Azeotropos

Mezclas Azeotrópicas en Equilibrio Líquido – Vapor:
Construcción de Diagrama T vs XY del Sistema
n-Propanol/Agua


Julio, 2010
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RESUMEN

En la industria es de vital importancia el uso de gráficos de equilibrios liquido-vapor en sistemas de varios componentes ya que permiten predecir el comportamiento delos mismos a diferentes condiciones de operación. El propósito de la práctica fue construir un diagrama de temperatura-composición de un sistema liquido-binario (n-propanol – agua) a 620mmHg, la cual exhibe una desviación positiva de la Ley de Raoult, dando lugar a un punto de ebullición mínimo. La construcción de la curva de ebullición se realizo a partir de los datos obtenidos de un equipo dedestilación del cual se tomaron pequeñas muestras de residuo y de destilado, las cuales fueron analizadas con un Refractómetro de Abbe para estudiar su índice de refracción y posteriormente su composición. Estos datos junto con las respectivas temperaturas de ebullición permiten graficar el diagrama Temperatura – Composición obteniendo de esta manera un valor aproximado de la composición molar delazeótropo que fue de 0.4 con una temperatura mínima de ebullición de 85ºC, el cual comparado con el valor teórico calculado por medio de ecuaciones empíricas da una discrepancia de 0% para la composición molar y 3.05% para la temperatura de ebullición.
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INTRODUCCION

Se define por equilibrio de fases cuando doso más fases (estados de agregación) pueden coexistir entre sí en equilibrio termodinámico. La termodinámica precisa que cuando dos fases,  y  pueden intercambiar libremente calor, trabajo mecánico y materia; la presión, la temperatura y el potencial químico de cada componente en particular deben ser iguales en las fases de equilibrio, de allí se desprende que:

T = T P = P  = 

Lossistemas en equilibrio se clasifican para su estudio dependiendo del número de componentes que lo integren y las fases presentes en dicho sistema. Un caso de estudio lo constituyen los sistemas binarios (2 componentes) donde se encuentran en equilibrio la fase líquida y gaseosa.

En la Figura #1 se muestran los diferentes tipos de diagrama temperatura-composición de fases líquido-vapor que sepueden presentar para un sistema binario.

Las zonas V y L, son regiones monofásicas, gas y líquido respectivamente. La zona L+V (la zona encerrada por las curvas) es una región monofásica donde coexisten el líquido y el vapor.

En la imagen (a) se representa un sistema binario ideal en el cual no hay máximos o mínimos en las curvas de equilibrio líquido-vapor; y en consecuencia, estas mezclasde líquidos pueden separarse completamente en dos componentes puros mediante la destilación fraccionada.






Figura #1
Diagrama de fases
T-xy para:

Sistema ideal.

Sistema binario con un
punto de ebullición mínimo.

Sistema binario con
punto de ebullición máximo.



Hay sistemas con un punto de ebullición máximo, o un punto de ebullición mínimo los cuales nopueden separarse en sustancias puras. En el punto máximo o mínimo, la composición del líquido es idéntica a la del vapor que está en equilibrio; una ebullición prolongada, no altera estas condiciones, por lo que se les llama mezclas de ebullición constantes o azeótropos.

Dicho esto se puede definir un azeótropo como una mezcla liquida de dos o más componentes que poseen un único punto deebullición constante y fijo, y que al pasar al estado vapor se comporta como un líquido puro, ósea como si fuese un solo componente. En azeótropo puede hervir a una temperatura superior, intermedio o inferior a la de los constituyentes de la mezcla, permaneciendo el liquido con la misma composición inicial, al igual que el vapor, por lo que no es posible separarlos por destilación simple [1].

Las...