Equilibrio Ideal-Ley De Raoult

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

INGENIERIA QUIMICA INDUSTRIAL

LABORATORIO DE TERMODINÁMICA QUÍMICA I

PRÁCTICA No.3

EQUILIBRIO IDEAL – “LEY DE RAOULT”




















PRÁCTICA No.3

EQUILIBRIO IDEAL – “LEY DE RAOULT”

INTRODUCCIÓN

Lafracción molar de un componente es igual al número de moles de algún componente i, ni, dividida entre el número total de moles de todos los componentes del sistema, ntot:

Fracción molar del componente i≡xi=nitodas las ini= nintot

La suma de todas las fracciones molares de una fase en un sistema es exactamente igual a uno. Matemáticamente, tenemos:

ixi=1

Ésta es la razón porla cual necesitamos especificar exclusivamente una fracción molar en nuestra disolución binaria. La fracción molar puede determinarse por resta.
Sin embargo, si el volumen del líquido es menor que el volumen del sistema, entonces hay cierto espacio “vacío”. Este espacio no se encuentra vacío, sino lleno con los vapores de los componentes del líquido. En todos los sistemas en los que el volumendel líquido es menor que el volumen del sistema, el espacio que queda se llenará con cada componente de la fase gaseosa. Si el sistema tiene un solo componente, entonces la presión parcial de la fase gaseosa es característica de dos elementos exclusivamente: la identidad de la fase líquida y la temperatura. Esta presión de equilibrio en la fase gaseosa recibe el nombre de presión de vapor dellíquido puro. En una disolución líquida de dos componentes en equilibrio con su vapor, el potencial químico de cada componente de la fase gaseosa debe ser igual al potencial químico en la fase líquida:

μi l=μig para i=1,2

Cuanta más cantidad de un componente haya en la mezcla líquida, más vapor de ésta habrá en la fase de vapor, pasando de pi= 0 (que corresponde al hecho de que no haycomponente i en el sistema) a pi=pi* (que corresponde a todos los componentes i en el sistema). La ley de Raoult establece que, en el caso de una disolución ideal, la presión parcial de un componente, pi, es proporcional a la fracción molar del componente en la fase líquida. La constante de proporcionalidad es la presión de vapor del componente puro pi*.

pi=xipi* i=1,2 para una disoluciónbinaria

El hecho de que una disolución ideal obedezca la ley de Raoult constituye un requisito para definirla; esto para comprender los potenciales químicos de líquidos en equilibrio con sus vapores en sistemas de dos componentes.

La ley de Raoult es útil para comprender el comportamiento de la fase de vapor de las disoluciones ideales. Si la fase de vapor se considera un gas ideal,entonces la ley de Dalton de las presiones parciales dice que la presión total es la suma de las presiones parciales individuales. Para nuestro sistema de dos componentes, esto significa que

Ptot=p1+p2

De acuerdo con la ley de Raoult, esta expresión equivale a:

Ptot=x1p1*+x2p2*

No obstante, x1 y x2 no son independientes: ya que la suma de las fracciones molares de lafase líquida debe ser igual a 1, tenemos que x1+ x2=1, o x2=1-x1. Podemos sustituir para obtener:

Ptot=x1p1*+1-x1p2*

Reordenando algebraicamente esta expresión, obtenemos:

Ptot = P2* + (P1* - P2*)x1

Esta expresión tiene la forma de una recta, y= mx+b. En este caso, x1 representa la fracción molar del componente 1 en la fase líquida, la pendiente sería P1* - P2*, y laintersección con el eje y P2*.

OBJETIVOS:

1.- Preparar una serie de soluciones de metanol (1) - isopropanol (2) de diferente concentración.
2.-Observar el comportamiento de los sistemas.
3.- Determinar experimentalmente la temperatura de burbuja, a presión ambiente, de cada una de las soluciones preparadas.
4.- Construir los diagramas de temperatura y composición del líquido y...