Variable controlada: nivel y caudal

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Por el contrario, la concentración de CO2 en el gas es, a tiempo cero, la concentración de entrada de CO2 en la mezcla aire + CO2. Dicha concentración disminuirá conforme el agua absorba CO2 más rápidamente al principio debido al gradiente, pero a medida que el agua se va saturando la concentración del CO2 en el gas irá en aumento nuevamente hasta que finalmente el líquido ya no sea capaz de absorber ninguna molécula de CO2 y su concentración vuelva a ser la inicial, la correspondiente a la de la entrada.

[pic 4]

En el ensayo donde la fase líquida es una disolución de NaOH, que reacciona con el CO2 del gas justo en el momento en que se ponen en contacto, de manera que éste desaparece de la fase gas y se convierte en carbonato de sodio en la fase líquida. Esto se traduce en que no existe dióxido de carbono en el líquido mientras el carbonato va incrementando su concentración de forma proporcional al tiempo experimental transcurrido. En principio sólo a un tiempo muy elevado, el NaOH cuya concentración es mucho mayor que la del CO2 en el experimento, se iría consumiendo absorbiendo menos CO2 cada vez, y por lo tanto éste aumentando su concentración en la fase gas, hasta agotarse completamente.

Al margen de esta circunstancia a tiempos experimentales largos, el CO2 mantendrá en la corriente gaseosa una concentración constante que será mayor o menor en función del área interfacial disponible para la transferencia y otros factores.

Evolución de la velocidad de absorción de CO2 en fase líquida:

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- Explica cómo funciona el medidor de Hempl. ¿Por qué crees que las medidas son poco repetitivas?

El medidor de Hempl es un instrumento de medida de la concentración de un componente en una mezcla gaseosa mediante su reacción con una fase líquida de concentración conocida.

Se compone de un sistema émbolo-pistón graduado y conectado mediante conductos a la torre de absorción en aquellos puntos donde se pretende conocer la concentración de CO2, y a un balón con una disolución de NaOH concentrada (1M) y a presión atmosférica. La conexión entre el émbolo y el globo se hace a través de un conducto graduado. Las distintas conexiones se llevan a cabo ajustando una válvula de tres vías.

Principio de funcionamiento: dada una muestra de gas extraída con el sistema émbolo –pistón, de volumen conocido, se fuerza el contacto con la disolución de NaOH de los globos del medidor de Hempl. La fase líquida debe tener un volumen tal que su superficie quede en el cero de la escala graduada del conducto que conecta el émbolo con el globo. Al forzar el contacto entre ambas fases se produce una reacción del CO2 con el NaOH que ocasiona la pérdida de moles en la fase, esto es, un vacío. Esta pérdida de presión en el conducto hace que el líquido ascienda hasta alcanzar un nuevo equilibrio. Dado que el CO2 es el único componente de la mezcla aire+CO2 que reacciona con la sosa, el volumen que asciende el líquido equivale al volumen de CO2 que había en la muestra. La fracción volumétrica de CO2 viene dada entonces por:

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Protocolo del medidor de Hempl:

- Llenar los balones del medidor con una disolución de NaOH 1M hasta que el nivel de líquido indique cero en la escala graduada.

- Purgar el aire retenido en los tubos de conexión entre la torre de absorción y el émbolo succionando y expulsándolo al exterior. Los movimientos del pistón en el émbolo deben ser lentos.

- Tomar un volumen de 10mL de muestra de la torre con el sistema émbolo-pistón ajustando la válvula de 3vías de manera que esté cerrada hacia el globo y hacia la atmósfera. Con la muestra recogida esperar unos 2 minutos a que la temperatura del gas alcance la temperatura del émbolo.

- Ajustar la válvula de 3 vías para que mantenga contenido el gas en el émbolo, mientras que el conducto de conexión émbolo-globo del medidor queda abierto a la atmósfera y los conductos que unen émbolo-torre se mantengan cerrados. Se permite así que el globo esté a presión atmosférica.

- Finalmente, regular nuevamente la válvula de 3 vías para que el émbolo conecte con el balón que contiene la disolución y mediante varias aspiraciones y expulsiones favorecer el íntimo contacto entre las partes y hasta que no se perciba más cambio en el volumen del líquido en la escala graduada. En ese momento devolver el pistón a su posición original y anotar la lectura del medidor.

- Pregunta tipo test. Selecciona la mejor opción y justifica la respuesta.

- En la torre de absorción de CO2 en el apartado “Absorción con NaOH”:

- El CO2 absorbido se mide valorando con NaOH.

- El CO2 absorbido se mide valorando con HCl.

- El CO2 absorbido se mide precipitándolo con BaCl.

- Respuesta b y c. (casi segur que esta malament, el BaCl només s’afgeix per precipitar el Na2CO3 que hi ha a la solució per després valorar amb HCl només el NaOH)

- Ninguna respuesta es correcta.

- Se valora sólo con NaOH en la muestra líquida del apartado “absorción con agua”: Se valoran 25mL de cada muestra con NaOH 0,025M con 5 o 10 gotas de fenolftaleína, hasta cambio de color (INCOLORO ácido, a ROSA básico) permanente durante más de 30segundos. Anotar vol. De NaOH consumido. Las muestras de líquido se toman simultáneamente del tanque y de la base de la columna (en el mismo instante que las de gas). La reacción que tiene lugar es:

H2CO3 + 2NaOH → Na2CO3 + 2H2O

Moles CO2 =moles de H2CO3 = 2x(moles de NaOH)

[H2CO3]Vmuestra = 1/2x[NaOH] VNaOH)consumido

El informe pone que se calcula como: [CO2] = NaOH] VNaOH)consumido/Vmuestra (Sin considerar el 2x)

[pic 7]

El CO2 presente en la fase líquida no se encuentra todo en forma de ácido carbónico H2CO3 sino que se establece el equilibrio con el CO2 disuelto en el agua (dióxido de carbono molecular). La constante de equilibrio es pequeña lo que implica una cinética lenta en la conversión del CO2 a ácido carbónico. No obstante, al valorar el ácido carbónico con una base fuerte hace que el equilibrio

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