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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMN

FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGA

INGENIERIA INDUSTRIAL

PRCTICA N 9

ESTUDIANTE: SERGIO HIDALGO ROJAS

DOCENTE: BERNARDO LOPEZ

GRUPO: LUNES 12:00

COCHABAMBA - BOLIVIA

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DIAGRAMA DE FASES

1. OBJETIVOS:

Objetivo General:

Realizar el diagrama de fases para un sistema binario y ternario.Objetivos especficos:

Calcular el nmero de moles de agua y fenol en la mezcla binaria.Determinar la fraccin del agua, cloroformo y acido actico en el sistema ternario.

Determinar la fraccin del agua y fenol en el sistema binario.

2. FUNDAMENTO TERICO:

Disolucin

Una disolucin (del latn disolutio) o solucin es una mezcla homognea, a nivelmolecularde una o ms especies qumicas que no reaccionan entre s; cuyoscomponentes se encuentran en proporcin que vara entre ciertos lmites.

La disolucin de un slido supone la ruptura de los enlaces de la red cristalina y laconsiguiente disgregacin de sus componentes en el seno del lquido. Para queesto sea posible es necesario que se produzca una interaccin de las molculasdel disolvente con las del soluto, que recibe el nombre genrico de solvatacin.Cuando una sustancia slida se sumerge en un disolvente apropiado, lasmolculas (o iones) situadas en la superficie del slido son rodeadas por las del

disolvente; este proceso lleva consigo la liberacin de una cierta cantidad deenerga que se cede en parte a la red cristalina y permite a algunas de suspartculas componentes desprenderse de ella e incorporarse a la disolucin. Larepeticin de este proceso produce, al cabo de un cierto tiempo, la disolucincompleta del slido. En algunos casos, la energa liberada en el proceso desolvatacin no es suficiente como para romper los enlaces en el cristal y, adems,intercalar sus molculas (o iones) entre las del disolvente, en contra de las fuerzasmoleculares de ste.

Mezclas Miscibles Y Mezclas Inmiscibles.-

En los compuestos orgnicos, el porcentaje del peso de la cadena dehidrocarburos con frecuencia determina la miscibilidad del compuesto con agua.Por ejemplo, entre los alcoholes, el etanol tiene dos tomos de carbono y esmiscible con agua, mientras que el octanol (C8H17) no lo es. Este es tambin elcaso de los lpidos; las largas cadenas que caracterizan a los lpidos son la causade que estos casi siempre sean inmiscibles con agua. Algo similar ocurre con otrosgrupos funcionales. El cido actico es miscible con agua, y en la situacincontraria se encuentra el cido valrico (C4H9CO2H). Los aldehdos simples y lascetonas tienden a ser miscibles con agua, ya que un puente de hidrgeno se

http://es.wikipedia.org/wiki/Lat%C3%ADnhttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Lat%C3%ADn

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puede formar entre el tomo de hidrgeno de una molcula de agua y el par deelectrones del tomo de oxgeno carbonilo. Miscibilidad es un trmino usado enqumica que se refiere a la propiedad de algunos lquidospara mezclarse en cualquier proporcin, formando una solucin homognea. Enprincipio, el trmino es tambin aplicado a otras fases (slidos, gases), pero seemplea ms a menudo para referirse a la solubilidad de un lquido en otro. El agua

y el etanol, por ejemplo, son miscibles en cualquier proporcin.

Por el contrario, se dice que las sustancias son inmiscibles s en ningunaproporcin son capaces de formar una fase homognea. Por ejemplo, el teretlico es en cierta medida soluble en agua, pero a estos dos solventes no se lesconsidera miscibles dado que no son solubles en todas las proporciones.

