Equilibrio Líquido Líquido

Equilibrio liquido-liquido en sistemas con dos componentes
Para muchos pares de especies químicas, si se deseara mezclarlos para formar una sola fase líquida en un cierto intervalo de composición, no daría satisfacción al criterio de estabilidad de la ecuación (14.69). Debido a eso, estos sistemas se separan, en este intervalo de composición, en dos fases líquidas de diferentes composiciones. Silas fases se hallan en equilibrio termodinámico, el fenómeno es un ejemplo de equilibrio líquido-líquido (ELL), el cual resulta importante para operaciones industriales, como la extracción con solvente.
Siempre que se agitan cantidades arbitrarias del alcohol y agua en un embudo de separación a temperatura ambiente, se obtiene un sistema con una sola fase liquida. El etanol y agua son solublesentre si en cualquier proporción, por lo que se dice que son totalmente miscibles, cuando se agitan cantidades aproximadamente iguales de CH3(CH2)3OH y agua a temperatura ambiente, se obtiene un sistema formado por dos fases liquidas: una de ellas es agua con una pequeña cantidad de CH3(CH2)3OH disuelto , y la otra es CH3(CH2)3OH con una pequeña cantidad de agua disuelta. Estos dos líquidos sonparcialmente miscibles, lo que significa que cada uno se disuelve en el otro hasta alcanzar un límite máximo.
Cuando P se mantiene constante (normalmente a 1 atm), la forma mas corriente del diagrama de fases liquido-liquido de T frente a Xa para dos líquidos parcialmente miscibles A y B, es semejante a la Figura de 12.10. Para comprender este diagrama, imaginemos que partimos del liquido B puro yañadimos liquido A de forma gradual, manteniendo constante la temperatura en el valor de T1. El sistema se encuentra inicialmente en el punto F (B puro) y se desplaza horizontalmente hacia la derecha. A lo largo de FC existe una sola fase, una disolución diluida del soluto A en el disolvente B. En el punto C se alcanza la solubilidad máxima del liquido A en el liquido B a T1. Por tanto, la adiciónde mas A da lugar a la aparición de un sistema bifásico (todos los puntos de comprendidos entre C y E): la fase 1 es una disolución saturada de A en B, cuya composición es XA,1; la fase 2 es una disolución saturada de B en A, y su composición es Xa,2. La composición global del sistema bifásico en un punto cualquiera D de esta zona es Xa.3. Las cantidades relativas de las dos fases que seencuentran presentes en el equilibrio vienen dadas por la regla de la palanca. En el punto D hay mas cantidad de la fase 1 que de la fase 2. Si se sigue añadiendo mas A, la composición global termina por alcanzar el punto E. en el punto D existe exactamente la cantidad de A necesaria como para permitir que todo B se disuelva en A, formando una disolución saturada de B en A. Por tanto, en E el sistema pasade nuevo a ser una sola fase. Desde E hasta H lo único que hacemos es diluir la disolución de B en A. Para alcanzar el punto H seria necesario añadir una cantidad infinita de A.
Con dos componentes y dos fases en equilibrio, el número de grados de libertad es 2. Sin embargo, como tanto P como T permanecen constates a lo largo de la línea CE, f es cero en CE. Dos puntos que se encuentren sobre CEtienen valores idénticos para las variables intensivas P, T, Xa,1, Xb,1, Xa,2 y Xb,2.

Cuando aumenta la temperatura, la zona de inmiscibilidad liquido-liquido disminuye, hasta que se anula al alcanzar Tc (temperatura crítica de la disolución). Por encima de Tc los líquidos son completamente miscibles. El punto crítico que se encuentra en el máximo de la región de dos fases de la figura 12.10es semejante al punto crítico líquido-vapor de una sustancia pura. En ambos casos, al acercarnos al punto crítico las propiedades de las dos fases en equilibrio van siendo cada vez mas parecidas, hasta que, en un punto crítico, las dos fases se hacen idénticas, resultando un sistema con una sola fase.
Para determinados pares de líquidos, una disminución de la temperatura conduce a una mayor...