RECOMENDACIONES PARA LA REDACCION DE LOS INFORMES DE TRABAJOS PRACTICOS Los informes deben ser breves pero completos. Anotartodoslosdatosqueseobtengandelasexperienciasenuncuadernoo carpeta,detalmaneraqueestndisponiblesparacuandoseredacteelinforme.Los informes sern confeccionados por cada comisin por separado. No se aceptan copias ni intercambio de datos. Cuando por alguna razn se deban utilizar datos obtenidos por otra comisin o proporcionados por el docente a cargo, se deber dejar claramente explicitado en el informe Un informe de Trabajos Prcticos debe consistir de los siguientes tems: - Ttulo- Nombres de los integrantes, n de la Comisin y turno - Resumen:Enunaspocaslneasinformadelosobjetivosyprincipalesresultados de la experiencia.-Introduccin:unabrevedescripcindelosobjetivos,principiostericos (resumidos), tcnicas experimentales, mtodos, etc.- ClculosyResultados:Laobtencin,presentacinyprocesamientodelosdatos experimentaleseslapartemsimportantedeuntrabajoprctico.Losdatos,yasea experimentalesocalculados,sedebenpresentarpreferentementeentablasogrficos claramenteidentificadosyenumeradossegnelordenenqueseanpresentadosenel cuerpo del informe. Su contenido debe ser explicado en el texto. Definir la nomenclatura empleada.- DiscusinyConclusiones:Losdatosobtenidosdebensercomparadosconlos disponiblesenbibliografa,marcandoladiscrepanciaquepuedaexistirconstos.Se debe analizar las posibles fuentes de errores y los mtodos propuestos para disminuirlos o eliminarlos- Bibliografa:lautilizadaparalarealizacindelT.P..Paracitarcorrectamente, referirse a: http://biblioteca.ucv.cl/herramientas/citasbibliograficas/iso690/iso690.htm#4 NOTA:Elinformedeberealizarseentiempopasado,comosielqueredacthubiera estadoobservandolaexperiencia(p.ej.setitul,serealizaron,seobserv,elindicador vir, etc.). Se pueden consultar las siguientes pginas WEB que explican cmo presentar un informe de laboratorio: http://www.ecf.utoronto.ca/~writing/handbook-lab.html http://www.ocf.berkeley.edu/~anandk/math191/Technical%20Writing.pdf http://www.writing.engr.psu.edu/workbooks/laboratory.html El libro Cmo escribir y publicar trabajos cientficos se puede obtener de: http://www.inha.sld.cu/Documentos/documento.pdf Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000 VolumetraPgina 1 de 3 FISICOQUIMICA Gua de Trabajos Prcticos VOLUMETRIA 1.DETERMINACION DEL FACTOR DE UNA SOLUCION DE Na2S2O3 0,1 N CON Cr2O7K2 Se realiza mediante una titulacin indirecta, utilizando IK como reductor del Cr2O7K2 y luego titulando el I2 con tiosulfato de sodio. Las reacciones que ocurren son: O O Cr2+3 - +7 2H 7 Cr 2 e 6 H 14 + + += ( )-2-e 2 I 2 3 + I Se colocan en un erlenmeyer 25 ml de Cr2O7K2 0,1 N y se agregan 50 ml de solucin de IK 0,1 N, para asegurar que reaccione totalmente el Cr2O7K2. La reaccin se desarrolla con velocidad apreciable slo en medio cido, por lo que se deben agregar unos 4-5 ml de cido clorhdrico concentrado.Titular el I2 formado con solucin 0,1 N de Na2S2O3. Las reacciones que ocurren son: - -2I 2 e 2 + I-6 4 3 2e 2 2 + = =O S O S El indicador es solucin de almidn al 0,2 %, el cual se agrega hacia el final de la titulacin, cuando el color de la solucin se torna pardo amarillento. Al agregar 1-2 ml de la solucin de almidn, el color cambia a violeta oscuro. El punto final se detecta al virar el color a verde claro (color de los iones Cr+3). El factor de la solucin de tiosulfato ser entonces: = == == =3 2 3 27 2 7 23 2O S O SO Cr O CrO SN . VN . Vf Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000 VolumetraPgina 2 de 3 2.DETERMINACION DEL FACTOR DE UNA SOLUCION DE IK 0,1 N CON Na2S2O3 Las reacciones que ocurren son las mismas que en el punto anterior, pero esta vez lo que se agrega en exceso es elCr2O7K2,conelobjetodeasegurarquetodoelIKsetransformeenI2.Elproblemaquesepresentaesqueal titular el I2 formado con S2O3=, el I - seguira reaccionando con el Cr2O7= que est en exceso. Para evitarlo, se reali-za una extraccin del I2 presente en la fase acuosa con un solvente inmiscible. Esta operacin se realiza en una am-polla de decantacin, con pequeas porciones de tolueno (5 - 10 ml). Se separan las fases acuosa y orgnica, conser-vando sta en un erlenmeyer, repitiendo la extraccin de la fase acuosa. Normalmente, luego de 4 - 5 extracciones se consigue extraer todo el I2. Se sabe que no hay ms I2 en la fase acuosa cuando la fase orgnica queda incolora.Se titula luego el conjunto de la fase orgnica con solucin valorada de Na2S2O3, agregando algunos mililitros de solucindeIKparafacilitarelpasajede I2delafaseorgnicaalaacuosa(verlasrazonesenelTrabajoPrctico Equilibrio Homogneo en Fase Lquida).El factor de la solucin de IK ser: = = =I IO S O SIN . VN . Vf3 2 3 2 3.TITULACIN DE CU+2 CON EDTA En esta titulacin complejomtrica, una molcula de EDTA reacciona con un in Cu+2, por lo que se debe tener en cuenta que en este caso el peso equivalente del Cu es igual a su peso atmico.La tcnica exige que en 100 ml de la solucin que se titula no debe haber ms de 30 mgr. de Cu+2, por lo que se deber estimar la concentracin probable y calcular la dilucin correspondiente, en caso que sea necesario realizarla. A100mldeestasolucinseleadicionan5mldeacetatodesodio2molalparaacondicionarelpH;0,6mlde indicador (Cromoazurol S) y se titula con EDTA 0,05 N hasta que la coloracin cambie de azul intenso a verde. El punto de equivalencia es notablemente ntido y se produce en el intervalo de una gota a otra.El factor de la solucin de cobre ser: 2 2 +2CuV++=CuEDTA EDTA EDTACuN .V . N . ff donde el volumen y la normalidad de la solucin de Cu+2 deben ser los que corresponden a la solucin original. Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000 VolumetraPgina 3 de 3 4.DETERMINACINDELFACTORDEUNASOLUCINDENAOH0,1NCONBIFTALATODE POTASIO Enestatitulacincido-baseseutilizabiftalatodepotasiocomosustanciapatrn.Tieneunsolohidrogenin titulableyporlotantosupesoequivalenteesigualasupesomolecular.Sepesalacantidadnecesariacomopara gastar 25 ml de solucin de NaOH 0,1 N, se coloca en un erlenmeyer con una pequea cantidad de agua para disol-verlo y se titula con NaOH, agregando 3-4 gotas de fenolftalena como indicador. El punto de equivalencia se ob-tiene cuando el color de la solucin pasa de incoloro a un rosado tenue. El viraje del color no es muy pronunciado y se debe contrastar contra un papel blanco para apreciarlo.El factor de la solucin de NaOH ser: NaOHNaOHV .fNaOHbiftalatobiftalatoNPMgr A = NOTA: Toda titulacin debe ser realizada por duplicado (en este T.P. y en todos los siguientes). En caso de no ser promediables los volmenes gastados, se debe repetir nuevamente. BIBLIOGRAFA- Kolthoff - Qumica Analtica. Junio 6, 2000 Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000 Cromatografa Pgina 1 de 2 FISICOQUIMICA Gua de Trabajos Prcticos CROMATOGRAFIA 1.INTRODUCCION LaRedLatinoamericanadeQumicatieneunapginasobreCromatografadeGasesque se puede consultar en http://latina.chem.cinvestav.mx/RLQ/tutoriales/cromatografia/gas.html. 2.USO DEL CROMATOGRAFO Ver: BIBLIOGRAFIA. 3.DETERMINACION DE LA COMPOSICION Se sabe que para un detector de ionizacin de llama la respuesta (y por lo tanto el rea bajo la curva del croma-tograma) es lineal y proporcional a la masa de la sustancia analizada. Si se analizan dos componentes: (2) (1)2 2 21 1 1m k Am k A== donde A1 y A2 son las reas determinadas para cada componente. Definiendo fraccin msica (Y) como: (3)j iiim mmY+=Reemplazando (1) y (2) en (3) y linealizando: (4)1112211AAkkY+ =la cual permite conocer la fraccin msica de un componente conocidas la relacin de reas y la curva de calibrado del detector.Partiendo de la definicin de fraccin molar (X) se encuentra, en forma similar, que se verifica: (5)11121AAkX+ =donde la constante k involucra las constantes k1 y k2 anteriores y los pesos moleculares de los componentes. Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000 Cromatografa Pgina 2 de 2 4.CURVA DE CALIBRADO La curva de calibrado se realiza preparando previamente por pesada cinco soluciones de fraccin molar conocida deaproximadamenteX1 =0.1;X1 =0.25;X1 =0.5X1 =0.75yX1 =0.9.Serealizaelanlisiscromatogrficode estas muestras y se determina la relacin de reas de los componentes 1 y 2. Graficando la ecuacin (5) se determina el valor de la constante k. Paradeterminarlacomposicindelasmuestrasincgnitas,unavezrealizadoelanlisisymedidaslasreas respectivas, se utiliza la curva de calibrado para determinar la fraccin molar que corresponde. BIBLIOGRAFIA - H.M. McNair, "Cromatografa de Gases", Monografa OEA N 23. - Captulo de Cromatografa de cualquier libro de Qumica Analtica Instrumental. Junio 6, 2000 0 1 2 3 4 5 6A2 /A102468101/X1Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 200

Equilibrio Homogneo en Fase Lquida Pgina 1 de 4 FISICOQUIMICA Gua de Trabajos Prcticos EQUILIBRIO HOMOGNEO EN FASE LQUIDA I.OBJETIVO DEL TRABAJO PRACTICO Obtener el valor de la constante de equilibrio (Ke) de la reaccin en fase acuosa: I IK I Kdis 2 3 ( )+ (A) II. INTRODUCCIN II.aPlanteando la condicin de equilibrio para esta reaccin qumica y adoptando el/los estados de referencia y la/las escalas de concentraciones ms adecuadas para su estudio, se concluye que: Kaa aeI KI IK=3200 0"" ".(1) Como se trabaja con soluciones diludas se puede aceptar que: I KI IK3200 01"" ". (2) quedando reducida la (1) a: Kcc ceI KI IK=3200 0"" ".(3) Al querer determinar el valor de Ke mediante los valores de las concentraciones de equilibrio aparece el problema que no se puede congelar este estado y medir cada concentracin, ya que alterar una de ellas (mediante la titulacin del I2, por ejemplo) implica modificar simultneamen-te la concentracin de las dems especies que estn en equilibrio, segn la reaccin (A). El problema se resuelve agregando un solvente orgnico inmiscible con el agua, en el cual no pueda tener lugar la reaccin (A), pero s la siguiente: I Idis dis 2 2 ( ) ( ) (B) = fase orgnica; = fase acuosa El estudio del equilibrio de distribucin se ver en II.b y la determinacin de la constante Kd en III.a. El sistema se puede representar como: = fase acuosa = fase orgnica I IK I Kdis 2 3 ( )+ Idis 2( ) Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 200

Equilibrio Homogneo en Fase Lquida Pgina 2 de 4 Se puede ahora, separando las fases, titulando la orgnica, y haciendo uso de Kd, determinar el valor de la concentracin de equilibrio del I2 en fase acuosa. Cuando se titule dicha fase, el equilibrio representado por la reaccin (A), al desaparecer el I2, sedesplazarhacialaizquierda,dandocomoresultadolaconcentracindeI2inicialqueco-rrespondera al estado de equilibrio alcanzado en la experiencia. Planteando para la reaccin (A) la variacin de concentraciones entre el estado inicial y el de equilibrio, y llamando: Cx=concentracin nicialde I2 en fase acuosa. CI=concentracin de I2 en fase orgnica (de equilibrio). CKCIdII= =concentracin de I2 en fase acuosa (de equilibrio). Cy=concentracin inicial de IK (conocida). quedar, reemplazando estos valores en la (3): ( ) ( )II x y IIII xeC C C CC CK =(4) II.bSi a un sistema compuesto por dos fases lquidas inmiscibles entre s, se le agrega una ter-cera sustancia soluble en ambas fases, se observa que dicha sustancia se distribuye entre las dos capas de manera definida. I Idis dis 2 2 ( ) ( ) (B) Planteando este equilibrio para el I2(dis) que se distribuye entre agua y tetracloruro de carbono, y adoptando los estados de referencia y escalas de concentraciones ms convenientes, se conclu-ye que: =' ' 0I' ' 0Id22aaK(5) Como se trabaja con soluciones diludas, se puede aceptar que: II22001"" (6) quedando reducida la (5) a: Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 200

