diagrama de fases temperatura de ebullición - OCW-UV

DIAGRAMA DE FASES
TEMPERATURA DE
EBULLICIÓN-COMPOSICIÓN
DE UNA MEZCLA LÍQUIDA
BINARIA
Laboratorio de Química Física I
2009-2010
Remedios González Luque
1
OBJETIVOS
1 Construcción
1.
C
ió del
d l diagrama
di
d
de f
fases T
T-x
para la mezcla metanol
metanol-cloroformo
cloroformo.
2 Caracterización del punto azeótropo.
2.
azeótropo
3. Determinación del índice de refracción.
4. Curva de calibrado -x.
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2
¿Qué es un diagrama de fases?
¿Qué es una fase?
“Fase es una porción homogénea y
físicamente diferenciada de un sistema,
sistema
separada de las otras partes del mismo
por superficies
p
p
límite bien definidas”.
Sistema heterogéneo:
Sistema formado por dos
o más fases. Ejemplo agua con hielo
¿Qué es un diagrama de fases?
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3
Presión
n
Diagrama de fases de una sustancia pura
Líquido
Sólido
Gas
Temperatura
¿Qué situaciones muestra un diagrama de fases?
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4
EQUILIBRIO LÍQUIDOLÍQUIDO-VAPOR.
Sistema
cerrado
Sistema abierto
A (l)  A (g)
Pvap = Pext
Presión
n
Pre
esión
¿
¿Cuándo
hierve
un líquido?
Líquido
Sólido
Gas
Temperatura
Temperatura
CURVAS PRESIÓN DE
VAPOR -TEMPERATURA.
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Si tenemos dos componentes ¿Cuántas variables tenemos?
P-T-composición (x)
T = cte
diagrama P-x
DISOLUCIÓN
Ó IDEAL
P = cte
diagrama T-x
T x
Descripción fenomenológica:
LEY DE RAOULT.
T(ºC)
VAPOR
Pi  x iL Pi*
Dos componentes volátiles
P*2
PT
P*1
P1
LÍQUIDO
P2
Xl1
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0
1 x
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6
DISOLUCIÓN NO IDEAL
Acetona + cloroformo
Diagramas P-x
P(mmHg)
Desviaciones negativas
de la ley de Raoult
P*(acetona)
Ley Raoult
P*(cloroformo)
Ocurre cuando las interacciones
A-B son mayores
que las
l A-A
A A i B-B
BB
Ley Henry
0
xCloroformo
1
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HM < 0
VM < 0
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DISOLUCIÓN NO IDEAL
Diagramas P-x
Acetona + CS2
P(mmHg)
Ptotal
Desviaciones positivas
de la ley de Raoult
Ocurre cuando las interacciones
A-B son menores
que las A-A i B-B
P*(CS2 )
P*(acetona)
0
xCS
1
2 Laboratorio
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HM > 0
VM > 0
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DISOLUCIÓN NO IDEAL
Diagrama de fases líquido-vapor
Diagrama de fases líquido-vapor
presión frente a composición
temperatura frente a composición.
composición
P
LÍQUIDO
T(ºC)
PMax
T*A
VAPOR
V
O
P*B
T*B
VAPOR
P*A
0
LÍQUIDO
xB
0
1
azeótropo
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xB
1
xg = xl
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¿Qué magnitudes necesitamos para construir un diagrama de fases T-x?
Temperatura ebullición,
ebullición T
Composición fase líquida, xl
T(ºC)
Composición fase vapor, xg
T*A
VAPOR
V
O
¿Cómo vamos a determinar
¿Có
d t
i
estas magnitudes?
T*B
LÍQUIDO
0
azeótropo
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xB
1
xg = xl
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Caracterización del punto
azeótropo
1
x
Xl
x
x
x x
x
x
xg = xl
x
x
x x
0
0
x
AZEÓTROPO
x
x
Xg
1
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Determinación de la temperatura de ebullición
Anotar Presión laboratorio
T
P = Pext = cte
gas
L  G
Te
T
líquido
I
t
Precaución: perlas ebullición
Iman
Manta a mínima potencia
Calibrado
Enfriar tapado (vapores tóxicos
Desechos en el bidón de resíduos
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jeringa
termopar
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Determinación de la temperatura de ebullición
Anotar Presión laboratorio
P = Pext = cte
T
Precauciones: -Perlas ebullición
-Imán
Imán (agitación moderada)
-Manta a mínima potencia
-Calibrado
I
jeringa
-Enfriar el matraz tapado
(vapores tóxicos)
-Desechos en el bidón de
termopar
residuos
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Determinación de la composición de la fase líquida
VMeOH(mL)
0.5
1.0
2.0
4.0
....
VCH Cl3(mL)
19.5
19.0
18.0
16.0
....
I
METANOL
xl
CLOROFORMO
20(gcm-3)
0.7914
1.4832
M(gmoll-11)
M(
32 04
32.04
119 32
119.32
TRAER CALCULADO MAÑANA
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Determinación de la composición de la fase gaseosa
¿Método químico o físico?
Propiedad física: índice de refracción (n)
¿Porqué el índice de refracción?
- es una característica constante para el medio considerado
Se emplea
p
en:
- la identificación y determinación de la pureza de una sustancia
– el análisis de la composición de mezclas binarias homogéneas
de constituyentes conocidos.
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INDICE DE REFRACCIÓN
n = índice de refracción
co
n
v
c = velocidad dela luz en el vacio
v = velocidad de la luz en el medio
v > co  n >1
n depende:
T
P

Concentración
Determinación de la composición
a partir
ti d
dell índice
í di d
de refracción
f
ió
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16 I
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16
Determinación de la composición de la fase gaseosa
NO
¿Conocemos la relación n – x?
Conocemos xl --- medimos nl
PRECAUCIÓN:
No olvidar medir el
índice de refracción
de la disolución
C
Construcción
t
ió curva de
d calibrado:
lib d nl - xl
n = a x2 + b x + c
nl
ng = a xg2 + b xg + c  resolver ecuación
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xl
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UFFF!!!!!!
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Determinación de la composición de la fase gaseosa
¿Qué queremos?
C
Conocer
x a partir
ti de
d n
x = a n2 + b n + c
xl
xg = a ng2 + b ng + c
nl
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Determinación de la composición de la fase gaseosa
PRECAUCIONES
-ALCANZAR
ALCANZAR EL EQUILIBRIO
-CERRAR LA LLAVE Y EXTRAER LAS
PRIMERAS GOTAS DEL CONDENSADO
-NO
NO SACAR LA JERINGA
Si hay gran
cantidad de
condensado
abrir la
llave
-VIAL
VIAL FRIO
-MEDIR EL INDIDE REFRACCIÓN RÁPIDO
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