parcial de apor de losconstituyentes es mayor +ue la esperada/ de acuerdo con la ley de Raoult/ y sedice +ue el sistema presenta una desiación positia.

!uando la atracción entre molculas de di(erente especie/ por e2emplo/ molculas # y &/ es mayor +ue si se tratase de molculas i'uales como # y #/ y & y &/ lapresión de apor de la disolución es menor +ue la +ue cab)a esperar para unadisolución ideal/ producindose una desiación ne'atia. :i la desiación essu(icientemente 'rande/ la cura de la presión total de apor presenta un m)nimo/como se obsera en la (i'ura "/ donde # es el cloro(ormo y & la acetona.

Mezclas Azeotrópicas

*s una me-cla l)+uida de dos o m,s componentes +ue posee un Cnico punto deebullición constante y (i2o/ y +ue al pasar al estado apor 7'aseoso se comporta

+


7/21


como un compuesto puro/ o sea como si (uese un solo componente. Ena-eótropo/ puede erir a una temperatura superior/ intermedia o in(erior a la delos constituyentes de la me-cla/ permaneciendo el l)+uido con la misma

composición inicial/ al i'ual +ue el apor/ por lo +ue no es posible separarlos por destilación simple.

*l a-eótropo +ue iere a una temperatura m,xima se llama a-eótropo deebullición m,xima y el +ue lo ace a una temperatura m)nima se llama a-eótropode ebullición m)nima/ los sistemas a-eotrópicos de ebullición m)nima son m,s(recuentes +ue los de ebullición m,xima.

En e2emplo t)pico de a-eótropos es la me-cla (ormada por compuestos como eletanol y el a'ua/ con una concentración de en torno a un ?$9 del alcool. Dicame-cla entra en ebullición a unos %8/" F!. # tras de la reali-ación de unadestilación de tipo simple/ se consi'ue un alcool con la concentración indicadapero para lle'ar a tener un compuesto +ue se m,s puro se necesitar)a tener otrastcnicas m,s especiales y espec)(icas como pudiera ser una destilacióna-eotrópica.

0o anterior es especialmente importante para las operaciones de separación del)+uidos por destilación/ ya +ue cuando se alcan-a la composición del a-eótropode la me-cla +ue se est, separando/ la separación se ace imposible por medio

de la destilación normal ya +ue la composición en el l)+uido es i'ual a la del apor.Bara lo'rar separar las me-clas a-eotrópicas por destilación son necesariasoperaciones adicionales +ue permitan romper el a-eótropo.

DETALLES E,PERIMENTALES#

MATERIALES REA!TI"#S

Materiales< *+uipo especial para puntos de ebullición/ termómetro de

dcimas/ mecero de alcool/ re(ractómetro/ tubos con tapones de corco/

pipetas.

7


8/21


Reactios< :istema 1< !!l47# etanol 7&

:istema "< !!l47# "propanol7&

:istema 3< #'ua 7# 1propanol7&

PR#!EDIMIE$T# EXPERIME$TAL

Determinación de los puntos de ebulliciondel sistema

a) #rme el e+uipo especial para puntos de ebullición/ +ue consta de un balón

de 1"5m0/ un re(ri'erante de re(lu2o/ un separador para retirar destilado. *l

e+uipo debe estar completamente seco y limpio.

b) !olo+ue aprox. "5m0 de # en el balón y pon'a el termómetro de tal manera

+ue su bulbo +uede sumer'ido asta la mitad en el l)+uido.

c) !aliente lentamente la muestra asta obtener una ebullición i'orosa a

temperatura constante. *ite sobrecalentamientos. 0ea y anote la

temperatura de ebullición.

d) Tome con una pipeta una muestra aproximadamente de 1m0 del residuo en

un tubo limpio y seco/ tape y mar+ue adecuadamente el tubo/ al mismo

tiempo extrai'a todo el destilado del separador/ en otro tubo seco/

aproximadamente 1m0 / tape y mar+ue.

e) #Gada cada incremento de la tabla 1 y repita los pasos c y d para cada

incremento.

f) 0ae y se+ue el balón. !olo+ue aprox. "5 m0 de & y repita los pasos b/

c /d y e.

-


9/21


Determinación de la composición de las mezclas

a) *n tubos con tapón de corco/ prepare 3m0 de las me-clas indicadas en la

tabla >" midiendo las temperaturas de # y &.

b) Mida el )ndice de re(racción de las me-clas preparadas en a.

c) Mida el )ndice de re(racción de cada una de las muestras de destilado y

residuo/ obtenidas en 4.1. Ese acetona para limpiar el re(ractómetro.

