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DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE EBULLICIÓN EN
UN SISTEMA ETANOL-LÍQUIDO
FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS, UACH
07 DE MAYO DE 2011
1
INDICE
Resumen……………………………………………………………………………….. 3
Introducción……………………………………………………………………………. 4
Material…………………………………………………………………………………. 5
Método………………………………………………………………………………….. 5
Resultados ……………………………………………………………………………. 6
Discusión………………………………………………………………………………
6
Conclusíon…………………………………………………………………………….
7
Bibliografía…………………………………………………………………………….. 7
2
Determinación del punto de ebullición en un sistema etanol-agua
Universidad Autónoma de Chihuahua, Facultad de ciencias químicas
M. Rodríguez, Y. Ramírez, A. Quintana, S. Salas, E. Burgos.
ABSTRACT
The following project present in de
next pages is about the determination
of a boiling point diagram. For the
construction of the diagram it was
necessary a ethanol-water binary
system, in which compositions varies
between 0% to 100% of ethanol.
The process conditions in which the
samples were taken are de following,
atmospheric pressure 625 mm de Hg,
temperature of 27 C, and humidity
condition of 6%.
The lab equipment used was, electric
boiler, thermometers, precipitated
glasses, in which there used 10
solutions in several concentrations for
de determination of the curve.
The data was taken in the moment in
which the solution reach it’s bubble
point.
The final result was that the solution
of pure water reach its boiling point at
96 C, while the solution reaches more
ethanol the boiling point decreases at
a point of 73 C when it becomes to
100% of ethanol.
Base on the results, it was make the
graphic
lines
for
the
boiling
temperature vs. concentration in the
liquid side while it was used the
Raoult law of the graphic line in de
vapor zone.
RESUMEN
El proyecto presentado en las
siguientes
páginas
es
la
determinación de un diagrama de
ebullición. Para la elaboración del
diagrama se utiliza una mezcla
binaria de etanol y agua en
composiciones de etanol del 0%
hasta el 100%.
Las condiciones en las cuales se
elaboro la toma de muestras en el
laboratorio, presión atmosférica de
625mm de Hg, una temperatura de
27 C, con porcentaje de humedad del
6%.
El equipo utilizado fue, parrillas
eléctricas, termómetros, vasos de
precipitados, y probetas, en las
cuales se utilizo 10 soluciones de
diferentes
porcentajes
de
concentración para la determinación
de la curva.
Los datos fueron tomados en el
momento en que las solución llegaba
a su punto de burbuja.
Los resultados fueron que a una
concentración de agua 100% la
temperatura de ebullición es de 96 C
y conforme la concentración de etanol
3
aumenta hasta llegar al 100% de
etanol la temperatura de ebullición
mostrada por el termómetro fue de 73
C.
En base a estos resultados se grafico
la línea de ebullición en relación a la
concentración del liquido e la solución
y la temperatura de ebullición. Por
medio de la ley de Raoult se
determino la línea de ebullición en la
zona de vapor.
INTRODUCCIÓN
Cuando existe ebullición, la agitación
térmica es tan intensa que la
formación de vapor no se efectúa
únicamente en la superficie, sino
dentro de la misma masa del líquido.
En este punto, el vapor no solamente
proviene de la superficie sino que
también se forma en el interior del
líquido produciendo burbujas y
turbulencia que es característica de la
ebullición
Por eso se forman burbujas de vapor
dentro del líquido, preferentemente
en torno a pequeñas burbujas de aire
o de partículas de polvo del líquido.
En el curso de la ebullición, la
temperatura se mantiene constante,
ya que todo el calor suministrado
sirve para la transformación del
líquido en vapor. Este calor
suministrado se denomina calor
latente de evaporización.
El punto de ebullición de un líquido
está en relación con la presión que
existe en su superficie (presión
atmosférica) y con la presión del
vapor saturado. En el punto de
ebullición, y durante el transcurso de
la
misma,
estas
presiones
permanecen idénticas.
Cuando en las tablas que dan los
puntos de ebullición de los líquidos
vemos los datos, estos se refieren a
cuerpos bajo una presión normal de
760 mm de mercurio.
Si se modifica la presión exterior en la
superficie del líquido, se modifica
igualmente el punto de ebullición
inicial.
En el caso de los líquidos, la
temperatura de ebullición se ve
afectada por los cambios en la
presión atmosférica debidos a las
variaciones en la altura. A medida
que un sitio se encuentra más
elevado sobre el nivel del mar, la
temperatura de ebullición se hace
menor. A una altura de 1500 m o 0.84
atm (Medellín, por ejemplo), el agua
ebulle a 95 °C mientras que al nivel
del mar el agua hierve a 100 °C. El
etanol, conocido como alcohol etílico,
es un alcohol que se presenta como
un líquido incoloro e inflamable con
un punto de ebullición de 78 °C.
