241396909 Equilibrio Solido Liquido 14 de Noviembre Recuperado

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EQUILIBRIO SOLIDO - LIQUIDO 2013-II Universidad Nacional Del Centro Del Perú FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA E.A.P. DE INGENIERÍA QUÍMICA INDUSTRIAL E.A.P. DE INGENIERÍA QUÍMICA AMBIENTAL E.A.P. DE INGENIERÍA QUÍMICA DEL GAS NATURAL Y ENERGÍA INFORME DE LABORATORIO PRESENTADO A: Ing. Salvador ORÉ VIDALÓN POR: BASTIDAS GUZMAN, Yubica Margarita HERRERA HUISA, Brangy Isabel ÑAUPARI DIOSNISIO, Jessenia PEREZ RIVAS , Jhon ROJAS QUINTANA, Danitza TABRAJ BRICEÑO, Jhonatan TAQUIO YANGALI, John Alexander VARGAS MACHUCA TAMBRAC, Michael Jesus VILLANUEVA ALIAGA, Lizeth YANCE SOTO, Jackeline ALUMNOS DE VI SEMESTRE SECCIÓN “A” FECHA: 15 DE DICIEMBRE HUANCAYO – PERÚ 2013 TERMODINAMICA DE LOS PROCESOS QUIMICOS II 1 EQUILIBRIO SOLIDO-LIQUIDO

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EQUILIBRIO SOLIDO - LIQUIDO

EQUILIBRIO SOLIDO - LIQUIDO2013-II

Universidad Nacional Del Centro Del Per

FACULTAD DE INGENIERA QUMICAE.A.P. DE INGENIERA QUMICA INDUSTRIALE.A.P. DE INGENIERA QUMICA AMBIENTALE.A.P. DE INGENIERA QUMICA DEL GAS NATURAL Y ENERGA

INFORME DE LABORATORIOEQUILIBRIO SOLIDO-LIQUIDO

PRESENTADO A: Ing. Salvador OR VIDALN POR: BASTIDAS GUZMAN, Yubica Margarita HERRERA HUISA, Brangy Isabel AUPARI DIOSNISIO, Jessenia PEREZ RIVAS , Jhon ROJAS QUINTANA, Danitza TABRAJ BRICEO, Jhonatan TAQUIO YANGALI, John Alexander VARGAS MACHUCA TAMBRAC, Michael Jesus VILLANUEVA ALIAGA, Lizeth YANCE SOTO, Jackeline ALUMNOS DE VI SEMESTRE SECCIN A

FECHA: 15 DE DICIEMBRE

HUANCAYO PER

2013

INTRODUCCIN

Al igual que los dems equilibrios entre los diferentes estados de agregacin, la interpretacin del equilibrio slido-liquido se fundamenta en que la fugacidad de cada componente entre las dos fases es la misma, esto considerando uniformidad en las condiciones de presin y temperatura.Esta caracterstica sirve de base para fundamentar la aplicacin de las propiedades del equilibrio en la industria, la separacin de componentes en fase liquida a una fase mixta de slido y lquido se puede modelar mediante el comportamiento de un equilibrio, esto hace que la explicacin de dicho fenmeno cobre importancia como aplicacin prctica en la ingeniera qumica.Es interesante estudiar lo que pasa cuando uno enfra algunas soluciones de concentraciones diferentes. Los resultados conseguidos dan resultados diferentes de temperatura en un sistema segn el tiempo.Las sustancias puras tienen temperaturas de cambio de estado que les son propias y caractersticas y en muchos casos son usadas para identificar a dichas sustancias.

RESUMEN

El presente informe titulado EQUILIBRIO SLIDO-LIQUIDO tiene por finalidad principal determinar experimentalmente el punto eutctico de un slido como es el naftaleno y un lquido el cido actico. Para ello se cont con materiales de trabajo tales como tubos de ensayo, termmetros, cocinilla elctrica vasos de precipitacin para el bao mara, hielo.Primero se midi la temperatura de fusin para el naftaleno puro luego su temperatura de congelacin, Para el cido actico primero se midi su temperatura de congelacin y posteriormente la temperatura de fusin.Seguidamente se hizo los mismos pasos pero para mezclas de los compuestos a diferentes proporciones, Al finalizar la prctica se procedi a hacer la grfica para determinar el punto eutctico.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

Determinar experimentalmente el equilibrio slido lquido del sistema cido actico naftaleno.

OBJETIVO ESPECIFICO:

Determinar el punto eutctico en el sistema slido-lquido.

Determinar el calor molar de fusin.