Equilibrio Homogneo en Fase Lquida Pgina 3 de 4 KCCdII=22 (7) Esta conclusin constituye lo que se denomina Ley de Distribucin, tambin llamada Ley de Reparto, y a la constante Kd se la conoce como coeficiente de reparto o de distribucin. La aplicacin de este equilibrio tiene importancia en la obtencin y/o purificacin de produc-tos qumicos orgnicos e inorgnicos y constituye la base de la cromatografa. LautilidadquetendrenesteTrabajoPrcticoser posibilitar el estudio del equilibrio de la reaccin (A). III.TECNICA OPERATORIA III.aDeterminacin de la constante de distribucin (Kd) Enunbalnde1.000mldecapacidad,secolocan30mldesolucinsaturadadeI2en tetracloruro de carbono y 500 ml de agua. Se agita frecuentemente durante 1 hora, con el objeto deaumentarlasuperficiedeseparacinentrelasfasesacuosayorgnica,locualincrementala velocidad de difusin del I2 entre ambas fases y permite llegar al equilibrio en menor tiempo. Se pasa luego a una ampolla de decantacin, se separan las fases y se titulan con Na2S2O3 0,1 N. Para las titulaciones tomar:5 ml de la capa orgnica y 200 ml de la capa acuosa. Realizar por duplicado. III.bDeterminacin de la constante de equilibrio de la reaccin (Ke) Enunbalnde1.000mldecapacidad,secolocan30mldesolucinsaturadadeI2en tetracloruro de carbono y 500 ml de solucin 0,1 N de IK, y se procede de igual manera que en el punto anterior. Para las titulaciones tomar:10 ml de la capa orgnica y 100 ml de la capa acuosa. Realizar por duplicado. III.cDeterminacin del factor del Na2S2O3 0,1 N III.dDeterminacin del factor del IK 0,1 N Para los puntos III.c y III.d proceder de acuerdo con la tcnica utilizada en el trabajo prctico VOLUMETRIA. ParalastitulacionesdeI2enfaseorgnicaserecomiendaagregarunapequeacantidadde solucin de IK para favorecer el pasaje de I2 a la fase acuosa. Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 200

Equilibrio Homogneo en Fase Lquida Pgina 4 de 4 IV.CALCULOS Y RESULTADOS Conlosdatosdelastitulaciones,calcularlasconcentracionescorrespondientes,reemplazar adecuadamente en la (4) y (7), obteniendo los valores de Kd y Ke. Informar adems la temperatura a la cual fue realizada la experiencia. CUESTIONARIO 1.Apartirdelacondicinde equilibrio fisicoqumico, deduzca las expresiones de la constante de equilibrio (Ke) y constante de distribucin (Kd). La expresin a la que se arribe deber permi-tir calcular el valor numrico de cada constante, haciendo uso de los datos obtenidos de la expe-riencia. Adopte los estados de referencia y estados tipo ms adecuados, justificando su eleccin. 2.Los resultados obtenidos en el trabajo prctico son puntuales e implican una serie de suposi-ciones.Expliquecmoprocederaexperimentalmenteparaobtenerelvalormsexactodelas constantes de equilibrio y de distribucin. 3.Analiceeltratamientodelequilibriodedistribucindeunsolutoentredoslquidosinmisci-bles, cuando aqul se encuentra parcialmente dimerizado en una de las fases. 4.Laextraccindeunsolutodeunasolucinconunsolventeinmiscibleenellaesunaopera-cindemuchouso.Derivelafrmulageneralizadaquelepermitaconocerlafraccinqueper-manecesinextraerdespusdenoperacionesencorrientecruzada,conWgr.desolvente,par-tiendo de M gr. de solucin que contienen x0 moles de soluto. Explique qu resulta ms conve-niente: efectuar una extraccin con una masa W gr. de solvente en una sola etapa, o n extraccio-nes con W/n gr. BIBLIOGRAFA -PrcticasdeFisicoqumica.Findlay,Alexander,EditorialMdico-Quirrgica,BuenosAires, 1955. - Apuntes de Ctedra. - Tratado de Qumica Fsica.Glasstone, Samuel, Ed. Aguilar, Madrid, 1953. Junio, 2000 Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000

Equilibrio Lquido - Vapor Pgina 1 de 6 FISICOQUIMICA Gua de Trabajos Prcticos ESTUDIO DEL EQUILIBRIO LIQUIDO-VAPOR DE MEZCLAS BINARIAS I.OBJETO 1. Determinacin experimental de los coeficientes de actividad de los componentes de una mez-cla binaria. 2. Realizacin del test de consistencia termodinmica de los datos obtenidos. 3.Verificacindelasecuacionesde MargulesyVanLaarparala determinacin de los coefi-cientes de actividad. II. PRINCIPIOS Los sistemas lquidos ideales obedecen a la Ley de Raoult, de modo que la presin parcial de cadaunodeloscomponentesenelvapor,aunatemperaturadada,esigualalproductodesu fraccin molar en el lquido por la presin de vapor del componente puro a la misma temperatu-ra. Si el vapor tambin se comporta idealmente, la presin parcial de un componente cualquiera en la fase vapor ser igual al producto de su fraccin molar en el vapor por la presin total. Esto, para una mezcla binaria: y P x p P x p1 1 102 20= =; y2 (1) donde y1 e y2 son las fracciones molares de los componentes 1 y 2 en la fase vapor, x1 y x2 son las mismas en la fase lquida, P es la presin total y p10 y p20 las presiones de vapor de los compo-nentes puros respectivos a la temperatura del sistema. LamayoradelassolucioneslquidasdeintersprcticonocumplenconlaLey de Raoult. Para poder tratar estas soluciones llamadas reales, en forma anloga a las soluciones perfectas se introduce el coeficiente de actividad. Sin embargo, para las soluciones en fase vapor en el domi-nio de presiones menores de 2 atm, puede aceptarse que cumplen con la Ley de Dalton. En con-secuencia,paralascondicionesdetrabajodelapresenteexperiencia,lasecuacionesaaplicar son: y P x p P x p1 1 1 102 2 20= = ; y2 (2) donde 1y 2 son los coeficientes de actividad para los componentes (1) y (2) respectivamente. Apartirdeestasexpresionessecalcularnloscoeficientesdeactividaddeterminandoenel equilibriolapresin,la temperatura y la composicin de la fase vapor para diferentes composi-ciones de la fase lquida. En la prctica, esto significa construir el diagrama de equilibrio de fases T - x a presin cons-tante o el P - x a temperatura constante. Se debe notar el hecho de que estos coeficientes de acti-vidad son funcin de la composicin del sistema como as tambin de la presin y la temperatu-Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000

Equilibrio Lquido - Vapor Pgina 2 de 6 ra. Trabajando a presin y temperatura constante, la relacin de variacin de los coeficientes de actividadconlacomposicindebecumplirconlaEcuacindeGibbs-Dhem,queparauna mezcla binaria puede plantearse: T , P T , Pxlnxxlnx = 222111(3) Sibiennoseconocelarelacinanalticaquevinculalaconcentracinconelcoeficientede actividad se han propuesto ecuaciones semiempricas, que son soluciones de la ecuacin (3). Dos de las ms comunes son las siguientes: Margules ( ) [ ] A B x A x log + = 122 12 ; ( ) [ ] B A x B x log + = 221 22(4) Van Laar 212222111; 1+= += AxBxBlogBxAxAlog(5) Evidentemente que para el uso de tales ecuaciones es necesario conocer el valor de las cons-tantes A y B, las que se pueden determinar a partir de datos experimentales.El equipamiento que se utiliza fue diseado inicialmente por Hipkin y Myers y se basa en la recirculacindelvapor.Tericamenteesunmodelomejor:aqulacorrientedecondensadose revaporiza, el vapor burbujea a travs del lquido contenido en el contactor y se recicla hasta que se alcanza el equilibrio. En este equipo se puede tomar muestras de la fase lquida y vapor, a la vez que se determina la temperatura mediante un termmetro digital. Las composiciones de las muestras se determinan mediante cromatografa gas-lquido. Cono-cidos estos valores, es decir, composiciones y temperaturas, se puede construir el diagrama T - x a presin constante para la mezcla binaria. Con los datos de esta grfica, el uso de la Ecuacin de Antoine y de las ecuaciones (2), es posible determinar 1 y 2 experimentalmente para dis-tintas composiciones de la mezcla. III.TEST DE CONSISTENCIA TERMODINMICAParaverificarsilosvaloresobtenidossonconsistentes,serealizauntestporelmtodode integracin. De esta manera se pueden detectar errores de mtodo o de forma de trabajo.Para la realizacin de dicho test, consultar Apunte cap. IV "Equilibrio entre Fases", pg. 26. IV.DESCRIPCION DEL EQUIPOComoseexplicanteriormente,seadoptaparaelestudiodelequilibriolquido-vaporel aparato que utiliza como principio de funcionamiento la recirculacin del vapor. Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000

Equilibrio Lquido - Vapor Pgina 3 de 6 El principio terico en que se basa este aparato es el de lograr el equilibrio por recirculacin del vapor a travs del lquido, en forma adiabtica, lo cual se logra con una camisa de vapor cuya temperatura sea lo ms cercana posible a la del lquido en el contactor.En la figura 1 se pueden observar las partes constitutivas del aparato. Mediante flechas se ha indicado el camino recorrido por el vapor. Figura 1 1. Calentador tipo bayoneta, para calefaccin de la camisa de vapor. 2. Calentador tipo bayoneta del vaporizador.Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000

Equilibrio Lquido - Vapor Pgina 4 de 6 3. Llave de tres vas, para la toma de muestras de la fase vapor. 4. Vaporizador. 5. Muescas triangulares para el burbujeo del vapor.6.Tubocentraldelcontactor,abiertoenambosextremoscondospropsitos:promoverla circulacinyproveerunazonacalmarelativamentelibredeburbujaspordondeesposible extraer la muestra de la fase lquida.7. Nivel de lquido en el contactor. 8. Estrechamiento en forma de venturi; tiene por objeto aumentar la velocidad del vapor con el fin de que ste choque con el extremo de la vaina del termmetro.9. Lnea de retorno del condensado. 10. Alimentacin de la mezcla en estudio.11. Condensador tipo dedo fro para condensar la fase vapor que corresponde a la mezcla en es-tudio.12. Alimentacin de la camisa de vapor.13. Refrigerante de la camisa de vapor.14. Vaina para el termmetro de control de temperatura en la camisa de vapor.15. Vaina para el termmetro de medicin de la temperatura de equilibrio.16. Orificios para la entrada de vapor al contactor.17. Llave de aguja para la toma de muestra de la fase lquida.18. Nivel de lquido en la camisa de vapor.19. Camisa de vapor. V. TECNICA OPERATORIAa)Puesta a punto del equipo y mtodo operativoLa sustancia que se debe colocar en la camisa externa debe ser tal que su punto de ebullicin permitaunamnimadiferenciaconlatemperaturadelacmaradeequilibrio(contactor),para permitir de esta manera que la operacin se conduzca adiabticamente.Para la puesta en marcha se debe colocar en la camisa externa y en el contactor y vaporizador, el lquido puro o la composicin de la mezcla binaria, punto de partida del estudio. Luego se ini-cia el calentamiento de ambas cmaras. Antes de comenzar la toma de muestras se debe verificar que se ha alcanzado el equilibrio, lo cual se comprueba por la constancia de la temperatura.Experienciasrealizadasconesteaparatohandadocomoresultadoqueelequilibrioselogra despus de que ha funcionado al menos 15 minutos luego de cualquier modificacin de la com-posicin de la mezcla en estudio.Alcanzado este equilibrio, el aparato est en condiciones para iniciar el estudio del sistema en cuestin. Para esto se agrega uno de los componentes (en proporciones que dependen del sistema en estudio) y se espera que se alcance nuevamente el equilibrio.Paraverificarquesehaalcanzadoestepuntosedebemantenerconstantelatemperaturaen dos lecturas consecutivas tomadas con un intervalo no menor de 5 minutos. Logrado esto se to-Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000

