Equilibrio líquido-vapor

Universidad de Los Andes, Bogotá, Colombia

Laboratorio Equilibrio vapor– Líquido

Departamento de Ingeniería Química
C. Benjumea, D. Lozano, C. Bravo, M. Giraldo

RESUMEN

In the practice of Chemical Engineering, the prediction of the behavior in a system in relation to the changes in its state variables is a matter of great concern. For this reason, it is vital to develop the skill tomake such predictions, skill which is put into action in this practice. In this particular case, the vapor-liquid equilibrium of a binary system (ethanol-water) under different concentrations and at constant pressure is studied, taking the bubble and equilibrium temperatures as well as the refraction index as the basis for our analysis in such system.
The methodology consists of heating the mixin a boiling flask, allowing the boiling and condensation of the sample in order to find the coexistence of both phases under a control temperature. This is done in order to establish and compare the balance criteria of the binary system.

Key words: refraction index, molar fraction, bubble point, equilibrium liquid-vapor.

En la práctica de la ingeniería química, predecir elcomportamiento de los sistemas conforme se alteran sus variables de estado es de suma importancia. Por este motivo, es vital desarrollar la habilidad para realizar dicha predicción, y se pone en acción en esta práctica. En este caso se estudia el equilibrio líquido-vapor del sistema binario etanol-agua binario, a diferentes concentraciones y presión constante, tomando tanto las temperaturas de burbuja yequilibrio como el índice de refracción como herramienta base para el análisis del sistema.
El proceso consiste en calentar la mezcla en un balón aforado, permitiendo la ebullición de la muestra y condensando el vapor en el enfriador, para encontrar así la coexistencia de dos fases bajo una temperatura de control. El índice de refracción de la muestra se mide antes y después de que se hiciera elprocedimiento. Esto se hace para poder comparar y establecer el criterio de balance de vapor liquido en el sistema binario.

INTRODUCCIÓN

Equilibrio líquido-vapor:

El equilibrio líquido-vapor en un sistema se alcanza cuando estas fases coexisten a una determinada presión y temperatura. Esto implica que la razón de evaporación es igual a la razón de condensación a nivel molecular, tal que nohay una interconversión neta de líquido a vapor o viceversa.

Existen dos métodos principales para evaluar las propiedades de una mezcla que se encuentra en equilibrio liquido-vapor, para cualquiera de ellos dos se parte del supuesto que la fugacidad es igual tanto en la fase liquida como en la fase de vapor la diferencia es la forma en que se describen las propiedades de cada fase.
Estaafirmación es válida partiendo del postulado que afirma que para todo sistema en equilibrio, la presión debe ser igual en todas sus partes.

El primero de estos métodos es el de la ecuación de estado, donde tanto para la fase liquida como para la gaseosa se utiliza una ecuación de estado para determinar la fugacidad de cada fase. El segundo corresponde al método del coeficiente de actividad en elcual la fugacidad de la fase líquida se describe mediante el coeficiente de actividad (Energía de Gibbs en exceso) y la fugacidad de la fase de vapor se calcula mediante una ecuación de estado.

Índice de refracción
El índice de refracción, de una sustancia o un medio transparente, es la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en la sustancia o el mediotransparente.
Este número, mayor que la unidad y sin unidades, es una constante característica de cada medio y representa el número de veces que es mayor la velocidad de la luz en el vacío que en ese medio. Como el índice de refracción es sensible a los cambios de temperatura y varía con la longitud de onda de la luz, deben especificarse ambas variables al expresar el índice de refracción de una...