Tema13_IIBFQ04anexo

7/17/2019 Tema13_IIBFQ04anexo

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Anexo Tema13 1

04/04/2005 Bases Físicas y Químicas del Medio

Ambiente. Anexo Tema 13

1



2

Predicción de la presión de vapor de disoluciones ideales.

Las presiones de vapor de benceno y tolueno puros a 25ºC son 95.1 y

28.4 mm Hg.

Se prepara una disolución en la que las fracc iones molares de benceno y

tolueno son ambas 0.5.

a) ¿Cuáles son las presiones del benceno y tolueno sobre esta

disolución?

b) ¿Cuál es la presión de vapor total?

c) ¿Cuál es la composición del vapor en equilibrio con la disolución

benceno-tolueno?



3

a) ¿Cuáles son las presiones del benceno y tolueno sobre esta disolución?

PA = xA PºA

Pbenceno = xbenceno* Pºbenceno = 0.5 * 95.1 = 47.6 mm Hg

Ptolueno = xtolueno* Pºtolueno = 0.5 * 28.4 = 14.2 mm Hg

b) ¿Cuál es la presión de vapor total? PT = Pbenceno + Ptolueno

PT = 47.6 + 14.2 = 61.8 mmHg

c) ¿Cuál es la composición del vapor en equilibrio con la disolución benceno-tolueno?

Pbenceno = xbenceno * Pºtotal

Xbenceno =47.6

61.8= 0.77 Xtolueno =

14.2

61.8= 0.23

Ptolueno = xtolueno* Pºtotal



4

DIAGRAMAS PRESIÓN-COMPOSICIÓN

Diagramas líquido-vapor. Disoluciones ideales

PºV (benceno puro) = 95.1 mm HgPºV (tolueno puro) = 28.4 mm Hg

Tolueno Benceno

(Presiónmm

Hg)

95.1

28.4

Composición de la disolución (x)



5

PºV (benceno puro) = 95.1 mm HgPºV (tolueno puro) = 28.4 mm Hg

(Presiónmm

Hg)

95.1

Benceno0 1

La línea roja ( )muestra como varía la presión de vapordel benceno con la composición de la disolución. El

benceno sigue la ley de Raoult:

Pbenceno = xbenceno* Pºbenceno



6

PºV (benceno puro) = 95.1 mm Hg

PºV (tolueno puro) = 28.4 mm Hg

Tolueno 1 0

Benceno

(Presiónmm

Hg)

95.1

28.4

0 1

La línea azul ( )muestra como varía la presión de

vapor del tolueno con la composición de la disolución. Eltolueno sigue la ley de Raoult:

Ptolueno = xtolueno* Pºtolueno



Anexo Tema13 2



7

Tolueno 1 0

Benceno

(Presiónmm

Hg)

95.1

28.4

0 1

La línea negra ( ) muestra como varía la PV total con lacomposición de la disolución.

Cada valor de la P representado por esta línea es igual (3) a la suma delas P de las dos líneas del benceno (2) y del tolueno (1).

1

2

3

0.5



8

Tolueno 1 0

Benceno(P

resiónmm

Hg) 95.1

28.4

0 1

1

2

PºV (benceno puro)

= 95.1 mm Hg

PºV (tolueno puro)

= 28.4 mm Hg

14.2

47.6

a) ¿Cuáles son las presiones del benceno y tolueno sobre esta disolución?

PA = xA PºA

Pbenceno = xbenceno * Pºbenceno = 0.5 * 95.1 = 47.6 mm Hg

Ptolueno = xtolueno* Pºtolueno = 0.5 * 28.4 = 14.2 mm Hg

0.5



9

b) ¿Cuál es la presión de vapor total? PT = Pbenceno + Ptolueno

Tolueno 1 0

Benceno

(Presiónmm

Hg)

95.1

28.4

0 1

1

2

3

14.2

47.6

61.8

0.5

El punto 3 representa el valor de la PV total y se calcula:

PV Total(3) = PV benceno(2) + PV tolueno(1) = 47.6 + 14.2 = 61.8 mm Hg



10

¿Cuál es la composición del vapor en equilibrio con la disolución benceno-tolueno? (xB = 0.5 y xT = 0.5)

Tolueno 1 0

Benceno

(Presiónm

m

Hg) 95.1

28.4

0 1

1

2

14.2

47.6

61.8

0.5

Pbenceno = xbenceno* Pºtotal

Xbenceno =47.6

61.8= 0.77 Xtolueno =

14.2

61.8= 0.23

Ptolueno = xtolueno* Pºtotal

0.77

0.23

3 4

La línea que une los puntos 3 y 4 es la LÍNEA DE EQUILIBRIO.



11

Tolueno 1 0

Benceno

(Presiónmm

Hg) 95.1

28.4

0 10.5 0.77

0.23

4

Si se establecen varías líneas de equilibrio a través del intervalo de composición, sepuede formar la curva verde.

La fase vapor (a la vista de las curvas) en disoluciones ideales de dos componentes,siempre será más rica en el componente mas volátil que la fase líquida.

En este caso, el benceno es más volátil porque es el que tiene una presión de vapormas alta (9531 > 28.4 mm Hg).



12

Tolueno 1 0

Benceno

(Presiónmm

Hg) 95.1

28.4

0 1

VAPOR

LÍQUIDO

L+V



Anexo Tema13 3



13

DIAGRAMAS TEMPERATURA-COMPOSICIÓN

Se va a describir de forma diferente un equilibrio líquido-vapor en mezclas de

benceno-tolueno. En lugar de representar las PV en función de las composiciones

de la disolución y del vapor, representaremos la temperatura de ebullición normal,

(temperatura, a la que la PV total de la disolución es 1 atm).

PºV (benceno puro) = 95.1 mm Hg

PºV (tolueno puro) = 28.4 mm Hg

Tebullición (benceno ) = 80ºC

Tebullición(tolueno) = 110.6ºC

Tolueno Benceno

80ºC

110ºC

T e m p

e r a

t u r a

T e m p

e r a

t u r a

composición



14

Estos dos puntos de las Tª de ebullición del tolueno y del benceno, se

unen por dos curvas. La curva del vapor siempre se encontrará porencima y la del líquido por debajo (al contrario que en los diagramas

composición-presión).

Tolueno Benceno

80ºC

110ºC

T e m p

e r a

t u r a

T e m p

e r a

t u r a

composición

LÍQUIDO

VAPOR



15

Tolueno Benceno

80ºC

110ºC

L

V

•Una disolución de benceno con xbenceno = 0.3, hierve a una temperatura de 98.6ºC,este valor se obtiene extrapolando el punto en la gráfica.

XB = 0.3

98.6ºC

•Este líquido, está en equilibrio con un vapor de benceno, su composición se puedeextrapolar en la gráfica. La fracción molar de benceno líquido igual a 0.3 está en

equilibrio con un vapor de benceno, cuya fracción molar es 0.51.

XB = 0.51



16

Tolueno Benceno

80ºC

110ºC

L

V

XB = 0.3 XB = 0.51

1

2

Si esta xB = 0.51 (de vapor de benceno) se enfría hasta que

condense a líquido, tendremos un líquido de xB = 0.51(ver punto 2).



17

Tolueno Benceno

80ºC

110ºC

L

V

XB = 0.3 XB = 0.51

1

2 3

4

XB = 0.71

Si se repite el proceso, es decir, se evapora la disolución con una fracción molar

de benceno igual a 0.51y condensa el vapor. El nuevo líquido al final de la etapa

2 tiene una xB = 0.71.

Repitiendo el proceso, el vapor se hace progresivamente mas rico en benceno.

Destilación fraccionada

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