Equilibrio Lquido - Vapor Pgina 5 de 6 man simultneamente muestras de la fase lquida y vapor, a la vez que se registra la temperatura de equilibrio. Esta operacin se repite hasta tener un nmero de puntos suficiente como para poder realizar el informe del trabajo prctico (Este nmero puede ser de alrededor de 15 puntos. Dado que esta cantidad de puntos no podr ser alcanzada por una sola comisin, los alumnos debern entregar unatablaconlosdatosdetemperatura,fraccin molar del lquido y fraccin molar del va-pordelasmuestrasquehayanobtenido. Uniendo los resultados de todas las comisiones se ob-tendr el conjunto necesario para poder realizar el informe final del trabajo prctico). b) Toma de muestrasConelfindelograrresultadosptimossedebetratarquelatomademuestrasserealiceen forma simultnea en ambas fases. Para esto se procede de la siguiente manera: la muestra de la fase lquida se toma a travs de la vlvula de aguja que est conectada directamente al contactor. Es conveniente tomar muestras de unos 5 ml, previa purga, con el fin de evitar errores por la diferente composicin del lquido que est en el capilar de descarga y no corresponde a la del equilibrio. Esta operacin debe reali-zarse de forma tal que el nivel en el contactor no descienda demasiado.La muestra de la fase vapor se toma de la vlvula de tres vas situada sobre la lnea de retorno delcondensado,puestoquestetendrlamismacomposicindelvapordelcualproviene.En este caso la purga no es necesaria ya que en esta lnea la circulacin es continua.Estastomasdemuestrasedebenllevaracabocuandoseverifiquelaconstanciadela temperatura. c) Determinacin de la composicinLa determinacin de la composicin de la mezcla se realiza mediante cromatografa. e)Curva de calibradoReferirse a lo indicado en la Gua de Trabajos Prcticos de Cromatografa. VI.CALCULOS Y RESULTADOS1.Confeccionarunatablaconlosdatosobtenidosycalcularlosvaloresdeloscoeficientesde actividad experimentales. Las presiones de vapor de los componentes puros se calcularn por medio de la Ecuacin de Antoine.2. Realizar el test de consistencia termodinmica por el mtodo de integracin para los datos ob-tenidos experimentalmente.3. Calcular y graficar los valores de ge vs. x1obtenidos experimentalmente. 4.Mediantelaregresinadecuadadelosvaloresdegedeterminarqueecuacinsemiemprica (MargulesoVanLaar)ajustamejorlosdatosexperimentalesycalcularlosvaloresdelas constantes A y B de tal ecuacin.5.ConlosvaloresdeAyBobtenidossegnelpuntoanterior,calcularlosvaloresde 1y 2 tericos. Graficarlos junto con los experimentales, para comparacin. Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000

Equilibrio Lquido - Vapor Pgina 6 de 6 6. Trazar tambin las siguientes grficas:Diagrama T - x. Diagrama y - xtomando como base cualquiera de los componentes.CUESTIONARIO1.Questadodereferenciayquestadotiposedebenelegiry cules son las hiptesis que se deben hacer para deducir las expresiones que permiten calcular los coeficientes de actividad a partir de los datos obtenidos en la experiencia?.2.Construyagrficasdeequilibrioentrefasesapresinconstanteparaunamezclabinariacon comportamiento perfecto y con comportamiento real justificando cualitativamente las desvia-ciones de la idealidad.3. Indique un mtodo para trazar una curva completa T - x para una mezcla binaria, conocindo-selatemperaturadeebullicinycomposicindelazetropo.Simplificacionesquesehacen. Qu otro dato necesitara para no hacer estas simplificaciones?. BIBLIOGRAFA- DANIELS, MATHEWS and staff - Experimental Physical Chemistry. - GILLILAND - Introduction to Fractional Distillation. - HALA, PICK and FRIED - Vapor - Liquid Equilibrium. - GLASSTONE, S. - Qumica Fsica. - HIPKIN and MYERS - Industrial Engineering Chemistry, 46, 2524, (1954). - PERRY, J.H. - Chemical Engineer's Handbook. - LANGE, Norbert A. - Handbook of Chemistry. Junio 6, 2000 Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000 Equilibrio Slido LquidoPgina 1 de 4 FISICOQUIMICA Gua de Trabajos Prcticos ESTUDIO DEL EQUILIBRIO SOLIDO-LIQUIDO 1.OBJETO Construccin del diagrama de fases para una aleacin binaria simple, con datos de las curvas de enfriamiento. 2.FUNDAMENTO TEORICO Una aleacin es el producto metlico que resulta de solidificar una disolucin lquida de dos o ms metales, o en algn caso, con algn elemento no metlico como el carbono. Cuandolaaleacinlquidaseenfra,sevanseparandocristales,cuyanaturalezaycomposi-cin da lugar a los cuatro tipos de aleaciones siguientes: a) Tipo eutctico sencillo. b) Tipo disolucin slida substitucional. c) Tipo disolucin slida con compuesto intersticial. d) Tipo compuesto intermetlico. La construccin prctica del diagrama de fases, es generalmente llevada a cabo por el mtodo del anlisis trmico usando, para la determinacin de temperaturas, una termocupla. Este mtodo se fundamenta en que al aparecer (o desaparecer) una fase, este fenmeno va siempre acompaa-do por un efecto calrico. Elprincipiobsico de este mtodo y la construccin del diagrama de fases por las curvas de enfriamiento, se ilustran en la figura 1. En la parte superior del diagrama, el comportamiento del Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000 Equilibrio Slido LquidoPgina 2 de 4 sistema se registra cuando la temperatura se determina en perodos de tiempo. Para el componente A, por ejemplo, la velocidad de enfriamiento es rpida, hasta que el punto desolidificacinsealcanza.Denoexistirunsub-enfriamiento,latemperaturapermanecer constante (como lo indica la meseta), hasta que todo el lquido se haya solidificado, comenzando entonces la temperatura a descender nuevamente. Para una mezcla de dos componentes, la curva de enfriamiento es del tipo pqrs. En el punto q, se empieza a separar A, y en r, ambos A y B, cristalizando como mezcla eutctica. En q, al apa-recer A ocasiona una disminucin en la velocidad de enfriamiento, que se manifiesta en un cam-biode pendiente de la curva, debido a que la separacin de A viene acompaada de una evolu-cindecalor(primeradiscontinuidad).EnrapareceBylatemperaturapermanececonstante hasta que todo el lquido se ha solidificado (segunda discontinuidad). El transporte de la primera y segunda discontinuidades, a un diagrama de temperatura en fun-cin de la concentracin, permitir determinar los puntos de la curva de equilibrio slido-lquido, indicada en la parte inferior de la figura 1. Figura 1 Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000 Equilibrio Slido LquidoPgina 3 de 4 3.ESQUEMA DEL CIRCUITO 4.TECNICA OPERATORIA Lostubosquecontienenlamuestra(A)secolocandentrodeunhornoelctrico(B),conla termocupladentrodeltubo.Lasjuntasfras(C)secolocandentrodeunrecipienteconhieloy agua. Luegosecalientaelhornohastaquelaaleacinoelmetal estn completamente fundidos (a una temperatura no muy por encima de la del metal de mayor punto de fusin). Se corta el calentamiento y con un milivoltmetro se toman lecturas de la tensin generada por la termocupla cada 15 segundos, hasta que la muestra est totalmente solidificada. Este procedi-miento se repite con las cinco muestras. 5. INTERPRETACION DE RESULTADOS a)Se representa grficamente, milivoltios ledos en funcin del tiempo, para cada muestra. b)En la grfica anteriormente construda se determinan, para cada muestra los milivoltios a los que se produce una discontinuidad en la velocidad de enfriamiento. c)Medianteelusodelatablacorrespondientealatermocuplausada,convertirlosmilivoltios Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000 Equilibrio Slido LquidoPgina 4 de 4 determinados en b) a C. d)Paraobtenereldiagramadefases,serepresentanestastemperaturasenfuncindelasfrac-ciones atmicas. CUESTIONARIO 1.Deducir la ecuacin que permita calcular la temperatura de solidificacin de una aleacin bi-naria (lquidos totalmente miscibles, slidos inmiscibles) que se comporta en forma perfecta, a presin constante. 2.Cmo se podra determinar analticamente la composicin y temperatura de fusin del eutc-tico que forman dos metales A y B totalmente miscibles al estado lquido e inmiscibles los s-lidos puros que se separan?. 3.Cmo procedera experimentalmente y cmo interpretara los datos obtenidos para construir un diagrama de fases T-x?. 4.Cmodeterminaraexperimentalmenteeldiagramadefasesdeunamezclabinariadondese sabe que: a) los slidos son parcialmente miscibles. b) los slidos y lquidos son parcialmente miscibles. 5.Construya un diagrama de fases en el cual los lquidos sean parcialemnte miscibles y el slido A sea parcialmente miscible con el slido B para altas concentraciones de ste. 6.Analizarquocurreconlacomposicindeleutcticocuandometalesdelmismogrupofor-man una aleacin totalmente miscible al estado lquido, separndose al solidificarse los com-puestos puros si: a) la temperatura de fusin del slido A y B son iguales.b) la temperatura de fusin del slido puro A es mayor que la del slido puro B. NOTA: Analizar si la fraccin molar del eutctico es igual, mayor o menor de 0,5. BIBLIOGRAFIA: - DAVISON Y VAN KLOOSTER, Laboratory Manual of Physical Chemistry. - FINDLAY, A., Prcticas de Fisicoqumica. - GLASSTONE, S., Tratado de Fisicoqumica. - MOELLER, T., Qumica Inorgnica. Junio 6, 2000 Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de2000

Conductividad de Soluciones Electrolticas Pgina 1 de 6 FISICOQUIMICA Gua de Trabajos Prcticos CONDUCTIVIDAD DE SOLUCIONES ELECTROLTICAS 1 - OBJETIVO DEL TRABAJO PRACTICO Determinacindelaconstantededisociacindelcidoacticoensolucinacuosa,me-diante medidas conductimtricas.- 2 - INTRODUCCIN Planteando la condicin de equilibrio para la disociacin del cido actico: AcH Ac H + +(1) yeligiendolosestadosdereferenciayestadostipoadecuados,seobtienelasiguienteex-presin para la constante de disociacin: Ka aadH AcAcH=+ " "".(2) Cuando la concentracin de los solutos tiende a cero esta expresin se puede aproximar por:

Kcc=021(3) donde la concentracin del cido (c0) es directamente medible y el grado de disociacin est vinculado con la conductividad equivalente segn: ( ) s i i iF z c N N = = + =+ 20 0 (4) Elgradodedisociacinpuedeserobtenidodeestaltimaenformaaproximadasise consideralaconductividadequivalentedelosionesindependientedelaconcentracin,e idntica a su valor a dilucin infinita.- Asi, se determinar un grado de disociacin aproximado ( (( (a): ( ) ( ) asAc HN= +0+ (5) luego; para encontrar ( (( (a), se debe evaluar experimentalmente s. Adems, para este elec-trolito se tiene N0 = c0 Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de2000

Conductividad de Soluciones Electrolticas Pgina 2 de 6 Aspectos tericos relacionados con la determinacin experimental de s Ladeterminacinexperimentalde s serealizaatravsdelamedidadelaresistencia del electrolito en una celda de conductividad. Sin embargo no se conoce el vnculo entre am-bas variables. Dicho vnculo se obtiene resolviendo la ecuacin diferencial:

( )IAi x y zs= = , , ! (6) definiendo las condiciones de contorno en base a la geometra de la celda de conductividad.- Figura 1 Asimismosedebetenerpresentequelaresistenciasedefinecomolarelacinentrela diferencia de potencial entre dos superficies isopotenciales distintas dentro de una misma fa-se, y la corriente que circula por ellas. (Ver fig. 1) RV VI=2 1 (7) La resolucin de (6) y (7) permite arribar a una expresin general de la forma: R ksc=1(8) kc= constante de cuba donde el primer factor depende de la naturaleza del electrolito y su concentracin y el segun-do de aspectos geomtricos relacionados con la celda de conductividad.- En el caso de dos electrodos planos paralelos que ocupan completamente los lados en-frentados de un recipiente no conductor de seccin transversal uniforme: (fig.2) Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de2000

Conductividad de Soluciones Electrolticas Pgina 3 de 6 Figura 2 ksc=l(9) En el caso de dos electrodos cilndricos concntricos, con la solucin en el espacio anular comprendido entre ambas (fig. 3) Figura 3 krrHc=ln012(10) Determinacin de la constante de cuba: En el caso de las celdas convencionales que no tienen una geometra simple, se recurre a una calibracin mediante el uso de una solucin de conductividad conocida, evaluando ex-perimentalmente la constante de cuba.- Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de2000

