Sistema fenol-agua

INFORME DE LABORATORIO DE FISICOQUIMICA II nO 1
SISTEMAS DE DOS COMPONENTES
1. Objetivos
• Experimentar con el sistema Fenol − Agua.
2. Fundamento Teórico
Líquidos parcialmente miscibles
Cuando se ponen en contacto dos líquidos parcialmente miscibles, la adición de ambos componentes a un
sistema de dos fases no cambiara la composición de cada fase pero cambiara las proporciones en las que están
presentes. Dos fases líquidas que se encuentran en equilibrio cada una de la otra, de manera que sus
composiciones son independientes de la composición de la mezcla total de las dos fases, se denominan
disoluciones conjugadas.
El sistema Fenol − Agua es una caso de miscibilidad parcial como función de temperatura.
• Materiales y equipo
• Tubos de ensayo
• Vaso de precipitación de 500 ml
• Bureta
• Probeta
• Pinzas
• Soporte Universal
• Gradilla
• Piseta
• Espátula
• Termómetro digital
• Cocina eléctrica
• Balanza electrónica
• Reactivos
• Fenol, agua destilada.
• Procedimiento experimental
• En 9 tubos de ensayo preparar mezclas de fenol y agua de tal manera que se cumpla el porcentaje de
masa de fenol que esta en el siguiente cuadro.
Tubo
% Masa Fenol
1
16.67
1
2
20.00
3
30.00
4
36.67
5
40.00
6
43.33
7
50.00
8
60.00
9
66.67
• Enseguida se colocan los tubos de ensayo en un baño maría y se toma la temperatura en la cual existe
un sistema homogéneo.
• Luego se deja los tubos que se enfríen lentamente y se toma la temperatura en la cual existe un
sistema heterogéneo.
• Con estos datos obtenidos hacer un diagrama de fases y hallar la temperatura t oC.
• Diseño experimental
• Datos y resultados
Tabla 1
Tubo
1
2
3
% masa fenol
16.67
20.00
30.00
g − fenol
0.5082
0.6076
0.9625
g − agua
2.50
2.40
2.10
Total − g
3.0082
3.0076
3.0625
2
4
5
6
7
8
9
36.67
40.00
43.33
50.00
60.00
66.67
1.1228
0.8865
0.5980
0.9408
0.9210
1.0323
1.90
1.33
0.78
0.94
0.61
0.52
3.0228
2.2165
1.3780
1.8808
1.5310
1.5523
Tabla 2
Tubo
1
2
3
4
5
6
7
8
9
T oC homogénea
76.4
83.2
86.6
87.4
94.8
92.5
91.9
85.7
−
T oC heterogénea
56.5
62.3
65.1
65.8
65.6
64.9
63
54.1
−
T oC promedio
66.45
72.25
75.85
76.60
80.20
78.70
77.45
69.90
−
• Actividades
• Dibuje el diagrama de fases y aplicar la regla de fases.
Regla de fases
F = C −P + 2
En el punto A C = 2 y P = 2
F=2−2+2=2
Dos variables para describir el sistema ( T, Xf ).
En el punto B (se encuentra en la curva de equilibrio)
C=1yP=1
F=1−1+2=2
Dos variables para describir el sistema ( T, Xf ).
En el punto D C = 2 y P = 1
F=2−1+2=3
Tres variables para describir el sistema ( T, P, Xf ).
Pero como la presión es constante, solo se consideran dos variables ( T, Xf ).
3
DIAGRAMA DE FASES
• Aplique la regla de la palanca a 63 oC par un 40% de fenol, calcule la composición de la fase 1 y la
fase 2 (o fase
y fase
).
Masa total del fenol = 0.8865g
Masa total de agua = 1.33g
Masa total del sistema = 2.2165g
Aplicando la regla de la palanca
masa
+ masa
= 2.2165
4
m
= 1.995 m
m
+ 1.995 m
= 2.2165
2.995 m
= 2.2165
m
= 0.7401
m
= 1.4764
En la masa
Cuanta agua magua y cuanto de fenol mfenol.
m
= magua + mfenol
m
= magua + 0.2005 m
magua = (1 − 0.2005) x 0.7401
magua = 0.5917
mfenol = 0.1484
En la masa
m
= magua + mfenol
m
= magua + 0.50 m
magua = (1 − 0.50) x 1.4764
magua = 0.7382
mfenol = 0.7382
• Explique porque el fenol es parcialmente miscible.
El fenol es parcialmente miscible con el agua porque tiene una átomo de hidrogeno unido a un átomo de
oxigeno es muy electronegativo, el fenol es capaz de formar enlaces de hidrogeno fuertes. Estos enlaces
mantienen unidos entre si a las moléculas del fenol(permiten sus asociación), como resultado de ello el fenol
5
tiene un punto de ebullición que corresponde a un compuesto con peso molecular muy alto.
Propiedades físicas del fenol
FENOL
C6H5OH
Pf
Pe
Solubilidad
oC
oC
(g/100g H2O)
43
181
9.3
• Cual es la temperatura critica.
Del diagrama se obtiene que la temperatura critica del fenol es 66 oC.
• Conclusiones
• Para hacer la gráfica de solubilidad del fenol en agua, es mas confiable graficar con las temperaturas
de la fase heterogénea ya que es mas fácil visualizar el momento en que pasa de ser un sistema de una
fase a otro de dos fases.
• En el sistema Fenol − Agua, el intervalo de composición que abarca la gráfica, es el intervalo en el
cual las dos fases liquidas están en equilibrio cada una de la otra.
• La temperatura critica es aquella en la que la miscibilidad se hace completa y en la cual existe una
composición critica de disolución en la que se alcanza la igualdad de composición de las dos fases. En
el diagrama de fases el punto C corresponde a una composición critica de disolución de 34% de fenol
y una temperatura critica de disolución de 66 oC.
• Recomendaciones
• Cuando se busca la temperatura en la fase heterogénea, el enfriamiento debe ser lento, ya que de no
ser haci se obtendrán resultados erróneos.
• Al preparar las mezclas del fenol − agua, se debe se debe respetar el porcentaje masa fenol para cada
tubo, de no ser así sucederá lo que sucedió con el tubo 9, el cual esta fuera de campo.
10. Bibliografía
• Fisicoquimica Autor: Castellan, Gilbert W.
Pag. 290 − 291
• Principios de Procesos Autor: Hougen Watson Ragatz.
Químicos Pag. 177 − 178
7
6
7