MARCO TERICOPUNTO DE SOLIDIFICACIN O PUNTO DE CONGELACINTemperatura a la que un lquido sometido a una presin determinada se transforma en slido.En aleaciones y sustancias mezcladas, el punto de solidificacin de la mezcla puede llegar a ser mucho ms bajo que los puntos de solidificacin de cualquiera de sus componentes.El punto de solidificacin de la mayora de las sustancias puede elevarse aumentando la presin. No obstante, en sustancias que se expanden al solidificarse (como el agua), la presin rebaja el punto de solidificacin. PUNTO EUTCTICO Representa la temperatura ms baja a la cul puede fundir una mezcla, con una determinada composicin. DIAGRAMA DE FASES EUTCTICO SIMPLE.Considrese un sistema de dos componentes, a una de terminada presin, cuando el intervalo de temperaturas utilizado corresponde a la formacin de una o ms fases slidas. El comportamiento ms sencillo lo presentan aquellos sistemas para los que los lquidos son totalmente miscibles entre s, y para los que las nicas fases slidas que se pueden presentar, son las formas cristalinas puras de los componentes. Este comportamiento se presenta en la figura (1)

Los puntos sobre las curvas representan estados lquidos del sistema y los puntos situados debajo de las curvas representan coexistencia en equilibrio de un slido puro con la solucin.El punto "c" representa la solucin de composicin y en equilibrio con el slido de composicin (B puro). Al aplicar la regla de la palanca se tiene:

En la figura (1) la letra E representa el punto donde los slidos A y B estn en equilibrio con el lquido, es decir, hay tres fases y dos componentes; por lo tanto los grados de libertad resultantes son uno, pero recordemos que la presin permanece constante, lo que nos lleva a obtener cero grados de libertad para este punto cuyo nombre es: Eutctico (palabra derivada del griego que quiere decir "fcilmente fusible"). El punto eutctico representa la temperatura ms baja a la cual puede fundir una mezcla de slidos A y B con una composicin fija.

EQUILIBRIO SLIDO LQUIDO

El equilibrio slido lquido busca verificar la pureza de un componente. Cuando la sustancia se encuentra mezclada con otra y la temperatura de transicin, por consiguiente, va cambiando mientras ocurre el proceso. La conducta de los lquidos son completamente solubles uno al otro para que la nica fase fuerte sean los cristales formados por los dos componentes.

El comportamiento de las fases que comprenden los estados slido y lquido es la base para los procesos de separacin (por ejemplo, cristalizacin) en ingeniera qumica y de materiales. Ms an se observa una amplia variedad en cuanto al comportamiento de las fases binarios para los sistemas que presentan equilibrios solid-solid, solid-lquido, solid-solid-lquido.NAFTALINALa naftalina (nombre comercial del naftaleno, C10H8). Es un slido blanco que se volatiliza fcilmente y se produce naturalmente cuando se queman combustibles. Tambin se llama alquitrn blanco y alcanfor blanco, y se ha usado en bolas y escamas para polillas. Su temperatura de fusin es 80 C. Calor latente de fusin LF = 35.6 cal/g. El calor especifico es 0.41 cal/g C = 1.72 KJ/kg-K = 0.239 cal/g-K = 0.41 BTU/lbF

CIDO ACTICO

El cido actico.- es el componente principal del vinagre y, como reactivo es corrientemente utilizado en qumica orgnica. Es muy comn que el mismo deba ser utilizado en condiciones anhidras o mezclado con una cantidad predeterminada de agua. El cido actico comercial contiene un porcentaje variable de agua y para obtenerlo libre de ella se recurre al equilibrio slido-lquido. El punto de fusin del cido actico puro es de 16-17c. Por consiguiente, si se enfra una mezcla por debajo de dicha temperatura comenzar a solidificarse el cido, mientras que el agua permanecer en estado lquido. De este modo podrn ser separados fcilmente. Frmula:CH3COOH Sinnimos: Vinagre, cido etanoico, etil acetato, cido actico glacial. Apariencia y color: Es un lquido o slido incoloro, con un picante olor vinagre. Tiene un fuerte sabor cido.PROPIEDADES FSICAS Y QUMICAS Peso molecular: 60.05 Punto de ebullicin: 118.1 C Punto de fusin: 16.7 CPARTE EXPERIMENTAL

MATERIALESY EQUIPOS:

5 tubos de ensayo. 2 vasos de precipitacin de 250ml. 2 termmetros. Una pipeta de 10ml. Una balanza analtica. Una cocinilla elctrica.

REACTIVOS: cido actico Naftaleno

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

PARA EL CIDO ACTICO Colocar cierta cantidad de cido actico en el tubo de ensayo. Se introduce el tubo al sistema de refrigeracin (refrigerador), luego se toma la temperatura, hasta que se solidifique el volumen de cido actico. Anotamos los datos.

PARA EL NAFTALENO Pesar 1.5 g de naftaleno y colocarlo en un tubo de ensayo Se lleva a bao mara para que el naftaleno se fusione, es decir se disuelva, punto en el cual se toma la temperatura (en este caso es la temperatura de fusin).