Conductividad de Soluciones Electrolticas Pgina 4 de 6 3 - TCNICA OPERATORIA 3.1. Variacin de la conductividad con el volumen: Medir la conductividad de una solucin de AcH de concentracin 0,04 M, con distintos ni-veles de lquido en la celda. Conclusiones.- 3.2. Variacin con el lavado: Llenar la cuba con AcH 0,04 N, medir la conductividad, vaciar y llenar la cuba con agua destilada, medir la conductividad. Repetir el proceso hasta lectura constante. Conclusiones. 3.3 Determinacin de la constante de cuba: Preparar una solucin patrn de KCl de concentracin 0,1 M, y por dilucin de sta, una de concentracin 0,01 M. Llenar la cuba con esta solucin, medir la resistencia y calcular la constante de cuba, obteniendo los datos necesarios de bibliografa. Repetir la experiencia uti-lizando la solucin de mayor concentracin. Conclusiones.- 3.4. Determinacin de la conductividad especfica: Preparar 250 ml de AcH 0,04 N. Luego, por diluciones sucesivas, preparar 200 ml de so-luciones 0,02 N; 0,01 N; 0,005N y 0,0025 N.- Medirlaresistenciadecadaunadelassolucionescomenzandoporlamsdiluda. Calcular la conductividad especfica (ec. 8), el grado de disociacin (ec. 5) y la constante de disociacin aparente:

Kcc=021 Graficar: s = f(c0) s/N = f(c0) = f(c0) 'd cln K f ( c ) ln K 2A c = = (11) Esta ltima grfica permite obtener el valor de la constante de equilibrio con mayor preci-sin, ya que se utiliza la expresin de Debye - Hckel describir el coeficiente de actividad i-nico medio, quedando la expresin de la constante: K Kd c="2(12) EQUIPO UTILIZADO El pasaje de corriente desde los electrodos a la solucin causa reacciones qumicas que producencambiosenlacomposicindelasolucin,ademslospotencialesdeelectrodo pueden ser aumentados con la correspondiente introduccin de errores de medida (a menos quelapolarizacinseadespreciable).Paraevitarestosinconvenientesseusacorrienteal-terna.- En el Trabajo Prctico se usa un puente de conductividad Doran, que bsicamente con-siste en un puente Wheatstone que opera con una frecuencia de 1500 Hz. Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de2000

Conductividad de Soluciones Electrolticas Pgina 5 de 6 Las cubas utilizadas (Fig. 4) son de vidrio insoluble. Para trabajos de gran precisin con soluciones extremadamente diludas se pueden usar cubas de cuarzo.- Figura 4 CUESTIONARIO 1 - Deduzca la expresin de . 2 - Cmo calculara un valor de ms correcto? 3 - Cmo obtiene 0 00 0? 4-Obtengalaexpresindelaconstantedeequilibrioparaladisociacindelcidoactico, partiendo de la condicin general de equilibrio qumico, eligiendo los estados de referencia y estados tipo ms adecuados.- 5 - Grafique esquemticamente las curvas de titulacin de cido fuerte con base dbil, base fuerte con cido dbil, cido dbil con base dbil. Cundo tiene importancia este mtodo? 6 - Grafique esquemticamente s = f(c) y = f(c) para electrolitos fuertes y dbiles.- 7-Porqupuedeasegurarquemidesolamentelaresistenciadelelectrolitoeneltrabajo prctico? 8- Analice el circuito equivalente para la celda de conductividad: equivalente elctrico interfaseelectrodo-solucin Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de2000

Conductividad de Soluciones Electrolticas Pgina 6 de 6 BIBLIOGRAFA Prcticas de Fisicoqumica. A. Findlay, Editorial Mdico Quirrgica, Buenos Aires, 1955. Tratado de Fisicoqumica. S. Glasstone, Aguilar. Madrid, 1953. Curso de Qumica Fsica. Ya. Guerasimov y colaboradores, MIR, Mosc, 1977 The Principles of Electrochemistry. J. Reilly and W. Rae. Van Nostrand Experiments in Physical Chemistry. J. Wilson y otros, Pergamon Junio 6, 2000 Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000

Nmero de Transporte Pgina 1 de 6 FISICOQUIMICA Gua de Trabajos Prcticos NUMERO DE TRANSPORTE INTRODUCCIN Esencialmenteexistentresmtodospormediodeloscualessepuedendeterminarn-meros de transporte: a -Mtodo de Hittorf b -Mtodo del lmite mvil c -Medidas de FEM de pilas de concentracin En el presente T.P. se utilizar el mtodo de Hittorf para la determinacin del nmero de transporte del in Cu++ en una solucin de SO4Cu.- CONSIDERACIONES PREVIAS Determinarelnmerodetransportedeuninsignificapodercuantificarlacontribucin del mismo a la corriente total que circula a travs de una superficie de referencia, como conse-cuenciadelaexistenciadeungradientedepotencialelctrico,peroenausenciadeungra-dientedepotencialqumico. Entonces el problema radica en el diseo de un dispositivo en el cual se pueda verificar este fenmeno y que a su vez permita la determinacin cuantitativa del nmero de transporte.- Parageneraruncampoelctricodentro de un electrolito, se colocarn dos electrodos y se aplicar entre ellos una diferencia de potencial. Si los electrodos son, como en este caso, de Cu y el electrolito es CuSO4, se producirn las siguientes reacciones de electrodo como conse-cuencia de la diferencia de potencial aplicada: Ctodo:Cu 2 e Cu0 ++ + Anodo: Cu Cu 2 e0 +++ Esto implicar el consumo (ctodo) y la produccin (nodo) de Cu++, con lo cual se dar origen a un gradiente de concentracin en las proximidades de los electrodos que en principio seraunobstculoparaladeterminacinquesepretendehacer.Sinembargoresultartil, como se muestra a continuacin: DESCRIPCION DEL METODO ElmtododeHittorfconsisteenutilizarunaceldadeelectrlisisenlaquelaszonas andicas y catdicas estn separadas por una regin central en la que, si bien existe gradiente de potencial elctrico, el gradiente de potencial qumico es nulo. Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000

Nmero de Transporte Pgina 2 de 6 Esquemticamente: Fig. 1:Variacin de potencial y concentracin en la celda de electrlisis Por lo tanto, en este mtodo se aprovechan las tres regiones: la central; que cumple con las condiciones de la definicin de nmero de transporte; y las regiones prximas a los electro-dos (nodo y ctodo) que permiten evaluar las cantidades acumuladas, mediante las cuales se acceder al valor del nmero de transporte.- Balance msico: cuando haya circulado por la celda de electrlisis una cantidad de car-gaelctricaequivalentea1Faraday(96.484culombios=cargade1moldeelectrones= transformacin de un equivalente de sustancia), se cumplir el siguiente balance msico en los tres compartimientos: Regin andica Reaccin qumica: + 1 eq. de Cu++ por disolucin Migracin: - t + eq. de Cu++ + t - eq. SO4-2 Regin catdica: Reaccin qumica: - 1 eq. de Cu++ por deposicin Migracin: + t+ eq. de Cu++ - t - eq. de SO4-2 Ganancia neta de electrolito: t - eq. de SO4Cu Prdida neta de electrolito: t - eq. de SO4Cu grad0grad0 grad 0grad= 0 grad 0grad0 CuSO4--++ CuSO4--++ Cu Cu0++ Cu Cu++ 0Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000

Nmero de Transporte Pgina 3 de 6 Regin central: no hay prdida ni ganancia neta de electrolito Para cualquiera de las dos regiones; andica o catdica; cuando haya circulado una can-tidad de carga elctrica igual a Q culombios, se cumplir: 96.484 C - - - - - - - -t - eq. SO4Cu Q C - - - - - - - - eq. SO4Cu Porlotanto,sedeberdeterminarlacantidaddecargaelctricacirculadadurantela electrlisisylosequivalentesdeSO4Cuinvolucrados,ganadosoperdidossegnsetratedel compartimiento andico o catdico repectivamente.- ESQUEMA DEL EQUIPO A UTILIZAR

Fig. 2: Aparato de Hittorf DETERMINACION DE Eq: debido a que no es posible conocer con precisin el volumen de solucinquecontienecadaregindelaparatodeHittorf;sedebesuponerqueelaguano Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000

Nmero de Transporte Pgina 4 de 6 participadelprocesomigracional,yporlotantosucantidadpermanececonstantedurantela electrlisis.- Esta suposicinpermitir; pesando el compartimiento andico despus de la electrlisis y determinando la cantidad de SO4Cu que contiene; calcular la cantidad de agua. Conocida la masa de SO4Cu que contiene la solucin original, se podr determinar la variacin de la masa de SO4Cu, y por lo tanto el Eq.- TCNICA OPERATORIA LavarconaguadestiladayluegoconsolucindesulfatodecobreelaparatodeHit-torf. LLenar el equipo con la solucin cuidando que no queden burbujas de aire sobre los elec-trodos ni en las paredes. Llenar la bureta y el manmetro del culombmetro con agua destilada. Verificar el cierre perfecto de los tapones del mismo. Conectar los electrodos del culombmetro directamente a la fuente de corriente continua y hacer circular una corriente de 10 mA durante 5minutos.Unavezsaturadaelaguaconlosgasesquesedesprenden,conectarconvenien-tementeelequipocompleto.Realizarlaelectrlisishaciendocircularunacorrientede10mA durante aproximadamente 45 minutos. A medida que las ramas del manmetro se desnivelan, retirar agua de la bureta de modo de mantener la presin constante. recoger el agua evacuada en un vaso de precipitados limpio y seco, previamente tarado.- Una vez terminada la electrlisis, desconectar y vaciar primero la zona intermedia. Reco-gerlasolucindelcompartimientoandicoenunvasodeprecipitadoslimpioyseco,previa-mente tarado.Procedimiento:a - Tomar la totalidad de la solucin contenida en el compartimiento andico luego de la electrlisis y pesarla. Dilurla hasta una concentracin adecuada para la titulacin complejom-trica del Cu++ . Titular con EDTA 0,05 M. b - Realizar el mismo procedimiento con una cantidad similar de solucin original.- Obtener R=masa de SO4Cu / masa de H2O c - De la titulacin del punto (a) obtener: masa de SO4Cu despus de la electrlisis (md) y masa de agua del compartimiento andico (Wa). La masa de SO4Cu que haba originalmente en el compartimiento andico (mi) ser entonces:

m R Wi a= ., y Eq: Eqm mPed iSO Cu=4 Determinacin de Q: Para determinar la cantidad de electricidad que ha circulado se utilizar un culombme-tro, conectado en serie con el aparato de Hittorf. Los ms comunes son los de cobre, de pla-taydegasdetonante. Se utilizar este ltimo, dado la sencillez de su manejo y la exactitud de las medidas. El detalle de su construccin se puede apreciar en la Fig.3 Sufuncionamientosebasaenladeterminacindelvolumendegasproducidoporla electrlisis del agua. Consta de una celda con electrodos de platino y solucin de dicromato de potasio, la que est conectada a una bureta y un manmetro. La bureta se va descargando de Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000

Nmero de Transporte Pgina 5 de 6 forma tal de mantener la presin en el culombmetro igual a la atmofrica. Una vez terminada laexperiencia,sedeterminaelvolumendeaguarecogido,queserigualalvolumendegas generado.- Por otra parte, un culombio produce 0.174 ml de gas en condiciones normales de presin y temperatura (T= 0 C y P= 1 atm). Por lo tanto, deber corregirse el volumen obtenido llevn-doloacondicionesnormalesyademstenerencuentalacorreccindelapresinporlain-fluenciadelapresindevapordelaguacontenidaenelculombmetro,segnlatemperatura ambiente. La determinacin del volumen de agua se har por pesada.-

Fig. 3: Culombmetro de gas detonante Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000

Nmero de Transporte Pgina 6 de 6 CUESTIONARIO 1) Definicin de nmero de transporte. Dependencia con la concentracin.- 2) Qu limitaciones tienen las siguientes expresiones: tNNjj jj j= tj =1 tjjj= 3) Cules son las posibles causas de error en la determinacin del nmero de transporte por el mtodo de Hittorf 4) Por este mtodo puede llegar a calcularse un nmero de transporte negativo?. Qu signi-ficado fsico tendr una respuesta afirmativa?.- 5) Describa el mtodo del lmite mvil BIBLIOGRAFA - Prcticas de Fisicoqumica. A. Findlay y J.A. Kitchener, Editorial Mdico Quirrgica, Buenos Aires, 1955. Junio 6, 2000 Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000

