Diagrama De Punto De Ebullicion Mezcla (1) 3i1i2i

“Año del Centenario de Machu Picchu para el Mundo”

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICA

Diagrama de punto de Ebullición de una Mezcla Binaria (Metanol – Cloroformo) Profesor: Gutierrez Cuba Cesar Alumnos: Morales Fuertes Giuliana 080815G Salcedo Bendezú Daniel 072834F Ciclo: 5to Grupo horario: 92G Fechas de realización: 11 de Mayo Fecha de entrega:

25 de Mayo

2011-A

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Diagrama de punto de ebullición metanol - Cloroformo INTRODUCCIÓN Definamos fase. Fase es toda porción de un sistema con la misma estructura o arreglo atómico, con aproximadamente la misma composición y propiedades en todo el material que la constituye y con una interfase definida con toda otra fase vecina. Puede tener uno ó varios componentes. Debe diferenciarse del concepto de componente, que se refiere al tipo de material que puede distinguirse de otro por su naturaleza de sustancia química diferente. Por ejemplo, una solución es un sistema homogéneo (una sola fase) pero sin embargo está constituida por al menos dos componentes. Por otro lado, una sustancia pura (un solo componente) puede aparecer en dos de sus estados físicos en determinadas condiciones y así identificarse dos fases con diferente organización atómica y propiedades cada una y con una clara superficie de separación entre ellas (interfase). Los equilibrios entre fases pueden corresponder a los más variados tipos de sistemas heterogéneos: un líquido en equilibrio con su vapor, una solución saturada en equilibrio con el soluto en exceso, dos líquidos parcialmente solubles el uno en el otro, dos sólidos totalmente solubles en equilibrio con su fase fundida, dos sólidos parcialmente solubles en equilibrio con un compuesto formado entre ellos, etc. El objetivo es describir completamente el sistema. El comportamiento de estos sistemas en equilibrio se estudia por medio de gráficos que se conocen como diagramas de fase: se obtienen graficando en función de variables como presión, temperatura y composición y el sistema en equilibrio queda definido para cada punto (los gráficos de cambio de estado físico ó de presión de vapor de una solución de dos líquidos son ejemplos de diagramas de fases). En lugar de representar los diagramas de fase completos, normalmente vamos a considerar sólo una porción de los mismos en cada momento.

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Diagrama de punto de ebullición metanol - Cloroformo DIAGRAMA DE PUNTO DE EBULLICIÓN DE UNA MEZCLA BINARIA METANOL – CLOROFORMO 1. OBJETIVOS 

Preparar el diagrama de punto de ebullición para una mezcla binaria como una función de equilibrio líquido vapor de una mezcla a presión constante.

2. MARCO TEORICO Los diagramas de fase líquido vapor de los sistemas no ideales se obtienen midiendo la presión y la composición del vapor en equilibrio con un líquido de composición conocida. Si la disolución es sólo ligeramente no ideal, las curvas se parecen a las de disoluciones ideales. Si, por el contrario, la disolución presenta una desviación tan considerable del comportamiento ideal como para que exista un máximo o un mínimo en la curva de P frente a xBJ, se produce la aparición de un fenómeno nuevo. Sea T’ la temperatura a la que se ha ocurrido el proceso anterior y sea xA,1 (uno) el valor de xA a presión máxima. Si P es constante e igual a esa presión máxima, el líquido con xA,l igual a xA,1(uno) hervirá a la temperatura T’. Pero, el líquido con xA,l menor o mayor que xA,1(uno) no tendrá una presión de vapor lo suficientemente elevada como para hervir a T’, y hervirá a temperaturas superiores. Por lo tanto un máximo en el diagrama de fases de P frente a xA corresponde a un mínimo en el diagrama T- xA.. La forma que presentará ese diagrama será:

El diagrama de fases liquido-vapor de temperatura frente a composición con un máximo en el diagrama presión vs. Composición. Suponiendo que el mínimo del diagrama anterior aparece a la composición x’A. Al hervir un líquido de composición x’A da lugar a un vapor con la misma composición del líquido. Como la vaporización no modifica la composición del líquido, la muestra completa del líquido hervirá a temperatura constante, esta disolución de punto de ebullición constante se denomina un azeótropo, una disolución azeotrópica se comporta en la ebullición semejante a un compuesto Laboratorio de Físico-Química II

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Diagrama de punto de ebullición metanol - Cloroformo puro, a diferencia de la mayoría de las disoluciones de dos líquidos, que hierven a lo largo de un intervalo de temperatura. Pero con la diferencia que la composición de un azeotrópico depende de la presión, por lo que una mezcla que tenga un comportamiento azeotrópico a una presión hervirá a lo largo de un intervalo de temperaturas si la presión cambia. 3. PARTE EXPERIMENTAL Y CÁLCULOS MATERIALES -

Pipeta Frascos para reactivos Equipo para tomar el punto de ebullición Refractómetro

REACTIVOS -

Metanol Cloroformo

PROCEDIMIENTO EXPERRIMENTAL -

Lavamos y secamos los frascos en los cuales se va a preparar las soluciones. Preparamos disoluciones con los componentes en volumen como se muestran en la tabla: MEZCLA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

-

METANOL (ml) 1.2 2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5 20 22.5 23.8

CLOROFORMO (ml) 23.8 22.5 20 17.5 15 12.5 10 7.5 5 2.5 1.2

Se cierra el frasco para evitar fugas.

