Datos de equilibrio

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Ecuaciones de equilibrio para sistemas binarios.

A cada líquido en ebullición corresponde un vapor en equilibrio cuya composición queda determinada por los cocientes de equilibrio de sus componentes.

Para un sistema binario la ecuación de equilibrio puede expresarse en función de la volatilidad relativa, esto es.

[pic 21]

Esta ecuación se deriva directamente de la definición de volatilidad relativa.

Las ecuaciones de equilibrio para sistemas binarias se representan frecuentemente mediante graficas de composición de vapor contra composición del líquido.

Tales graficas reciben el nombre de diagramas de equilibrio.

Debido a que usualmente las destilaciones se conducen en condiciones aproximadamente isobáricas, los diagramas de equilibrio se elaboran para presiones constantes.

Cuando los componentes de un sistema binario son semejantes entre si, el sistema suele acercarse a la realidad.

Aun cuando las volatilidades relativas en un sistema binario ideal pueden cambiar con las composiciones, tales variaciones suelen ser pequeñas; cuando existe, la volatilidad relativa aumente conforme crece la concentración del componente más ligero.

Cualquier cambio ocurre en ese sentido puesto que la temperatura de ebullición baja al aumentar la proporción de componente ligero, y las volatilidades relativas son mayores a bajas temperaturas.

Cuando los componentes de un sistema binario no son semejantes entre sí, este normalmente no es ideal, en consecuencia es de esperar que las volatilidades relativas cambien sustancialmente conforme varían las proporciones de los componentes.

En casos extremos la volatilidad relativa puede cambiar tan drásticamente que el componente más volátil en ciertas composiciones pase a ser al menos volátil en otras.

- MATERIAL, EQUIPOS Y REACTIVOS

- Un refractómetro de Abbe

- Un calderin tipo Othmer

- Termocuplas

- Termómetro digital

- Chaqueta eléctrica de calefacción

- 2 pipetas graduadas de 10 ml

- 2 pipetas graduadas de 5 ml

- Algodón

- 10 tubos de ensayo con sus respectivas tapas

- 5 vasos de precipitados de 100 ml

- 1 probeta graduada de vidrio de 50 ml

- 1 balanza analítica

- 1 picnómetro

- Material de limpieza

- Etanol absoluto

- Acetona

- Benceno

- Agua destilada

- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

- Utilizar un calderin tipo Othmer provisto de un termómetro (o termocuplas conectadas a un termómetro digital) como el mostrado en la figura 1.

- Depositar en el calderín aproximadamente 25 ml de etanol absoluto, llevándolo posteriormente a su punto de ebullición. Una vez que la temperatura de ebullición sea estable, sacar una muestra tanto del destilado como del residuo y proceder a leer sus respectivas índices de refracción.

- Adicionar en el calderín 5 ml de agua destilada y dejar que llegue y se estabilice en su punto de ebullición, casar una muestra del destilado y del residuo y leer sus índices de refracción

- Repetir la operación del punto anterior hasta que el punto de ebullición de la mezcla liquida sea igual a la del agua pura en la ciudad de La Paz

[pic 22]

Figura N° 1. Sistema de destilación

2.5 CALCULOS, GRAFICAS Y RESULTADOS.

- Con los datos obtenidos en la práctica anterior, construir los siguientes diagramas de equilibrio “liquido-Vapor”.

- X-Y (composición en la fase liquida- composición en la fase vapor.)

- T-x,y(temperatura- composición)

- Hallar el valor medio de la volatilidad relatividad “a” a la presión de 495 mmHg.

- De manera teórica a una presión de 760 mmHg construir los siguientes diagramas de equilibrio “líquido vapor”.

- X-y (composición en la fase liquida- composición en la fase vapor.)

- T-x,y(temperatura- composición)

- Hallar el valor medio de la volatilidad relatividad “a” a la presión de 760 mmHg.

2.6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

2. 7 CUESTIONARIO.

- Diferencia entre gas y vapor

- Diferencia entre presión y presión de vapor

- Definir volatilidad y fugacidad

- Definir solución liquida ideal y mezcla gaseosa ideal.

- En una mezcla binaria ideal, en que rango de concentración se aplica la ley de Raoult.

- Describir y explicar las desviaciones de la Ley de Rault

- Definir termodinámicamente el equilibrio liquido-vapor

- Como se define el factor de separación en destilación

- Que métodos teóricos se aplicarían para determina la composición de una mezcla ternaria ideal.

- Explicar la ecuación de Antoine

- Para una mezcla binaria ideal (agua-etanol) que se encuentra a la presión atmosférica de 495 mmHg determinar los diagramas: x-y; T-x,y; P-x,y; H-x,y

A

B

C

ETANOL

18,912