PilasPgina 1 de 5 FISICOQUIMICA Gua de Trabajos Prcticos PILAS INTRODUCCIN Una reaccin redox comn, que se realiza en forma espontnea, consta de un proceso de oxidacinyunodereduccinenloscualeslatransferenciadeelectronesNOES CONTROLABLE, o sea que dicha transferencia se realiza dentro de la solucin (interna).- Siestemismoprocesoserealizaseparandolaoxidacindelareduccinmedianteel suministro o eliminacin de electrones por fuera de la solucin, la reaccin pasar a ser con-trolable y a este sistema se lo denomina celda electroqumica.- Lasceldaselectroqumicassondispositivosqueseutilizanparatransformarenerga qumica en elctrica, o para producir sustancias. Elprocesoinvolucradopuede ser una reaccin qumica ordinaria, la transferencia de una especie qumica de un nivel de concentracin a otro, etc. El requisito esencial es que debe ser posible realizarlo como resultante de un proceso de oxidacin y otro de reduccin, cada uno de los cuales ocurre separadamente en un electrodo apropiado.- Deladefinicindadaanteriormentesedesprendequeelprocesoquetienelugarenuna celdaelectroqumicaestermodinmicamenteirreversible.Paraquepuedanaplicarseal mismo los conceptos de la Termodinmica clsica se debe lograr que las celdas electroqumi-cas sean capaces de actuar en forma reversible, para lo cual es indispensable que el proceso sea infinitamente lento. Lo que se hace es medir la diferencia de potencial entre los electro-dos de la celda electroqumica por el mtodo potenciomtrico. ste permite reducir la corrien-te que circula por la celda electroqumica hasta un nivel para el cual se logre una aproximacin adecuadaalcomportamientoreversible(conceptodereversibilidadtermodinmica).Enestas condiciones, la celda electroqumica se denomina pila.- El sistema puede representarse de la siguiente forma: Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000

PilasPgina 2 de 5 DEFINICIN Y TIPO DE ELECTRODOS Sedenominaelectrodoosemipilaalconjuntoformadoporunconductoryunaespecie qumica en sus estados oxidado y reducido.- Segnlascaractersticasdelelectrodoencuantoalarelacinconductor-electrolito,se pueden clasificar en tres grupos: a) Conductor metlico en contacto con una solucin de una de sus sales totalmente solu-ble. El conductor constituye la especie qumica reducida. Ejemplo: Zn0/Zn++ Zn(s)Zn 2e + ++ b) Conductor (metlico o no) en contacto con las especies qumicas oxidada y reducida.Observar que el conductor no interviene en la reaccin redox. Ejemplo: Fe++/Fe+++ con conductor de platino Fe Fe e+ ++ + ++ c) Conductor de un metal A en contacto con una sal poco soluble (XA) y con una solucin de una sal soluble del mismo anin (XB) Ejemplo: Ag, AgCl/KCl Ag Cl AgCl e0+ + CLASIFICACIN DE PILAS En las pilas qumicas se produce una reaccin qumica neta. En las pilas de concentracin, ambas semipilas son iguales pero con diferente concentra-cindelmaterialdeelectrodoodelasolucinelectroltica.Comoconsecuenciadelfunciona-miento de la pila, se produce una variacin en dichas concentraciones.- En el caso en que exista un potencial de contacto lquido en la interfase entre las dos solu-cioneselectrolticas,setendrunapilacontransporte,encasocontrario,serunapilasin transporte.- POTENCIAL DE UNA PILA La condicin de equilibrio electroqumico a T y P constantes puede escribirse: G We+ = 0 El trabajo elctrico puede evaluarse en base a a la carga transportada por los electrones y el potencial elctrico de equilibrio W z FE z FEe erede red eoxe ox= + .... Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000

PilasPgina 3 de 5 dondeze=-1y eserpositivoparalareaccindeoxidacinynegativoparaladere-duccin. Considerando un nmero n de electrones intercambiados y reemplazando se tiene: ( ) G nF E E nFEred ox p= = . . En el estado tipo: ( ) G nF E E nFEred oxop0 0 0= = . . Reemplazando en la isoterma de reaccin: G G RT J = +0ln se arriba a la ecuacin de Nernst:

E ERTnFJ = 0ln Aplicando esta ecuacin se puede obtener el potencial de equilibrio del electrodo o se-mipila, si se construye la pila con el electrodo citado y el electrodo normal de hidrgeno.- TIPOS DE UNIN DE ELECTRODOS. NOMENCLATURA La unin de los dos electrodos que conforman la pila se puede realizar de dos maneras di-ferentes: a) mediante un conductor de primera especie (metlico) En este caso existe flujo de electrones a travs de la unin.- b) Mediante un conductor de segunda especie (electrolito). Aqu hay un flujo de iones.- Si se utiliza el caso a) se obtienen pilas sin transporte y sin potencial de contacto liqui-do (al colocar dos elementos o sustancias distintas en contacto entre s, aparece una diferen-ciadepotencial,queparaelcasoenquesetengandossolucionesdiferentessedenomina potencial de contacto lquido).- Siseutilizaelcasob)siempreaparecerelpotencialdecontactolquido,elquepuede hacerse despreciable mediante un puente salino formado por una solucin concentrada de una sal cuyos iones tengan aproximadamente igual movilidad, como por ejemplo cloruro de pota-sio o nitrato de amonio. En este caso se tendr una pila sin transporte.- En el caso en que los dos electrodos estn separados por una membrana permeable, que permite el paso de materia, el potencial de contacto lquido adquiere un valor considerable. En este caso se tendr una pila con transporte.- Nomenclatura: - nica linea vertical: representa la interfase slido-lquido entre un conductor (general-mente metlico) y una solucin.- Ejemplo: Zn/SO4Zn (m1) - Lnea vertical doble: representa la unin entre dos soluciones mediante un puente sali-no. Ejemplo: Zn/SO4Zn (m1) // SO4Cu (m2) / Cu(pila qumica sin transporte) Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000

PilasPgina 4 de 5 - Lnea vertical punteada: representa la unin entre dos soluciones mediante una mem-brana permeable. Ejemplo: H2/HCl (m1) HCl(m2)/H2 (pila de concentracin con transporte) - En los casos en que exista un conductor inerte, ste se antepone al par redox, y de exis-tir un gas se coloca a continuacin la presin correspondiente. Ejemplo:Pt,H2(1 atm)/HCl (m1)..... - En el caso de un electrodo formado por un metal (A) en contacto con una sal poco solu-ble (XA) y con una solucin de una sal soluble del mismo anin (XB), la nomenclatura a utilizar es la siguiente: A,XA/XB(m1)... Ejemplo:Ag,AgCl/KCl (m1) Hg,Hg2Cl2/KCl (m1) Convencin:seescribirnlaspilasdeformatalqueelelectrododelaizquierdarepresente la oxidacin (nodo) y el de la derecharepresente la reduccin (ctodo).- EXPERIENCIAS Semedirnlospotencialesdelosdistintoselectrodosrespectodeunocualquierade ellos.- Conestosdatosseconstruirunatabladepotencialesdeoxidacinoreduccincon respecto al electrodo elegido.- Luego, por combinacin de electrodos, se obtendrn pilas cuya FEM se comparar con la calculada a partir de la tabla anterior.- I. PILAS QUMICAS Para los siguientes electrodos: 1 - Hg,Hg2Cl2/KCl (sat) 2 - Ag,AgCl/KCl (1m) 3 - Hg,HgSO4/H2SO4 (1m) 4 - Hg,HgO/NaOH (1m) 5 - Cu/CuSO4 (sat) 6 - Pt/FeSO4 (0,1m), Fe2(SO4)3 (0,1m) a) Plantear la expresin desarrollada del potencial de electrodo, adoptando los estados de refe-rencia, escalas de concentraciones y especificando el estado tipo que corresponda para ca-da una de las especies que intervienen.- b) Escribir todas las pilas qumicas que se puedan armar con ellos.- c) Armar las pilas, utilizando una solucin de KCl saturada como puente salino. Medir su FEM.- ATENCIN: Tener en cuenta las siguientes recomendaciones: - Enjuagar con piseta los electrodos despus de retirarlos del recipiente donde se encuentran y antes de volver a colocarlos en los mismos.- -LeerlaFEMcuandostaadquieraunvaloraproximadamenteconstante,peronodemorar ms de 2 minutos, pues de lo contrario podran mezclarse las soluciones de los electrodos.- Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000

PilasPgina 5 de 5 II. PILAS DE CONCENTRACIN DE ELECTROLITO II.A.Sin Transporte Para la siguiente pila: Pt,H2 (1 atm)/HCl (0,01m)/AgCl,Ag,AgCl/HCl (0,07m)/H2 (1 atm),Pt a) Plantear las semirreacciones. Deducir la ecuacin de Nernst correspondiente.- b)MedirlaFEM.Cadaunadelasceldaselectroqumicasqumicasqueformanestapilade concentracin ya estn armadas. Slo se deber proceder a unir los electrodos de Ag,AgCl entre s.- II.B. Con Transporte Para la siguiente pila: Pt,H2 (1 atm)/HCl (0,01m)HCl (0,07m)/H2 (1 atm), Pt a) Plantear las semirreacciones. Deducir la ecuacin de Nernst correspondiente.- b) Medir la FEM. Para ello, colocar uno de los electrodos en el recipiente que contiene al otro. Una vez realizada la medida, volver inmediatamente los electrodos a su lugar,- III. APLICACIONES DE LA MEDICION DE FEM DE PILAS III.A.Determinacin aproximada del nmero de transporte: Determinar el nmero de transporte de los iones H+ y Cl- a partir de los resultados obtenidos en el tem II.- III.B.Determinacin de E0 y con una pila qumica. Para la siguiente pila: Pt,H2 (1 atm)/HCl (m)/AgCl/Ag donde m=0,01m; 0,03m; 0,07m a) Plantear las semirreacciones. Deducir la ecuacin de Nernst correspondiente. b) Medir las FEM c) Determinar E0 a partir de las medidas de FEM d) Calcular para m=0,07 III.C. Determinacin de con una pila de concentracin sin transporte. a) Medir la FEM de la pila II.A. reemplazando la concentracin 0,01 m por 0,03 m.- b) Utilizando ambos valores de FEM, calcular para m=0,07 Bibliografa Palmer W.G., Quimica Fsica Experimental, Bs. As. EUDEBA, 1966.- Findlay,A.,PrcticasdeFisicoqumica,Bs.As.EditorialMdico-Quirrgica,Octavaedi-cin, 1955.- Junio 6, 2000 Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000

Determinacin del Kps de AgCl Pgina 1 de 3 FISICOQUIMICA Gua de Trabajos Prcticos DETERMINACION DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD DEL AgCl POR MEDICIONES DE FEM CONCEPTOS TEORICOS Hay dos tipos de juntas lquidas que se encuentran comnmente en estudios electroqu-micos: homoinicas, formadas por yuxtaposicin de soluciones que difieren solamente en la concentracin de sus iones; y heteroinicas, que involucran diferentes especies inicas. Los potencialesdelasjuntasheteroinicasnoestnsujetosaunadefinicintermodinmica simple, lo cual lleva a la necesidad de su eliminacin en tales clculos. Esta eliminacin se ha intentadopormtodosmatemticosyfsicos,perosiempreinvolucraalgunahiptesisextra-termodinmica.El mtodo descripto en este trabajo prctico involucra el estudio de celdas que contienen soluciones de concentracin variable de iones distintos, lo cual da lugar a potenciales de junta lquida,peromantenidosafuerzainicaconstanteporlapresenciade un electrolito adicional quenotomaparteen las reacciones de los electrodos. La extrapolacin a concentracin ten-diendo a cero de los iones distintos elimina los potenciales de junta lquida. El efecto del elec-trolitoinertesepuedeeliminarporlasubsiguienteextrapolacinafuerzainicatendiendoa cero. Este mtodo se aplicar paradeterminar el valor de Kps del AgCl, para lo cual se cons-truir la siguiente pila: La concentracin inica total en cada solucin es m, pero una fraccin, x, de sta se compone de Cl -, en el compartimiento de la izquierda, y Ag+, en el compartimiento de la dere-cha La expresin de la FEM ser: E ERTFaajAg s xmAg soo= ++++ln( )( )'' (1) donde Ej es la suma de todos los potenciales de junta lquida (desconocidos) El producto de solubilidad: Kp a asAg Cl=+ 0 0 ' '(2) se puede utilizar para eliminar la concentracin de la Ag+ en el compartimiento de la izquierda, dando lugar a: Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000