Solubilidad.-

La solubilidad es una medida de la capacidad de una determinada sustancia paradisolverse en otra. Puede expresarse en moles porlitro, en gramos por litro, o enporcentaje de soluto; en algunas condiciones se puede sobrepasarla,denominndose a estas soluciones sobresaturadas. El mtodo preferido parahacer que el soluto se disuelva en esta clase de soluciones es calentar la muestra.La sustancia que se disuelve se denomina soluto y la sustancia donde se disuelveel soluto se llama disolvente. No todas las sustancias se disuelven en un mismosolvente, por ejemplo en el agua, se disuelve el alcohol y la sal. El aceite y lagasolina no se disuelven. En la solubilidad, el carcterpolaro apolarde lasustancia influye mucho, ya que, debido a estos la sustancia ser ms o menossoluble; por ejemplo, los compuestos con ms de un grupo funcional presentangran polaridad por lo que no son solubles en ter etlico.

Entonces para que sea soluble en ter etlico ha de tener escasa polaridad, esdecir no ha de tener ms de un grupo polar el compuesto. Los compuestos conmenor solubilidad son los que presentan menor reactividad como son: lasparafinas, compuestos aromticos y los derivados halogenados.

El trmino solubilidad se utiliza tanto para designar al fenmeno cualitativo delproceso de disolucin como para expresar cuantitativamente la concentracin delas soluciones. La solubilidad de una sustancia depende de la naturaleza deldisolvente y del soluto, as como de la temperatura y la presin del sistema, esdecir, de la tendencia del sistema a alcanzar el valor mximo de entropa. Alproceso de interaccin entre las molculas del disolvente y las partculas del solutopara formar agregados se le llama solvatacin y si el solvente es agua, hidratacin.

Regla De Fases De Gibbs (Fases, Componentes Y Grados De Libertad)

La coexistencia de dos fases en equilibrio implica la condicin

(T,p) = (T,p),

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lo cual significa que las dos variables intensivas, requeridas ordinariamente paradescribir el estado de un sistema, no son independientes entre si, sino que estnrelacionadas. Debido a esta relacin se necesito slo una variable intensiva, latemperatura o la presin, para describir el estado del sistema. El sistema tiene ungrado de libertad o es univariante, mientras que cuando slo una fase est

presente se necesitan dos variables y el sistema tiene dos grados de libertad o esbivariante. Si estn presentes tres fases, entre T y p existen dos relaciones:

(T, p) = (T, p), (T, p) = y (T, p),

Esas dos relaciones determinan completamente a T y p. No se necesita otrainformacin para la descripcin del estado del sistema. Un sistema como ste esinvariante, no tiene grados de libertad. La tabla 12.1 muestra la relacin entre el

nmero de grados de libertad y el nmero de fases presentes para un sistema conun componente. La tabla sugiere una regla que relaciona los grados de libertad, F,con el nmero de fases, P, presente.En un sistema de una componente, C=1, portanto, F= 3 P. Este resultado es, por supuesto, el mismo que el de la ecuacin(12.25), obtenido al examinar la tabla 12.1. La ecuacin 12.25 muestra que lmximo nmero de fases que pueden coexistir en equilibrio en un sistema de unsolo componente es tres. En el sistema del azufre, por ejemplo, no es posible quepuedan coexistir en equilibrio los estados rmbico, monoclnico, lquido y gaseoso.Este equilibrio cudruplo implicara tres condiciones independientes para dosvariables, lo cual es imposible.

Para un sistema de un solo componente puede deducirse, como se hizo en latabla 12.1, las consecuencias de la regla de las fases con bastante facilidad. Losequilibrios se representan por lneas y sus intersecciones, en un diagramabidimensional del tipo que hemos utilizado en este captulo. Parece que no esnecesario tener la regla de las fases para tal situacin. Sin embargo, si un sistemaposee dos componentes, entonces se requieren tres variables y el diagrama defases consiste en superficies y sus intersecciones en tres dimensiones. Si estnpresentes tres componentes, se requieren superficies en cuatro dimensiones. Lavisualizacin completa de este caso es difcil en tres dimensiones e imposible encuatro o ms dimensiones. La regla de las fases, con su exquisita sencillez,

expresa las limitaciones sobre las intersecciones de las superficies en estosespacios multidimensionales. Por esta razn, la regla de las fases de Gibbs seencuentra entre las ms grandes generalizaciones de la ciencia fsica.