La Volatilidad relativa (
sistemas vapor-líquido
AB)
de los
En la figura siguiente cuanto más
grande sea la distancia entre la línea
de equilibrio y la línea de 45°, mayor
4
será
la
diferencia
entre
la
composición del vapor yA y la
composición de líquido xA. Por
consiguiente, la separación se lleva a
cabo con mayor facilidad. Una
medida numérica de esta facilidad de
separación es la volatilidad relativa,
AB. Esta expresión se define como la
relación entre la concentración de A
en el vapor y la concentración de A
en el líquido, dividida entre la relación
entre la concentración de B en el
vapor y la concentración de B en el
líquido en el sistema binario
mientras que la temperatura y la
composición de la fase de vapor
quedarán determinadas.
Si el sistema obedece la ley de
Raoult se obtiene:
El valor de a cambia a medida que
varía la concentración. Cuando los
sistemas binarios siguen la ley de
Raoult, la volatilidad relativa suele
variar muy poco en un intervalo de
concentraciones bastante amplio a
presión total constante.
MATERIALES
1 Vasos de precipitado de 50 ml
1 Parrillas de calentamiento
1 Termómetros de escala 0ºC - 100ºC
Supóngase
que
hay
dos
componentes, de forma que A = 2 y B
= 2. Los dos componentes se
encuentran en ambas fases. Existen
cuatro variables: presión, temperatura
y
las
concentraciones
del
componente A en las fases líquida y
vapor (las concentraciones del
componente B son iguales a la
unidad menos las dos componente
A). Si se usa la presión solamente,
una variable, por ejemplo, la
concentración de la fase líquida, se
puede modificar independientemente,
1 Probeta 100 ml
Reactivos
Etanol 98%
Agua destilada
MÉTODOS
1.- En un vaso de precipitado se
colocaron 50 ml de agua destilada y
el vaso se colocara en una parrilla de
calentamiento, se determinó la
temperatura de ebullición del agua y
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se tomó el tiempo en que este suceso
ocurra.
2.- Se preparó la solución de agua y
etanol al 10% en un vaso de
precipitado y tomó el tiempo y
temperatura de su
punto de
ebullición.
3.- Se realizó consecutivamente el
mismo procedimiento de los pasos
anteriores hasta llegar a una solución
concentrada de 100% de etanol
DISCUSIÓN:
RESULTADOS:
Como se puede observar en la figura
anterior conforme la concentración
del etanol va en aumento, la
temperatura de ebullición disminuye,
debido a que el etanol tiene una
temperatura de ebullición por debajo
de la del agua. (78.5°C).
6
Durante la práctica se observó que
el tiempo que tardó en llegar al punto
de ebullición fue relativamente rápido
a comparación con el tiempo que
tarda el agua en alcanzarlo pues
aunque son sustancias muy similares
tienen características químicas y
físicas diferentes entre ellas se
encuentran la mayor volatilidad del
etanol en comparación con el agua.
necesario un cierto tiempo y que ese
tiempo depende de la cantidad de
sustancia que desee calentar.
BIBLIOGRAFIA
http://www.molecules.org/experiments
/jones/jonesbp.html
http://www.iit.edu/~smart/martcar/less
on5/id22.htm
CONCLUSIÓN:
Para llegar al objetivo programado en
esta practicas se empleo el método
ya descrito, por el cual se graficó el
punto de ebullición del sistema
etanol-agua. También se pudó
deducir que no todas las sustancias
tienen el mismo punto de ebullición, si
lo comparamos con el trabajo del
agua,
como
en
éste
caso.
Igualmente se comprobó que este
varía de una sustancia a otra
dependiendo los factores actúen en el
proceso (densidad, presión de vapor,
volatilidad.) Así mismo se observó
que el que para llegar a la
temperatura
de
ebullición
es
http://espaciociencia.com/punto-deebullicion/
https://www.itescam.edu.mx/principal/
sylabus/fpdb/recursos/r63477.PDF
Geankoplis, C. J. Procesos de
Transporte y Operaciones Unitarias,
Grupo Editorial Patria, 3ª edición,
México DF, Capitulo 11 proceso de
separación vapor liquido
Mc Cabe, W.,L., Smith, J.,C., Harriott
P.
Operaciones
Unitarias
en
Ingeniería Química. McGraw Hill. 4ª
edición, Madrid, España, sección 4
transferencia de materia y sus
aplicaciones.
7