Determinacin del Kps de AgCl Pgina 2 de 3 E a a Kp EAg s xm Cl s xms j = + + +k k log log( )'( )' 0 0 (3) dondek10T =1 98444. .- introduciendo los coeficientes de actividad, la (3) quedar: E s xm Kp Es s m j + = + +2 20k k k log( ) log log( )' (4) Como se trabajar en condiciones tales que: m y xm >> s, la ecuacin (4) se reduce a: E xm Kp Es m j = + 2 20k k k log( ) log log( )' (5) Los ltimos dos trminos de esta ecuacin no pueden ser definidos independientemente sloporlatermodinmica,locualconstituyelaprincipallimitacinparaelusodeceldascon juntas lquidas heteroinicas.- Del examen de la ecuacin (5), se muestra que si m se mantiene constante mientras se vara x, la extrapolacin a x=0 debera dar: E xm Kpxs mx = +2 2000k k k log( ) log log( )'(6) dado que Ej =0; ya que el nico electrolito presente sera KNO3 Conelfinde permitir una representacin grfica ms compacta de los resultados expe-rimentales, se agrega el trmino 2kA m a ambos lados de la ecuacin (6) E xm A mKp A mxs mx + = + +2 22 2000k kk k klog( )log log( )' (7) donde A es la constante de Debye-Hckel a la temperatura de la experiencia. Al trmino de la izquierda de la ecuacin (7) se lo denominar x0. Experimentalmenteseloobtienecalculandoparacadapuntodeunaexperienciaa m=cte, el valor de correspondiente y graficndolo en funcin de x. Si posteriormente se grafican los valores obtenidos de x0 para cada m y se extrapola a m=0, la ecuacin (7) queda: kxmsKp= 00log (8) TECNICA OPERATORIA La pila se construir con dos vasos de precipitados de 250 ml. En uno de ellos se colocarn 100 ml de KCl de molalidad m1 y 100 ml de NO3K m1. En otro vaso se tendr 100 ml de AgNO3 m1 y 100 ml de KNO3 m1. Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000

Determinacin del Kps de AgCl Pgina 3 de 3 Los electrodos son de Ag recubiertos electrolticamente por una capa de AgCl. El circuito se cerrar por medio de un tubo de vidrio curvo, lleno con solucin de KNO3 m1 .- Para hacer variar x se proceder de la siguiente manera: 1 - Al mezclar 100 ml de KCl m1 con 100 ml de KNO3 m1 se obtienen 200 ml de solucin con una concentracin xm1 de KCl y KNO3 donde x=0.5.- 2 - Se extraen 100 ml de esta solucin y se agregan 100 ml de KNO3 m1, obtenindose 200 ml de una solucin xm1 en KCl y (1-x)m1 en KNO3, donde x=0.25.- 3-Serepiteestaoperacindetalmaneradeobtenerahora200mldeunasolucindonde x=0.125.- 4 - Los pasos 1 a 3 se repiten para la solucin de AgNO3 y KNO3.- 5-PormediodeunpotencimetroountestersedeterminalaFEMparacadavalordex,y haciendo uso de la ecuacin (7) se calculan los distintos valores de x0 a m=m1.- 6 - Los pasos 1 a 5 se repiten para dos concentraciones ms: m2 y m3, obtenidas por dilucio-nes sucesivas de las soluciones originales.- 7 - Con los tres valores de x0 a m=m1, m=m2 y m=m3 se obtiene la grfica de

kxmsKp= 00log CUESTIONARIO 1 - Por qu se elimina el potencial de contacto lquido cuando se hace tender x a cero? 2 - El coeficiente de actividad 0', es funcin de x?. Justifique la respuesta.- 3 - Describa el principio de funcionamiento de un circuito potenciomtrico.- BIBLIOGRAFA - Harned y Owen The Physical Chemistry of Electrolytic Solutions - Benton Brooks Owen. Journal American Chemical Soc. 60, 2229 (1938) Junio 6, 2000 Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000 Tensin Superficial Pgina 1 de 3 FISICOQUIMICA Gua de Trabajos Prcticos TENSIN SUPERFICIAL INTRODUCCIN Las molculas que se encuentran en la superficie de un lquido son atradas hacia el seno del mismo por las molculas interiores. La fuerza resultante que acta en un plano tangente a la superficie, por unidad de longitud, se denomina tensin superficial.- Este fenmeno tiene importantes aplicaciones prcticas, como ser en el estudio de la qu-mica macromolecular, en la concentracin de metales por flotacin, en bacteriologa, etc.- Existen varios mtodos para medir tensin superficial, entre otros: a) Ascenso capilar b) Tamao de las gotas c) Presin de burbuja d) Desprendimiento del anillo En el presente Trabajo Prctico se utilizar el mtodo de desprendimiento del anillo.- Elmismoconsisteenmedirlafuerzanecesariaparadesprenderunanillohorizontalde alambredelasuperficiedellquido.Elequipomsutilizadoeslabalanzadetorsin(du Nouy). Tambin puede usarse una balanza analtica comn en la cual se reemplaza uno de los platosporelanillo.steesempujadohaciaarribaporelgirodelalambredetorsinoporel agregado de pesas.- Paraunsistemaidealizado,lafuerzanecesariapararomperlapelculalquida es igual a 4 R , donde R es el radio medio del anillo y la tensin superficial del lquido. La duplicacin delpermetro2 Rsedebeaquehaydoslneasdeseparacinentreellquidoyelalambre, unaenelexterioryotraenelinteriordelanillo.Estetratamientosecumpleparalquidosde ngulode contacto cero y para una situacin ideal en donde el anillo sostiene una capa ciln-drica de lquido antes de desprenderse.- Como la forma del lquido retenido influye en la fuerza necesaria para la ruptura, se debe utilizar un factor de correccin. ste se encuentra tabulado en funcin de las relaciones R3/V y R/r, donde V es el volumen de lquido retenido y r es el radio del alambre.- Entonces la tensin superficial estar dada por la ecuacin: Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000 Tensin Superficial Pgina 2 de 3 =PFR 4 donde: P = mg F = factor de correccin En este caso se utilizar un mtodo indirecto para la determinacin de la tensin superfi-cial, como es el trazado de una curva de calibrado que permita relacionar la tensin superficial de un lquido con la fuerza necesaria para desprender el anillo. PARTE EXPERIMENTAL A) Determinacin de la tensin superficial de sustancias puras Medirlatensinsuperficialdelquidostalescomo:aguadestilada,acetona,tetracloruro de carbono o soluciones de tensin superficial conocida. Las drogas debern ser de gran pure-za, puesto que la presencia de pequeas cantidades de impurezas puede modificar mucho la tensinsuperficial.Obtenerlosvalores de de las sustancias puras de la bibliografa. Trazar la curva versus ngulo de torsin medido. Esta curva servir posteriormente para determinar la tensin superficial de una sustancia incgnita, conocido el ngulo de torsin necesario para desprender el anillo.- Antesderealizarcadamedicin,lavarelanilloconsolucinsulfocrmica,enjuagarcon agua destilada, secar con papel de filtro y enjuagar con el lquido a utilizar. El recipiente en el que se coloca la sustancia tambin debe ser enjuagado debidamente con dicha sustancia.- B) Determinacin de la influencia de la longitud de la cadena sobre la actividad su-perficial de los alcoholes alifticos Las soluciones acuosas de muchas sustancias, an cuando sean bastante diludas, tienen tensionessuperficialesmuchomenoresquelacorrespondientealaguapura.Lassustancias queproducenesteefectosedenominantensoactivas.Losejemplosmscomunessonlos alcoholes superiores y los cidos grasos y sus sales: los jabones.- Enestassoluciones,lasmolculasdesolutoestnorientadasenlasuperficieconlaca-dena hidrocarbonada hacia el exterior y el grupo polar hacia el interior del lquido. Esto explica que la actividad superficial aumente rpidamente con el aumento del peso molecular, es decir con la longitud de la cadena.- Tambin existen sustancias que producen el efecto inverso, es decir que aumentan la ten-sin superficial del agua, es el caso de los electrolitos.- Tcnica operatoria Medir la tensin superficial de soluciones 0,2 M de los siguientes alcoholes: metanol, eta-nol, propanol, butanol y n-pentanol (alcohol amlico).- Representarlosresultadosenungrficodetensinsuperficialenfuncindelnmerode tomos de carbono.- Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000 Tensin Superficial Pgina 3 de 3 C) Variacin de la tensin superficial con la concentracin y clculo de la adsorcin relativa En las soluciones acuosas de sustancias tensoactivas, la concentracin en la superficie es mayor que en el interior de la solucin. Esto se debe a que la atraccin entre las molculas de solutoysolventeemenorquelaatraccindelasmolculasentres,porloqueelsolutoes expulsado hacia la superficie. El exceso de concentracin superficial o adsorcin puede cal-cularse mediante la ecuacin de Gibbs, la que para el caso de soluciones muy diludas toma la forma: 2122,= cRT cT Tcnica Operatoria Medirlatensinsuperficialdesolucionesdealcoholamlicodelassiguientesconcentra-ciones: 0,2 M; 0,1M; 0,05 M; 0,025 M y 0,0125 M.Representar los resultados en un grfico de tensin superficial en funcin de la concentra-cin.- Hallar el valor de la adsorcin relativa para las concentraciones 0,1 M y 0,025 M.- Lasmedicionesdebenrealizarsecomenzandoporlasolucinmsdiludahastalams concentrada y no en sentido inverso.- CUESTIONARIO 1) Describa el mtodo del ascenso capilar diferencial. Cul es su principal ventaja? 2)Qu aproximacin se hace cuando se calcula el factor de correccin para la determi-nacindelatensinsuperficialporelmtododeldesprendimientodelanilloatravsdeuna curva de calibrado vs. P para varios lquidos de diferente tensin superficial?.- 3) Enumere las operaciones que conozca en Ingeniera Qumica donde tengan importancia fundamental los fenmenos superficiales.- 4) Qu mtodo utilizara para determinar la tensin superficial lquido-lquido? 5) Analizar el fenmeno de condensacin y evaporacin de agua en un slido compuesto por capilares que tienen un dimetro uniforme.- Bibliografa Findlay A. Prcticas de Fisicoqumica, Ed. Mdico-Quirrgica, Bs. As., 1955.- Daniels, F. y otros, Curso de Fisicoqumica Experimental, McGraw Hill, 7 Edicin, 1972.- B.B. Freud and H.Z. Freud, J. Am. Chem. Soc., 52, 1772 (1930) Hodgman, Ch., Handbook of Chemistry and Physics Junio 6, 2000 Ingeniera Qumica - Guas de Trabajos Prcticos - Junio de 2000

AdsorcinPgina 1 de 1 FISICOQUIMICA Gua de Trabajos Prcticos ADSORCIN OBJETO DEL TRABAJO PRCTICO Obtencindelosparmetrosquecaracterizanlaisotermadeadsorcindecidoactico sobre carbn activado. Se utilizarn las ecuaciones de Freundlich y Langmuir, determinndo-seculdeellascorrelacionamejorlosdatosexperimentales.Sedeterminarqutipodead-sorcin se mide en el prctico.- TCNICA OPERATORIA Seprepararnsolucionesdecidoacticopordilucionessucesivasaconcentraciones aproximadas de 0.2; 0.1; 0.05; 0.025; 0.0125 M (200 ml de cada una). Luego se determinar la concentracin real de una de las muestras valorndola con NaOH 0.05 M, el que previamente debertitularseconbiftalatodepotasio.Sesupondrquenoseintroduceerrordurantelas operaciones de diluciones sucesivas. Se pesarn exactamente cinco muestras de carbn activado (aproximadamente de 1 gra-mo c/u) y se colocar cada una de ellas en un erlenmeyer de 250 ml.- En cada erlenmeyer se agregarn 50 ml de cada una de las soluciones de cido actico, y se agitarn frecuentemente durante 60 minutos. Transcurrido este lapso se filtrar cada mues-tra,comenzandoporlamsdiluda.UnvolumenconocidodelfiltradosetitularconNaOH 0.05 M.- Se construir luego una tabla donde conste: m = masa de carbn activado en gramos.- ci = concentracin inicial del adsorbato en moles/litro.- cf = concentracin final del adsorbato en moles/litro.- x = ci - cf