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3. MATERIALES Y REACTIVOS:

Tubos de ensayoPipetasVasos precipitados

HornillaTermmetroBalanza digitalFenol

Agua y Agua destiladaCloroformo

cido actico

4. PROCEDIMIENTOS:

Sistema binario: Fenol y agua.

1. En seis tubos de ensayo introducir 0.2 g de fenol, a cada tubo de ensayointroducir un volumen diferente de agua.

2. Calentar un tubo de ensayo en un bao mara y tomar la temperatura a la cual lamezcla se clarifica, esa temperatura corresponde a la temperatura de declarificacin.

3. Sacar el tubo de ensayo del bao mara y dejarlo enfriar. Tomar la temperatura ala cual el lquido se enturbia, esa temperatura corresponde a la temperatura deturbidez.

4. Realizar los pasos 2 y 3 para los seis tubos de ensayo.

5. Determinar las fracciones molares del agua y fenol y realizar la grafica deTemperatura versus fraccin.

Sistema ternario: Cloroformo, cido actico y agua.

1. En seis tubos de ensayo introducir cantidades diferentes de cloroformo y cidoactico en proporciones que van desde 0.2ml hasta 1.2ml y desde 1.2 ml hasta0.2ml respectivamente.

2. A cada uno de los tubos de ensayo, agregar a travs de una bureta agua destiladagota a gota hasta que la solucin presente una turbidez.

3. Anotar el volumen gastado de agua que se agreg a cada tubo de ensayo.4. Determinar las fracciones de cloroformo, cido actico y agua en la mezcla

ternaria5. Realizar un diagrama ternario considerando las fracciones molares de los tres

componentes en cada tubo de ensayo.

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5. CLCULOS Y RESULTADOS:

, [ ]

Sistema binario: Fenol y agua.

Cuadro 1:

n gm fenol mlV OH2 moln fenol moln OH2 fenolX OHX 2 CTclaridad CTturbidez

1 0.2 1.0 0.002128 0.055396 0.036993 0.963007 63 53

2 0.2 1.2 0.002128 0.066475 0.031019 0.968981 62 54

3 0.2 1.4 0.002128 0.077554 0.026706 0.973294 57 51

4 0.2 1.6 0.002128 0.088634 0.023446 0.976554 60 50

5 0.2 1.8 0.002128 0.099713 0.020895 0.979105 61 51

Sistema ternario: Cloroformo, cido actico y agua.

[ ] [ ]

Cuadro 2:

n mlVCHCl3 mlV acticoac. mlV OH2 molnCHCl3 moln acticoac. moln OH2 1 0.4 1.4 1.1 0.004930 0.0245 0.060936

2 0.6 1.2 0.9 0.007395 0.0210 0.049856

3 0.8 1.0 1.3 0.009860 0.0175 0.072015

4 1.0 0.8 1.0 0.012325 0.0140 0.055396

5 1.2 0.6 0.7 0.014790 0.0105 0.038777

6 1.4 0.4 0.6 0.017255 0.0070 0.033238

3CHClX

acticoacX

. OHX 2

0.054556 0.271120 0.6743240.094504 0.268367 0.637129

0.099220 0.176101 0.724679

0.150818 0.171314 0.677868

0.230852 0.163891 0.605257

0.300123 0.121754 0.578123

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6. CONCLUSIONES:

En conclusion para algunas sustancias donde la presin en el punto triple es mayorque 1 atm, la presin atmosfrica, cae por debajo del punto triple y pasa por lo tantodirectamente de la regin slida a la de vapor sin interceptar la regin lquida. Apresin atmosfrica estas sustancias no se lican sino que se vaporizan directamentedesde la fase slida (sublimacin) y slo pueden existir en la fase lquida a presionessuficientemente altas.

7. B IBL IOGRAFA:

1. www.google.com

2. HTTP://CIPRES.CEC.UCHILE.CL/~CDOLZ/

3. CASTELLAN, G. FISICOQUMICA. FONDO EDUCATIVO INTERAMERICANO,MXICO, 1976. 835 P. 56-89.

http://cipres.cec.uchile.cl/~cdolz/http://cipres.cec.uchile.cl/~cdolz/