TALA DE DATOS - RESULTADOS#Recolección de datos

.


10/21


Ta%la $&'

:istema 3< #'ua 7# H 1Bropanol 7&

N deI(cre/e

(to

"o%0/e( dei(cre/e(to de 1ara a2adir a

34 /% de A

Tb 5C6 (D (R

4 4.4 99.7 8.37 8.378 8.4 :9. 8.;;: 8.;<3 .4 :3.: 8.7;8 8.=4< ;.4 79.: 8.7


11/21


!ura patrón de ndice de Re(racción

$& deMuestra "olu)ende A *)l+

"olu)ende ,*)l+

-ndice deReracció

n' /.0 0.0 './//0( (.1 0.' './230/ (.3 0.( './4302 (.4 0.4 './5404 (.' 0.1 './6045 '.6 './ './6646 '.2 '.5 './3'03 '.0 (.0 './324

1 0.4 (.4 './344'0 0.0 /.0 './350

CALCULOS'. !7lculo de las concentraciones )olares en la curva

patrón

11


12/21


/ deuestra

2o%umende A 3m%

2o%umende 5 3m%

6ndice deReracci8

n

1 )90 090 19)))0 9. 091 19)4-0) 9- 09 19)-04 9 09 19)+0 91 09. 19)70+ 197 19) 19)777 194 19+ 19)-10- 190 90 19)-4. 09 9 19)-

10 090 )90 19)-+0

1. *stablecemos la densidad del 1propanol a "$ > !.

ρ1− propanol20 °C

=0.8030 'Jml

β=−6.878 x 10−4°C

−1

ρ1− propanol26 °C =

ρ1− propanol20°C

1− β (26° C −20°C )

Reempla-ando en la ecuación/ obtenemos<

ρ1− propanol26 °C =

0.8030g /ml

1−6.878 x10−4

°C

−1

(26° C −20 °C )

∴ ρ1− propanol26°C

=0.7997 'Jml

1


13/21


!onsideramos la densidad del a'ua a "5>! de tablas.

∴ ρagua25°C

=0.9970g /ml

". =allamos los nCmeros de moles de 1propanol y a'ua para la muestra 5.

61propanolA .? ml ρ1− propanol26 °C

=0.7997 g /ml BM 71propanolA $ 'Jmol

6a'uaA ."1 ml ρagua25 °C

=0.9970 g/ml BM 7a'uaA18 'Jmol

n1− propanol=

0.9ml x 0.7997g /ml

60 g /ml =0.0120mol

nagua=2.1ml x 0.9970 g/ml

18g /ml =0.1163mol

1− propanol−¿nagua=0.1383mol

ntotal=n¿

3. #ora allamos las (racciones molares de las sustancias en la muestra 5.

X B=n1− propanol

n total=0.0120mol

0.1383mol=0.0935

X A=nagua

ntotal=0.1163mol

0.1383mol=0.9065

1)


14/21


/ deuestra nA n5 :A :5

1 091++ 090000 190000 090000 091+0+ 09001) 09..1- 0900-) 0911 09007 09.-)1 0901+.4 091)- 0900+7 09.41 0904. 0911+) 09010 09.0+ 090.)+ 090.4 09017) 09-44+ 09147 09077 0901) 097-4) 0917- 0904 090+7 09+71 09)4.. 09077 090))) 094). 094+1

10 090000 090400 090000 190000

(. Deter)inación 8raica de las concentraciones )olares deldestilado y del residuo.

0os datos de K& y L& (ueron extra)dos a partir de las 'r,(icas de las curaspatrón.

/ deIncremen

to

2o%umen deincremento de 5

para a;adir a 0 m%de A

&b 3C n' nR :5


15/21


/ deIncremen

to

2o%umen deincremento de Apara a;adir a 0 m%

de 5

&b 3C n' nR :5


16/21


ANALISIS DE RESULTADOS*l sistema binario anali-ado a'ua/ 1propanol presenta un m,ximo en la curatemperatura s. composición lo +ue indica +ue la temperatura de ebullición dela-eótropo/ > !/ es mayor +ue la de sus componentes 7Teb a'ua< 1> ! Teb 1propanol?% !/ ello nos indica +ue el sistema presenta una desiación ne'atia ala ley de Raoult/ y una desiación ne'atia obedece a +ue las molculas de ladisolución re+uieren una mayor ener')a para pasar a la (ase 'aseosa.

0as curas del dia'rama presentan a la cura con relación a la composición delapor situada por encima a la cura con relación a la composición del l)+uido.

