Crioscopia quimicofisica

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| |PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILE |
| |FACULTAD DE QUÍMICA|
| |DEPARTAMENTO DE QUÍMICA FÍSICA |
| |QIM115- QUIMICA FÍSICA II |

EXPERIENCIA J-1
EQUILIBRIO LIQUIDO-LIQUIDO DE DOS COMPONENTES

ALUMNOS: Gonzalo Fuentes, Daniela Muñoz, MatíasTagle.
FECHA: 4 Octubre 2010

Objetivos

Determinar la temperatura crítica de un sistema fenol-agua, y como esta varía al agregar distintos aditivos (KCl, naftaleno y ácido succínico).

Introducción

La miscibilidad parcial, por lo general, tiene lugar al mezclar líquidos de naturaleza química diferente, de modo que se produce una desviación positiva de la ley de Raoult [1]. Supongamos quelos líquidos A y B son parcialmente miscibles, lo que quiere decir que A es soluble en B pero de forma limitada, y viceversa. En este caso al agregar porciones sucesivas de un componente sobre el otro, se alcanzará a una concentración dada, una solubilidad límite en la cual más allá el sistema se separará en dos fases líquidas.

Generalmente (pero no siempre), un aumento de la temperatura tiendea promover mayor solubilidad, a medida que la energía cinética térmica de las moléculas sobrepasa las fuerzas de repulsión que impide la mezcla. Por consecuencia al enfriarlos, es posible que se separen en dos fases.

Al mezclar dos líquidos parcialmente miscibles, por ejemplo fenol y agua, se tiene que al agregar pequeñas cantidades de fenol sobre agua, a una temperatura T, la mezclaconstituirá inicialmente un sistema homogéneo de una sola fase (dejando la P constante). En la Figura 1 se muestra el sistema mencionado, se observa que al llegar al punto G el agua se satura en fenol a esa T y P, esto significa que al agregar una nueva cantidad de fenol, el sistema se separará en 2 fases. En el caso del punto E, que corresponde a una solución de fenol saturada en agua, también ocurre unasituación donde el sistema se separa en 2 fases heterogéneas.

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Figura 1: Diagrama de miscibilidad para un sistema de dos líquidos parcialmente miscibles.

La zona entre los puntos G y E será por lo tanto heterogéneo, es decir si se prepara una mezcla tal como D, el sistema se separará en dos fases en equilibrio, llamadas “fases o soluciones conjugadas”. La cantidad relativa de cada fasedebe satisfacer la condición de masas dada por la regla de la palanca:

Ec 1: [pic]

Es importante señalar que las fases G y E en equilibrio, deben tener la misma presión de vapor total, ya que están en equilibrio con una misma fase gaseosa. A T y P constante las composiciones de las soluciones conjugadas son independientes de las proporciones relativas de las fases. La variable másdeterminante de la solubilidad es la temperatura, en la Fig.1 se observa que por ejemplo si la mezcla heterogénea de composición D se calienta, las composiciones y proporciones de las fases cambiarán hasta donde el sistema se vuelva homogéneo o de una fase. En el caso del sistema fenol-agua, la solubilidad aumenta con la temperatura, siendo totalmente miscibles a temperaturas superiores a TC, latemperatura crítica de solubilidad. A esta temperatura “TC” existen dos fases conjugadas que tienen la misma composición.

Cuando en la mezcla se presenta un tercer componente, como por ejemplo una impureza, la TC se ve alterada. Si la impureza es soluble solo en uno de los líquidos, la solubilidad de este disminuye y la T a la cual los líquidos se vuelven homogéneos aumenta en el caso de mezcla...