Diagrama de fases laboratorio integral 2, Thesis of Physical Chemistry

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TECNOLÓGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE

JOCOTITLÁN

INGENIERÍA QUÍMICA

ASIGNATURA: LABORATORIO INTEGRAL II

PRE-LABORATORIO

ESTUDIO Y CONSTRUCCIÓN DE DIAGRAMAS DE

FASES PARA SISTEMAS DE MÁS DE UN

COMPONENTE

INTEGRANTES:

Miguel Angel Barrón Rueda

José Luis Monroy Moreno

Luis Angel Molina Javier

Lucero Monroy Hernández

DOCENTE: ING. ANA JULIA HUICOCHEA SALINAS

FECHA DE ENTREGA:03/12/

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: Estudio y construcción de diagramas de fases para sistemas de más de un componente OBJETIVOS GENERAL: ● Describir el comportamiento del equilibrio físico, a través de los diagramas de equilibrio de fases, para sistemas de más de un componente. ESPECÍFICOS: ● Distinguir los equilibrios entre las diferentes fases (sólido, líquido, vapor). ● Construcción del diagrama de equilibrio de fases, a partir de datos de composición, presión o temperatura, obtenidos a través del proceso experimental. ● Identificar la presencia de azeótropos en el sistema en equilibrio. ● Construir el diagrama de fases a partir de datos obtenidos en la literatura y calculados. FUNDAMENTOS TEORICOS Diagramas de equilibrio líquido vapor a Presión y Temperatura constante Equilibrio Liquido vapor En una mezcla binaria de equilibrio líquido-vapor se pueden determinar las composiciones molares tanto de la fase gaseosa como de la fase líquida en función de la presión o de la temperatura, cuando se grafican estos datos obtenidos experimentalmente, se obtienen diagramas de fases como los mostrados en la figura 1.

DIAGRAMA DE FASES Los diagramas de fases son representaciones gráficas – a varias temperaturas, presiones y composiciones- de las fases que están presentes en un sistema de materiales. Los diagramas de fases se realizan mediante condiciones de equilibrio (enfriamiento lento) y son utilizados para entender y predecir muchos aspectos del comportamiento de los materiales. Parte de la información que se puede obtener a partir de ellos es la siguiente:  Fases presentes a diferentes composiciones y temperaturas.  Solubilidad de un elemento o compuesto en otro.  Temperatura a la cual una aleación que se deja enfriar empieza a solidificar, así como el rango de temperaturas en el que tiene lugar la solidificación.  Temperatura a la que se funden o empiezan a fundirse las distintas fases. Una disolución es ideal cuando las moléculas de las distintas especies son tan semejantes unas a otras que las moléculas de uno de los componentes pueden sustituir a las del otro sin que se produzca una variación de la estructura espacial de la disolución ni de la energía de las interacciones intermoleculares. En otras palabras, las interacciones A–A, B–B ó A–B son de la misma intensidad. Termodinámicamente hablando, cuando los componentes puros pasan a formar una disolución ideal, las variables de mezcla valdrán la diferencia entre el valor de la magnitud en la disolución y la de los componentes puros. Así:

∆VM = 0 no hay cambio de volumen al formarse la disolución, pues no cambia la estructura espacial. ∆UM = 0 no cambia la energía de las interacciones al formarse la disolución. ∆HM = 0 no hay calor de mezcla a P cte. ni absorbe ni desprende calor. ∆SM > 0 aumenta el desorden. ∆GM < 0 la formación de la disolución es espontánea. Hipótesis: Se espera que los componentes puedan formar una disolución ideal y las variables permitan ver una diferencia entre el valor de la magnitud y el de los componentes puros, A si mismo las mezclas que contengan mayor cantidad de etanol alcanzarán el punto de ebullición.

MODELO MATEMÁTICO La fracción molar es una unidad química que se usa para expresar la concentración de un soluto en una disolución. VARIABLES Y PARÁMETROS:  Ley de Raoult para el equilibrio vapor-líquido de soluciones ideales  Presión HOJA DE DATOS Mezcla Agua Acetona T(ebullición) I.A 1 0 30 2 6 24 3 15 15 4 21 9 5 30 0 Mezcla Agua Acetona Densidad Líquido (g/ml) Densidad Destilada (g/ml) 1 0 30 2 6 24

3 15 15 4 21 9 5 30 0 Fracciones fase líquida Fracciones fase vapor Mezcla T(ebullición) Xagua Xacetona Yagua Yacetona 1 2 3 4 5 EQUIPO Y MATERIALES: Materiales ● Probetas de 100 ml ● Parrilla eléctrica ● Matraz de fondo redondo ● 2 Soporte universal ● Cabeza de destilación ● Tubo refrigerante ● Termómetro ● Mangueras de látex ● Matraz de 50 ml ● Pinzas de 3 dedos ● Tapón de seguridad ● Perlas de ebullición ● Picnómetro ● Balanza Reactivos ● Agua ● Acetona

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA ● En cada una de las probetas se van a agregar las dos sustancias. Preparar 5 mezclas agua-acetona donde el volumen de agua es: 0, 6, 15, 21 y 30 ml, para el acetona 30, 24, 15, 9 y 0 ● Teniendo el equipo de destilación armado se coloca la primera muestra solución en el matraz fondo redondo agregando las perlas de ebullición y se enciende la parrilla. ● Tomar la temperatura al percibirse la primera burbuja de ebullición. ● Recolectar lo que se desprenda del tubo de destilación. ● Medir la densidad del líquido resultante con ayuda de un picnómetro. ● Repetir el procedimiento con cada mezcla. REFERENCIA: ● Facultad de Química, diagrama equilibrio de fases, https://www.uv.es/qflab/2020_21/descargas/cuadernillos/qf1/castellano/P 6 - guion.pdf &ved=2ahUKEwib-br0_KnzAhUBRzABHcunAioQFnoECBoQAQ&usg=AOvVaw2pW XMkzyB2_0xqREBS2vyL Consultado el 1 Octubre de 2021.