Luego se linealizarn las isotermas:

xmkcn=Freundlich

xmacbc=+ 1Langmuir y se determinar cul es la ecuacin que mejor ajusta los datos experimentales.- BIBLIOGRAFA Findlay, A., Prcticas de Fisicoqumica, De. Mdico-Quirrgica, Bs. As., 1955 Daniels,Fyotros,CursodeFisicoqumicaExperimental,Ed.McGraw-Hill,7Edicin, 1972.- Apuntes de Ctedra Junio 6, 2000 Ingeniera Qumica - Guas de Problemas - Junio de 2000 Termodinmica QumicaPgina 1 de 29 FISICOQUIMICA PROBLEMAS PARAINGENIERIA QUIMICA CONTENIDO TERMODINMICA QUMICA TQ1: Equilibrio homogneo gaseoso. TQ2: Equilibrio heterogneo gas-slido. TQ3: Equilibrio entre fases. Determinacin de coeficientes de actividad de fases condensadas. TQ4: Equilibrio fisicoqumico. Ingeniera Qumica - Guas de Problemas - Junio de 2000 Termodinmica QumicaPgina 2 de 29 TQ1.1 Dadas las siguientes reacciones en fase gaseosa: O CH H CO2 2 + OH CH H 2 CO3 2 + O H CH H 3 CO2 4 2+ + 1) Determinar cul de ellas es la ms importante desde el punto de vista termodinmico a 600 K y 150 atm. 2)Utilizandouncatalizadoradecuadoseproduceenformasignificativaslolasegunda reaccin.Teniendoencuentaquelosreactivosentranenproporcionesestequiomtricas (respectoadichasegundareaccin)alaTyPdeltemanterior,calcularlatemperaturade reaccin adiabtica y la conversin de equilibrio. DATOS: CH3OH (g)Cp = 4,55+0,02186 T CH2O (g) Cp = 5,447+0,009739 T TQ1.2 Se desea producir hidrgeno a partir de gas natural y sulfuro de hidrgeno. Sabiendo que las reacciones ms importantes son: ) g ( 2 ) g ( 2 ) g ( 2 ) g ( 4CS H 4 SH 2 CH + + ) g ( 2 ) g ( 2 ) g ( 2S H 2 SH 2 + a)DeterminelacomposicindeequilibriocuandosemezclanCH4ySH2enproporcin estequiomtrica (respecto a la primer reaccin) y se calienta a 1000 K a 0,45 atm de presin. b) Se sospecha que se puede producir la deposicin de carbn segn: ( ) ) g ( 2 s ) g ( 4H 2 C CH + Sabiendoqueparadichareaccin: ( ) K T468073 , 5 Kp ln ,determinesitalprocesoes posible. De ocurrir, qu se debera hacer para conocer la composicin del sistema? Ingeniera Qumica - Guas de Problemas - Junio de 2000 Termodinmica QumicaPgina 3 de 29 TQ1.3 En un recipiente como el de la figura se coloca inicialmente n-hexano (1) e hidrgeno (2) en el compartimento A a 700 K: (A) (B) pared permeable al H2 Las reacciones que ocurren son (fase gas): 2H hexeno 1 hexano n + K1 penteno 1 metil 2 hexeno 1 K2 Calcular las composiciones de equilibrio en las siguientes situaciones: a) El compartimento (B) se encuentra inicialmente evacuado. b) Idem a a), pero se extrae continuamente el H2 de (B). c) En (B) hay inicialmente 1 mol de N2. DATOS: n1 = 1 molVA = 10 lt n2 = 0,05 mol VB = 30 lt a 298 K: (Kcal/mol)n-hexano1-hexeno2-metil-1-penteno H-39,96-9,96-12,49 G-0,0620,9018,55 Suponer Cp = 0 para ambas reacciones. TQ 1.4 CuandosemezclanH2(g)yCO(g)enproporcionesestequiomtricassobreuncatalizador apropiado, se producen las siguientes reacciones: ) g ( 3 ) g ( 2 ) g (OH CH H 2 CO + (I) ) g ( 2 ) g ( 2 3 ) g ( 2 ) g (O H OH CH CH H 4 CO 2 + +(II) Suponiendo comportamiento perfecto de los gases y sabiendo que en el estado inicial slo hay CO(g) e H2(g), calcular: Ingeniera Qumica - Guas de Problemas - Junio de 2000 Termodinmica QumicaPgina 4 de 29 1)A qu temperatura se hace mxima la relacin: equilibrio el en etanol de moles equilibrio el en metanol de moles r 2) El valor de r a esa temperatura y la composicin de equilibrio.

3) El valor de r cuando en el equilibrio hay un 20% (en moles) de gases inertes, si la reaccin se lleva a cabo: a) A temperatura mxima y presin total constante. b) A temperatura mxima y volumen constante. TQ 1.5 En un reactor se producen en forma adiabtica las siguientes reacciones en fase gaseosa: A B CE B D+ + KpKp12120

El valor de la constante de equilibrio para la segunda reaccin (Kp2=120) es para la temperatura final que se alcanza en el reactor. Las relaciones del nmero de moles iniciales de A y E con respecto a B son, respectivamente: nnnnABEB00000 8 0 8 . . Cuando ambas reacciones llegan al equilibrio a la temperatura final alcanzada en el reactor, el nmero de moles de A y E que an permanecen sin reaccionar, son iguales respectivamente al 50% y al 30% del nmero de moles de B que haba inicialmente. El nmero de moles totales en el equilibrio es 18. CALCULAR: a) El valor de Kp1 a la temperatura final alcanzada en el reactor. b) Los valores deg10 yg20 a dicha temperatura. DATOS: K) 298(amolcal18000 hmolcal22000 hmol . KcalT 10 2 , 6 8 , 4 cmol . KcalT 10 2 , 3 4 , 6 c mol . KcalT 10 4 , 10 2 , 7 cmol . Kcal10 c mol . KcalT 10 , 5 5 , 8 c0) 2 ( r0) 1 ( r3pE3pD3pCpB3pA + + + + Temperatura inicial en el reactor: 57 C. Ingeniera Qumica - Guas de Problemas - Junio de 2000 Termodinmica QumicaPgina 5 de 29 TQ 2.1 SequemaSZn(s)conlacantidaddeoxgenoestequiomtricamsun10%deexcesoque proviene de una corriente de aire seco, a 1 atmy 25C.Las reacciones posibles son: Se desea saber: a) Si se produce ZnSO4 (s) a 1700 K y 1 atm. b) La composicin de los gases de salida del reactor a 1700 K y 1 atm. c) La cantidad de calor a extraer o entregar para que latemperatura de los productos de salida sea 1700 K. DATO: ]]]

+ mol.Kcal T 10 . 82 , 28 T 10 . 31 , 36 603 , 3 c2 6 - 3 -) SO ( p) g ( 3 TQ 2.2 Se mezclan iodo e hidrgeno en proporcin estequiomtrica a 1 atm y 473 K, establecindose el siguiente equilibrio:

(g) 2(g) 2(g)2HI H I + a) Determine la composicin del sistema. b) Determine la composicin del sistema luego de que se enfra a 50C a presin constante. DATOS: Para la reaccin: I H HIs g g 2 202 36562700( ) ( ) ( ); + Gcal / molHcal / molcr(25 C, 1atm)0r(25 C, 1 atm)p ln ( ) ,( )ln ( ) ,( )( )( )P mmHgT KP mmHgT KIIls220018 020523424 3337673 Punto triple del I2 : P = 90,1 mmHgT = 114,15 C. NOTA: resolver el problema haciendo uso solamente de los datos del enunciado. Construir el diagrama P-T para ubicarse mejor. 1-K2- 3- Gcal / mol1700 K1700 K0ZnS O ZnO SOSO O SOZnO SO ZnSOs g s gg g gs g s( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )+ + + + 32101249002 2102 2 33 4Ingeniera Qumica - Guas de Problemas - Junio de 2000 Termodinmica QumicaPgina 6 de 29 TQ 2.3 Una mezcla de CO2(g), H2(g) y C(s) se mantiene a 951,5 K y 1 atmsfera de presin. La relacin molar de CO2 e H2 inicialmente es de nnCOH22002 . Las reacciones ms importantes que se producen son: ) g ( 2 ) g ( ) g ( 2 ) g ( 2) g ( ) s ( ) g ( 2O H CO H COCO 2 C CO+ + + a) Analizar la variancia del sistema. b) Calcular las presiones en el equilibrio de los gases presentes. c) Calcular la cantidad de calor que debe entregarse por mol de CO producido. TQ 2.4 Se hace pasar una masa de aire hmedo a travs de una trampa enfriada a -25 C y a 1 atm de presin, que retiene parte de la humedad debido al enfriamiento. Luego se transporta a un calefactorqueelevasutemperaturaa120C,mantenindoselasmismasproporcionesde agua-airedesalidadelatrampa.Deesteaire,seenvan1.000litrosaunrecipientede500 litros, que est conectado con una vlvula a otro que contiene una muestra de PO4H2Na a esa temperatura, y cuyo volumen es despreciable. Sabiendo que: C 120a 36,1 = KO H Na H O P Na H PO 2) g ( 2 ) s ( 2 2 7 2 ) s ( 2 4+ Determinar: a) Cul es la fraccin molar del agua en el aire a la salida de la trampa. b)Culeslafraccinmolardelaguaenelrecipienteluegodehaberalcanzadoelequilibrio, con la vlvula de conexin abierta. c) Cul es el nmero de moles de PO4H2Na descompuesto hasta el equilibrio. Suponer comportamiento ideal. DATOS: Hg mm 4,58P cal/mol 12400 l0) C 0 ( hielosubhielo Reactor Calefactor - 25 C 1 atm 500 lt H2O + aire 120 C 1000 lt Ingeniera Qumica - Guas de Problemas - Junio de 2000 Termodinmica QumicaPgina 7 de 29 TQ 2.5 1,5molesdeoxalatodecalcio(C2O4Ca)secolocan en un recipiente de 20 lt, calentndoselo hasta la temperatura de 1170,1 K. Las reacciones que se producen son: ) g ( 2 ) s ( ) s ( 3) g ( ) s ( 3 ) s ( 4 2CO OCa Ca COCO Ca CO Ca O C+ + Laprimerareaccinesttotalmentedesplazadahacialaderechaalatemperaturadela experiencia. 1)Determinar si a 1170,1 K aparecer C(s) como consecuencia de la reaccin: ) s ( ) g ( 2 ) g (C CO CO 2 + Encasoafirmativocalcularlaspresionesfinalesde CO(g), CO2(g), y los nmeros de moles de CO3Ca (s), CaO(s), y C(s). 2)ParaunsistemaformadoporC(s),CO(g),yCO2(g)alapresintotalde10atm,culesla mnima fracin molar de CO2 (g), que impedira la reaccin: K 1170,1 = TC CO CO 2) s ( ) g ( 2 ) g (+ A esta temperatura y presin suponer aplicable la ecuacin de los gases ideales. TQ 2.6 Un recipiente cerrado conteniendo una cantidad suficiente de ( )( )SO Fes 4 3 2 se calent a 953 K y se dej llegar el sistema al equilibrio. La presin total del sistema era de 0,333 atm. Teniendo en cuenta las siguientes reacciones que se pueden producir: ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )SO Fe Fe O SOSO SO OSO Fe SO SO Fe Os s gg g gs g g s4 3 2 2 3 33 21224 2 3 2 332 + + + + ( I ) ( II )( III ) 1)Calcularlaspresionesparcialesdelosgasespresentesenelequilibrioa953K considerandolasdosprimerasreacciones.EsposibleobtenerSO4Feapartirdelos productos de las primeras dos reacciones?. Qu dato o datos necesitara para calcular la cantidad de Fe2O3(s) aparecida y cmo lo hara suponiendo que los tenga?. 2)Siademsde( )( )SO Fes 4 3 2secolocatambinenelrecipienteSO4Feysellevaa953K, determinarlaspresionesparcialesylapresintotaldelosgasesenelequilibrio, considerando las tres reacciones mencionadas. Calcular la variancia del sistema. Ingeniera Qumica - Guas de Problemas - Junio de 2000 Termodinmica QumicaPgina 8 de 29 -TQ 3.1 Unamezcladegasquecontieneenvolumen10%den-butanoy90%den-pentanose encuentraa140Cy1atmdepresin.Lamismasecomprimeisotrmicamentehastaque aparece la primera gota y luego se contina comprimiendo hasta que queda una sola burbuja. Se desea saber: a) Presin y composicin de la primera gota. b) Presin y composicin de la ltima burbuja. NOTA:Suponer mezcla perfecta en la solucin lquida. DATOS:Sustancia Pvapor a 140C (atm) Tc (K)Pc (atm)vol (cm3/g) n-butano29,756426,8364,23 n-pentano13,86470,2334,75 TQ 3.2DETERMINACION DE COEFICIENTES DE ACTIVIDAD ERSI ECUACION DE GIBBS-DHEM Ladependenciadelcoeficienteosmtico(121lnaxx ,1:agua,2:soluto)conla composicindesolucionesacuosasdesacarosayglicerolhansidodeterminadas experimentalmente a 25C: sac(25C) = 1 + 0,095 m2 + 0,0013 m22 glic(25C) = 1+22m 163 , 0 1m 0785 , 0+ a) A partir de la expresin del coeficiente osmtico derive la ecuacin que le permita calcular el coeficiente de actividad de la sacarosa en el ERSI, ECm (02 ). b)Determinelaconcentracindeglicerolqueseencuentraenequilibrioconunasolucinde sacarosa 2 molal, segn el siguiente esquema: H2O + sacH2O + glic T= 25C m = 2m = ? pH2O= ? Ingeniera Qumica - Guas de Problemas - Junio de 2000 Termodinmica QumicaPgina 9 de 29 c) Determine la presin parcial del agua en el sistema. RESULTADOS: a)ln o'2=0,19 m2+0,00195 m22b) mg=2,127c) pH2O=22,755 mm Hg TQ 3.3 EQUILIBRIO LIQUIDO-VAPOR REAL Se sabe que el sistema 1-propanol y agua presenta un azetropo trabajando a una temperatura de60C.Calculelacomposicindedichoazetropoylapresintotaldelsistema,sabiendo que el mismo es correlacionado por la ecuacin de Van Laar. RESULTADOS:x1-P=0,398xA=0,602PT=0,303atm TQ 3.4EQUILIBRIO LIQUIDO-VAPOR REAL Se dispone de los siguientes datos de equilibrio lquido-vapor para el sistema acetona-agua a 60C: xacetonapacetona (mmHg) 0,033190 0,117443 0,318588 0,554672 0,736711 1,000860 PoH2O = 149,4 mmHg T = 60 C a)Calcule la energa libre de exceso para cada uno de los valores de la tabla. b)Determine cul es la ecuacin semiemprica que mejor correlaciona los datos del sistema ycalcule los valores ms exactos de las constantes de dicha ecuacin. RESULTADOS: Constantes de Van Laar: A1=1,6125 A2=1,2917 TQ 3.5EQUILIBRIO LIQUIDO-VAPOR REAL A partir de los siguientes datos determine criteriosamente la ecuacin a utilizar para calcular la presindelsistemacompuestoporunamezclaequimolecularde2,2,4trimetilpentanoy benceno a 55C. Cul es dicha presin? DATOS: xB0,08190,21920,35840,38310,52560,84780,9872 Gex (cal/mol)20,048,670,372,384,153,55,7 RESULTADO:PT = 272,5 mmHg Ingeniera Qumica - Guas de Problemas - Junio de 2000 Termodinmica QumicaPgina 10 de 29 TQ 3.6EQUILIBRIO LIQUIDO-VAPOR REAL El sistema di-isopropileter y 2-propanol es correlacionado por la ecuacin de Margules de una constante,siendounasolucinregular.SabiendoqueaP=1atmyT=67,19Cla composicin es xE = 0,52, determinar: 1) El calor diferencial de disolucin a dilucin infinita del ter en el alcohol y del alcohol en ter. 2) El calor de mezcla para la fase lquida a 67,19C. 3) La constante de Henry del ter en funcin de la temperatura. DATO: Constantes de Antoine del ter: A = 6,9071 B = 1199,02 C = 230,31 RESULTADOS:1)qE=743 cal/mol 2)hm=185,45 cal/mol 3)KHE=P1o(T)eA/RT TQ 3.7EQUILIBRIO LIQUIDO-VAPOR REAL-DISTRIBUCION Unasolucindeuncidoorgnico(1)enagua(2)sesabequeescorrelacionadaporla ecuacindeMargulesde1constante(solucinregular).Paraelequilibriolquido-vaporse obtuvo: limPxmmHgXTT10117 9`,