Bodemos determinar tambin +ue las primeras (racciones del destilado son m,sricas en el componente m,s ol,til 1propanol/ mientras +ue las (racciones (inalescontienen m,s del componente de punto de ebullición m,s alto/ a'ua.

*l porcenta2e de error con respecto a la temperatura de ebullición y composicióndel a-eotropo son .549 y ".?49 respectiamente. *l error puede aber sidocausado por una mala lectura de los )ndices de re(racción/ yJo por aberse le)dolas temperaturas en el momento en +ue empe-ó a erir la muestra del balón y nocuando empe-ó a (ormarse el destilado.

1+


17/21


Co(c%0>io(e> - RECOMENDACIONES

• 0a separación de dos l)+uidos/ obtenida por simple apori-ación ycondensación/ no es muy precisa/ excepto en el caso de l)+uidos +ue ten'anpuntos de ebullición muy di(erentes.

• *n un proceso de destilación/ como la me-cla de #'ua1propanol/ losresiduos tender,n acia la me-cla de punto de ebullición m,ximo/ en tanto+ue los destilados tender,n acia los componentes puros.

• 0as curas de composición del apor/ son necesarias para una separaciónracional de los l)+uidos por destilación.

• :e debe eitar el sobre calentamiento de la solución pues se estar)a en unatemperatura mayor a la cual se destila la solución.

• #l calentar el balón con el mecero se debe eitar +ue el (ue'o del mecerocalienta directamente el bulbo del termómetro para eso se debe calentar por los costados del balón para eitar una temperatura incorrecta.

• 0a medición de los olCmenes debe ser lo m,s exacta posible/ pues estoserir, para los c,lculos posteriores.

• 0impiar el re(ractómetro con acetona comercial antes de medir el )ndice dere(racción de cada muestra.

17


18/21


CUESTIONARIO#

'.9 Para las )ezclas %inarias ideales: e;pli


19/21


Temperatura constante/ se puede obtener (,cilmente examinando el procesoinerso/ es decir/ considerando el 'as como un soluto +ue se apori-a paraestablecer una presión de apor sobre la solución. Bara el Cltimo caso se aplicala ecuación<

" 7'J #" A P

Donde " 7' es la (u'acidad del 'as sobre la solución y #" es la actiidad del 'asen la solución. :i la (ase 'aseosa y la solución se comporte idealmente/entonces<

" 7' A B" / #" A K"

B" JK" A P K" A PJ B"

*stas nueas ecuaciones se conocen como la ley de =enry y establece +ue atemperatura constante la solubilidad de un 'as en un l)+uido es directamenteproporcional a la presión del 'as sobre el l)+uido.

0a estricta aplicabilidad de la ley de =enry se limita a presiones ba2as. # presioneseleadas la ley es menos exacta/ y las constantes de proporcionalidad tienen unaariación considerable. Bor lo 'eneral cuanto m,s alta sea la temperatura y m,s

ba2a sea la presión/ m,s exactamente se cumplir, la ley. #dem,s/ esta ley/ en la(orma dada antes/ no se aplica cuando el 'as disuelto reacciona con el disolenteo cuando se ioni-a el 'as disuelto. !uando la ioni-ación en la solución escompleta/ la ley no se cumple en absoluto. 0as desiaciones en los casos dereacción +u)mica y disociación se pueden comprender y corre'ir (,cilmente aladertir +ue la ley de =enry es ,lida solo cuando se aplica a la concentración enla solución de la especie molecular tal como existe en la

ase 'aseosa y no para la concentración total de la solución.

!uando arios 'ases se disuelen simult,neamente en un solente/ se'CnDalton la solubilidad de cada 'as en una me-cla de 'ases es directamenteproporcional a la presión parcial del 'as en la me-cla. :iempre +ue en la ley de=enry se cumpla +ue K" es la concentración y B es la presión parcial de cada'as.

1.


20/21


/.9 En


21/21


• @?and%oo o !Be)istry and PBysics;/ 54t edition/ *d !R! Bress/ 1?%5Ba'< !455 / !3$?

• !astellan Q./ “Fisicoquímica;/ 1ra ed./ ondo *ducatio Interamericano/Mxico 1?%8/ p,'s. "83"84/ 3531.

• Bons Q./ @Fisicoquímica;/ ersión :I/ $ta ed./ *d. Enierso/ 0ima 1?85/ p,'s."%8/ "8$"?/ "?$.

• Qordon M. &arro/ @Cu)ica sica/ *d. Reerte/ &arcelona &uenos #iresMxico 1?54/ B,'. 54.

1

liquido vapor corregido

Documents