PARA LA MEZCLA

En el tercer caso trabajamos con cido actico y naftaleno, en un tubo colocamos 1.5g de naftaleno con 0,5 mL de cido actico, medimos la temperatura de solificacion y de fusin, luego se trabaj con 1,0 mL; 1,5 mL; 2,0 mL y 3 mL, repitiendo el mismo proceso para cada uno.

CALCULOS Y RESULTADOS

1. DATOS TERICOS:

COMPUESTOTemperatura de fusin(C)Temperatura de solidificacin(C)

Naftaleno82.28-10

cido actico16.6615.6

= 1.14 g/ml

2. DATOS EXPERIMENTALES:

a. Tabla 1: cido actico

N de tuboCH3COOH (ml)Temperatura inicial (C)Temperatura de solidificacin (C)Temperatura de fusin(C)

11.52069

b. Tabla 2: Naftaleno

N de tuboNAFTALENO (g)Temperatura inicial (C)Temperatura fusin (C)Temperatura de solidificacin (C)

11.5208582.5

c. Tabla 3: Mezcla de los compuestos

N de tuboCIDO ACTICO (ml)NAFTALENO (g)Temperatura fusin ( C)Temperatura de solidificacin ( C)

M10.51.58374

M21.01.56967

M31.51.57572

M42.01.57370

M53.01.56360

Tabla 4: Moles y fracciones molares

N de tubo naftaleno ac .acticoXnaftalenoXac. actico

M10.01170.008750.5721270.427873

M20.01170.01750.4006850.599315

M30.01170.026250.300830.6917

M40.01170.0350.2505350.749465

M50.01170.05250.02180.097820

3. CALCULANDO EL CALOR MOLAR DE FUSIN:

Donde:TM: temperatura de congelacin de la solucin TA: temperatura de congelacin del solvente puro.

-0.848929-0.558394

-0.511968-0.91458

-0.368603-1.201210

-0.288396-1.384157

-2.3246626-3.825845

Por lo tanto hallamos el calor de fusin:

N DE TUBOS

M1-2403.95828216115.59658

M2-1583.552283

14183.0525

M3-1069.235683

27333.02275

M4-857.7169802

26851.59519

M5-688.4997272

17812.91154

CALCULANDO LA TEMPERATURA EUTECTICA:

Para calcular la temperatura EUTECTICA utilizamos siguiente modelo matemtico:

(6)

Despejando T tenemos:

. (7)

Donde: T: temperatura eutcticaTm1: temperatura de fusin del cido actico puro Tm2: temperatura de fusin del naftaleno puroH1: calor de fusin del cido acticoH2: calor de fusin del naftaleno

H1H2Tm1Tm2T

-2403.9582816115.59658282.15358.15357.149934

-1583.5522814183.0525282.15358.15357.149911

-1069.2356827333.02275282.15358.15357.149747

-857.7169826851.59519282.15358.15357.14969

-688.49972717812.91154282.15358.15357.149744

XXACXNTSTF

0.817751050.182248952347.15356.15

0.749457160.250542843340.15342.15

0.691691070.308308926345.15348.15

0.599305460.400694537343.15346.15

0.427863070.572136931333.15336.15

CALCULANDO EL PUNTO EUTECTICO

SE OBSERVA EN LA GRAFICA QUE EXISTE DOS DATOS INCONGRUENTES POR LO TANTO LO ELIMINAMOS PORQUE ESTA FUERA DE LOS RANGOS DE LOS DEMAS DATOS

ENTONCES LA GRAFICA QUEDA ASI ...

De donde obtenemos una temperatura promedio eutctica que es igual a: Te = 338.9 K

DISCUSIN DE RESULTADOS La variacin que presentan los resultados es debido a que las condiciones no fueron adecuadas, es decir, que el naftaleno se evaporaba segn pasaba el tiempo. Se observa en la grfica que existe dos datos incongruentes por lo tanto lo eliminamos porque est fuera de los rangos de los dems datos

CONCLUSIONES

Se determin el punto eutctico del sistema cido actico-naftaleno siendo la temperatura mnima de congelacin de la mezcla Te = 338.9 K Se determin el calor molar de fusin para el cido actico y naftaleno.

RECOMENDACIONES

Estar atento al tomar el punto de solidificacin o congelacin. Tener cuidado en no se derrame a quede impregnado en le instrumento para que en los clculos exista un porcentaje de error mnima. Los tubos deben estar rotulados para no tener problemas al momento de hacer las mediciones. Al momento de llevar a bao mara tener cuidado con las salpicaduras que pueden daar al alumno ya que estamos utilizando cido.

ANEXOS

TERMODINAMICA DE LOS PROCESOS QUIMICOS II

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