Equilibrio de fases

DETERMINACIÓN DEL DIAGRAMA DE FASES Y ESTUDIO DEL EQUILIBRIO SÓLIDO-LÍQUIDO

Ingrid Xiomara Carvajal, Yessica Lorena Gallego, Shary Alejandra Gómez, Mercy Liliana Viasus

RESUMEN
En la mayoría de la industria se realizan separaciones de componentes en fase liquida de una mezcla dada entre un componente solido y liquido, una de las formas de caracterizar dicho componente en fase liquida esestudiando el comportamiento de un equilibrio de tipo solido-liquido. Este equilibrio es el objeto del presente artículo, la mezcla para dicho estudio se realizo entre naftol y naftaleno, en diferentes proporciones. Reportando los resultados obtenidos en curvas de enfriamiento, diagrama de fases, y por ultimo definiendo la fracción molar de cada componente en el punto eutéctico (punto en donde seencuentran los dos componentes en equilibrio), y por último las entalpias de fusión.

PALABRAS CLAVE: Diagrama de fases, equilibrio sólido-líquido, curvas de enfriamiento, temperatura de fusión, naftol, naftaleno,

ABSTRACT

KEY WORDS: Phase diagram, solid-liquid equilibrium curves, cooling, melting, naphthol, naphthalene.

INTRODUCCIÓN
Al igual que los equilibrio entre las fases líquidoy vapor y entre los diferentes estados de agregación, la interpretación del equilibrio sólido-liquido se fundamenta que la volatilidad de cada componente entre las dos fases es la misma, esto considerando uniformidad en las condiciones de presión y temperatura.

Las sustancias empleadas han sido naftol un sólido cristalino incoloro con la fórmula (C 10 H 7 OH), y el naftaleno, un sólidoblanco que se evapora fácilmente con la fórmula (C10H8) dos sustancias inmiscibles en su fase sólida y miscibles en su fase líquida, por otro lado son altamente tóxicos para la salud humana.

Es importante tener en cuenta que dos o varias fases se presentan cuando hay una superficie macroscópica de separación entre las fases homogéneas, por ejemplo una mezcla de sólidos de diferentes formascristalinas cuyo número de fases identificables es de acuerdo a como se observa la muestra.

Para definir la fracción molar de los componentes en el equilibrio es necesario definir el punto eutéctico, que se define como las condiciones de temperatura y presión en las que se encuentran los dos componentes en equilibrio. Para obtener estos resultados a continuación se muestran las curvas deenfriamiento, el diagrama de fases para el naftol y el naftaleno, y los cálculos correspondientes para entalpia, constante crioscopica, y porcentaje de error, este ultimo parámetro para cada componente.

MATERIALES Y MÉTODOS
Para la práctica realizada se prepararon mezclas correspondientes a 0.9366 g de naftol y 0.3153g de naftaleno; 0.6249g de naftol y 0.6249g de naftaleno; 0.4106g de naftol y0.8401g de naftaleno y 0.1512g de naftol y 1.1003g de naftaleno, en tubos de ensayo respectivamente. La temperatura para cada mezcla fue tomada cada 30 segundos durante el baño maria, hasta fusión completa. Continuando con el procedimiento se llevo a un baño de hielo para este caso las lecturas de temperatura fueron realizadas cada 60 segundos.
RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
Tabla N°1 masa delos componentes (NAFTOL Y NAFTALENO

Tubo | Masa de Naftol(g) | Masa de Naftaleno (g) | Masa de la mezcla(g) |
1 | 0.9366 | 0.3153 | 1.25 |
2 | 0.6249 | 0.6249 | 1.25 |
3 | 0.4106 | 0.8401 | 1.25 |
4 | 0.1512 | 1.1003 | 1.25 |

Para hallar la composición de la mezcla en cada uno de los tubos de ensayo se utilizo la siguiente relación matemática:
Tubo 1Xnaftol=0.9366g144.17g0.9366g144.17g+0.3153g128.17g=0.7258
Obteniendo, de esta manera para los otros tubos:

Tabla N.2 Fracción molar para naftol y naftaleno.
TUBO | FRACCION MOLAR NAFTOL | FRACCION MOLAR DEL NAFTALENO | TEMPERATURA |
1 | 0,72531201 | 0,27468799 | 30 |
2 | 0,47059255 | 0,52940745 | 28 |
3 | 0,30287023 | 0,69712977 | 18 |
4 | 0,10885403 | 0,89114597 | 24 |

Grafica N. 1 Isoterma equilibrio...