.Paraunasolucindelcidoorgnico(1)enn-hexano(3)seconoceque:ge=260x1.x3 (cal/mol) Las soluciones de [c. orgnico-agua] y [c. orgnico-n-hexano] son inmiscibles entre s. En un recipiente se encuentran en equilibrio lq-vapor 2 fases lquidas, una de c. orgnico en agua, y la otra de c. orgnico en n-hexano, siendo: p1 = 3,1 mmHg. a) Calcular las composiciones de las 3 fases y la presin total. b) Calcular la constante de distribucin para: ) )hexano n aguaacido acidotomando: 1) ERSP, EC x 2) ERSI, EC x DATOS: p1 = 5 mmHg. T = 25C RESULTADOS: a)x1fase 1-2 = 0,606x1fase 1-3 = 0,57y1 = 0,035y2 = 0,11y3 = 0,854 b -1)KD=1 b - 2)KD = 0,736 TQ 3.8EQUILIBRIO LIQUIDO-VAPOR REAL-ECUACIONDE WILSON Una mezcla lquida de nitrometano (1) y tetracloruro de carbono (2), de composicin x1= 0,26 es descomprimida isotrmicamente a 50 C alcanzando la regin del equilibrio L-V. a) Determinar la presin y composicin de las fases cuando: nTL = nTV Ingeniera Qumica - Guas de Problemas - Junio de 2000 Termodinmica QumicaPgina 11 de 29 b)Determinarlapresinylacomposicindelasfasescuandoseevaporalaltimagotade lquido. DATOS: - Este sistema es correlacionado por la ecuacin de Wilson. - Constantes de Henry (a 50C):k1= 2,705 atm k2= 3,473 atm - P1 (50 C) = 0,1534 atm. TQ 3.9DETERMINACION DEL COEFICIENTE DE ACTIVIDAD Para el sistema etanol (1) - trietilamina (2) se dispone de los siguientes valores experimentales, determinados a 60 C y 1 atm: xLhm (cal/mol)ve (cm3/mol)se (cal/mol k) 0.20--1.100-0.6928 0.30-213.79-- 0.40--1.776-1.1142 0.50-291.97-- 0.60--1.901-1.1892 0.70-276.73-- Lasdesviacionesalcomportamientoperfectoparaamboscomponentesobedecenala expresin de Margules. En el rango de trabajo son vlidas las siguientes aproximaciones: 222220ATAPAT P CALCULAR:a) A1 y A2 a 60 C y 1 atmb) 1 y 2 a 50 C, 500 atm y X1= 0,5 TQ3.10EQUILIBRIOLQUIDO-VAPORIDEAL-LQUIDOSPARCIALMENTE MISCIBLES Estimar las composiciones y temperaturas de burbuja y de roco para una mezcla agua-ter de composicin global z = 0,877 a PT = 1,25 atm. Suponer comportamiento ideal de la fase lquida. T P=cte xE=00.877xE=1 Ingeniera Qumica - Guas de Problemas - Junio de 2000 Termodinmica QumicaPgina 12 de 29 DATOS: Temperaturas de eutcticos a diferentes presiones: Te (C)PT (atm) xE (fase rica en agua) FRA xE (fase rica en ter) FRE 341.0000.01230.9456 401.2500.01160.9416 501.7440.01030.9348 RESULTADOS: Punto de burbujaPunto de roco xEFRA xEFRE yET (C)xE yET (C) 0.01160.94160.945400.0070.87755 TQ 3.11EQUILIBRIO DE DISTRIBUCION Las soluciones de I2 en agua y en disulfuro de carbono cumplen con la siguiente ecuacin de correlacin: i I iex . x . A g2 i=agua (W) disulfuro de carbono (S) siendo Ai no funcin de la temperatura. a)CalcularlaconstantededistribucindelI2enWySa25CtomandocomoERSI,EC molaridad. b)Calcular la presin total y la composicin de las fases en el equilibrio cuando se colocan en un recipiente cerrado a 25C I2,W y S, sabiendo queHg mm 221 . 02 Ip . DATOS: - Solubilidad del I2 en agua a 25C:0,034 g/100 g agua. -Hg mm 205 . 1 ) C 25 ( fo 0I.) liq ( 2 . - Para soluciones de I2 en S se determin: xI2 hm (cal/mol) 5*10-40.522 7*10-40.731 1*10-31.044 4*10-34.159 1*10-210.336 1.2*10-212.377 - Parmetros de Antoine: CompuestoABC S6.851451122.50236.46 RESULTADOS:a)KD = 516b)PT = 373 mmHg xI2 = 1.81*10-5 xI2 = 3.57*10-2 Ingeniera Qumica - Guas de Problemas - Junio de 2000 Termodinmica QumicaPgina 13 de 29 TQ 3.12 EQUILIBRIO SOLIDO-LIQUIDO En el sistema ioduro de mercurio (1) - bromuro de mercurio (2), las soluciones slidas y lquidas son totalmente miscibles, observndose un punto de fusin mnimo a una temperatura de 213 C con una fraccin molar de ioduro de mercurio de 0.40. Determinar la temperatura y composicin de la fase lquida en equilibrio con una solucin slida que posee una composicin 10 % molar en I2Hg. DATOS:l1f = 4500 cal/mol l2f = 3960 cal/molT1 = 253 C T2 = 234 C Para la fase lquida utilizar la ecuacin de Margules de dos constantes. Para la fase slida utilizar la ecuacin de Margules de una constante: ln . ( ) 1 220847S Sx RESULTADOS: T = 222.4 C x1L = 0.149 TQ 3.13SISTEMA LQUIDO-VAPOR REAL-DISTRIBUCION Sedeseaalimentarunprocesoconunamezclagaseosadeetanol(1)-tolueno(2)de composiciny1=0,8;evaporandoenformacontinuaunasolucinlquidadelamisma composicin. y1= 0,8 B PROCESO A Etanol -Toluenox1 = 0,8 a) Calcular la temperatura y presin del equipo A al alcanzar el equilibrio lquido-vapor. b)UnadelascorrientesdelprocesoBtieneunacomposicinmolarglobalde40%deagua, 59%detoluenoy1%deetanolyunatemperaturade30C.Estimarlasconcentracionesde cada una de las fases presentes.Suposiciones: -Paratodaslassolucioneslquidas,esaplicablelaecuacindeVanLaar,pudiendo considerarsedespreciablelavariacindelasconstantesconlatemperatura(usarlas constantes de tabla). - El tolueno y el agua son inmiscibles entre s. - En el tem b, masa de vapor xMg > 0.78) est en equilibrio con una fase slida intermetlica de acuerdo con: K) (750 cal/mol 725 . 5958 GMgCu(s) Cu Mg 20(l) (l) + Determine la composicin de la fase lquida en equilibrio a 750 K, sabiendo que A = -2.6306 a esa temperatura. a800100090011001135 Cba 838 CFe Ingeniera Qumica - Guas de Problemas - Junio de 2000 Termodinmica QumicaPgina 26 de 29 c)Demuestreque Mg Mgh h q ) (0 noesfuncindelatemperaturaycalculeelvalordel mismo para xMg = 0.9 PA = 1.033 10-2 mm Hg TQ 4.10 REACCION QUMICA - SLIDO-LQUIDO A 1200 C y 1 atm se tienen los siguientes equilibrios: C CO CO 2C C Fe Fe(g) 2 (g)(l) (s)(l) (s)+ Se desea conocer: a) 0) ( sCpotencial qumico del C en la solucin slida en el estado tipo (ERSI - ECFM) b) Una expresin del tipoECFM) - (ERSP) ( ln) (Fe Fex fs c) El valor de la constante A de la siguiente expresin: 2) l ( Fe ) l ( CAx log d) La relacin: 0) s ( C0) l ( Cff DATOS:a T=1200 C peso en % W%) 3 W para (vlido xx6 . 6xxln a lnkcal/mol 06 . 13 gkcal/mol 3 . 12 g078 . 0x atm 44 . 176PP844 . 0 xCC) s ( Fe) s ( C) s ( Fe) s ( C 0C(s)0Fe(s)0Fe(l)C(s)CO2COFe(l)2 + Ingeniera Qumica - Guas de Problemas - Junio de 2000 Termodinmica QumicaPgina 27 de 29 Dato adicional:Diagrama Fe - C TQ 4.11REACCION QUMICA - LQUIDO-VAPOR - EQUILIBRIO OSMTICO En el sistema representado en la figura, el recipiente I se encuentra separado del recinto II por medio de una membrana permeable nicamente al agua. En el recipiente I se produce la reaccin: ) g ( 5 2 ) g ( 4 2 ) g ( 2OH H C H C O H +a)Calcular la presin necesaria a aplicar (P) para que en el recipiente I se cumpla: 3yy4 22H CO H b) Qu suceder con la relacin 4 22H CO Hyy si P es mayor que la calculada en el punto a)? DATOS: 0 q q93 . 0 x : II en agua del molar Fraccing/cm 5 . 13 g/cm 9848 . 0cm 30 h cm 50 h C 50 : a TemperaturO H en EtOH EtOH en O HO H3C) (50 Hg3C) (50 O H2 12 222 La solubilidad del etileno en la fase lquida es despreciable. Suponer cp de la reaccin como despreciable. austenita (solucin de C y Fe) 1200 C xFe = 1 xs xl L + austenita L T Ingeniera Qumica - Guas de Problemas - Junio de 2000 Termodinmica QumicaPgina 28 de 29 TQ 4.12 REACCION QUMICA - LQUIDO-VAPOR AlponerencontactoCH4conexcesodeO2,enpresenciadeuncatalizadoradecuado,se produce la siguiente reaccin en fase gaseosa a 50 C: 2 CH4 + 2 O2 HCOOCH3 + 2 H2O El sistema se encuentra en equilibrio lquido-vapor, siendo la presin total de 2 atm y la fraccin molar del O2 en fase gaseosa (yO2eq) igual a 0,85. a)Calcular las constant