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Diagrama de punto de ebullición metanol - Cloroformo Con el fin de conocer el índice de refracción de cada mezcla emplearemos un refractómetro. El refractómetro previamente calibrado con agua destilada podremos visualizar un aro en el que nos muestra el índice de refracción. Luego de conocer el índice de cada una de las disoluciones procedemos a calentar hasta ebullición en un equipo similar al que se presenta:

Sistema para determinar el punto de ebullición de disoluciones DATOS TEÓRICOS:

Tb (°C)

M

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METANOL 64.7 0.7914 1.3288 32.04

CLOROFORMO 61.7 1.4832 1.4459 119.38

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Diagrama de punto de ebullición metanol - Cloroformo - Hallamos las fracciones molares de cada mezcla. Usamos:

Para el frasco # 9: 0.49400749 0.06212096

X metanol = 0.888297 X cloroformo = 0.06536169 Repetimos para todas las mezclas, hallando la fracción molar del metanol líquido. -

Leemos el índice de refracción de cada mezcla: MEZCLA Cloroformo puro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Metanol puro

-

METANOL CLOROFORMO 0 25 1.2 23.8 2.5 22.5 5 20 7.5 17.5 10 15 12.5 12.5 15 10 17.5 7.5 20 5 22.5 2.5 23.8 1.2 25 0

ND 1.4459 1.4260 1.4153 1.4023 1.3892 1.3790 1.3655 1.3570 1.3485 1.3410 1.3330 1.3290 1.3288

Xmet 0 0.091107 0.180931 0.332007 0.460054 0.569964 0.665338 0.748878 0.822659 0.888297 0.947069 0.952661 1

Construimos la gráfica Índice de refracción (n D) vs Fracción molar del líquido (metanol) Luego procedemos a colocar la muestra en el equipo de destilación fraccionada para extraer de 1 a 2 ml de destilado y encontrar el índice de refracción del vapor de la mezcla.

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Diagrama de punto de ebullición metanol - Cloroformo 1.46

1.45

1.44

1.43

1.42

1.41

nD

1.4

1.39

1.38

1.37

1.36

1.35

1.34

1.33

1.32 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

X metanol

-

Con la ayuda de los índices de refracción de los destilados, procedemos a hallar a través de la gráfica la fracción molar del vapor de metanol.

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Diagrama de punto de ebullición metanol - Cloroformo

-

nD

Xvapor

1.4459 1.426 1.4153 1.4023 1.3892 1.379 1.3655 1.357 1.3485 1.341 1.333 1.329 1.328

0 0.062 0.155 0.215 0.235 0.245 0.345 0.35 0.34 0.63 0.8 0.915 1

Registramos la temperatura de cada mezcla y procedemos a colocarlo en la tabla con sus respectivas fracciones molares de vapor. X líquido 0 0.091107133 0.180931134 0.332007039 0.460054073 0.569964861 0.665337728 0.748878149 0.816864968 0.888297464 0.947069737 0.975266132 1

X vapor 0 0.062 0.155 0.215 0.235 0.245 0.345 0.35 0.34 0.63 0.8 0.915 1

-

Con los datos vamos a construir dos gráficas:

 

Gráfica X vapor, X líquido Vs Tb (°C) Gráfica X líquido vs. X vapor

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Tb °C 61.7 38.9 40.8 41.1 42.8 44.1 46.6 47.5 53.5 56.8 61.7 63.5 64.7

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Diagrama de punto de ebullición metanol - Cloroformo DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO 

Gráfica X vapor, X líquido Vs Tb (°C)



Gráfica X líquido vs. X vapor

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Diagrama de punto de ebullición metanol - Cloroformo 4. CONCLUSIONES -

-

Según nuestros diagramas el punto azeotropico seria en Xmetanol 0.18 y 41 °C, donde ambas sustancias cloroformo y metanol comparten el mismo punto de ebullición como su fuera una única sustancia y además tienen la misma fracción molar del vapor y líquido. El índice de refracción de la mezcla disminuye a medida que la fracción molar del metanol aumenta ya que el mínimo índice de refracción le pertenece al metanol puro. La temperatura de ebullición de la mezcla va aumentando también, mientras que la fracción molar del metanol aumenta ya que la temperatura de ebullición del metanol puro es 64.7 °C.

5. RECOMENDACIONES - Antes de analizar las soluciones en el refractómetro es necesario calibrarla con agua destilada. - Tapar inmediatamente después el vaso precipitado luego de obtener la solución del destilado. - La temperatura mas adecuada a registrarse es aquella que se mantiene constante en cierto intervalo de tiempo, pues pertenece al calor latente de vaporización.

6. BIBLIOGRAFIA - IRA N. LEVINE FISICOQUÍMICA -CANALES, MARGARITA FISICOQUÍMICA

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Cuarta edición. Volumen 1 Volumen I: Teoría

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