Equilibrio Solido-Liquido

Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Química
Equilibrio de Fases y Químico
1.
2. INTRODUCCION

Por lo general para que un sistema alcance el equilibrio se comporta espontáneamente de la fase α a la fase β. Es posible saber si un sistema está en equilibrio con su entorno teniendo en cuenta el cambio de sus funciones de estado respecto al tiempo.

Para describir elestado de equilibrio de un sistema de varias fases y diversas especies químicas debemos conocer el número de variables intensivas independientes que definan el sistema, para esto utilizaremos la regla de las fases F=C-P+2 donde C es el número de componentes y P el número de fases en el sistema.

Para este caso como es un sistema de dos componentes el número máximo de grados de libertad (F) es 3,eso quiere decir que se necesita construir una gráfica de tres dimensiones para hacer una representación completa de las condiciones de equilibrio (T;Xi,P) donde Xi es la fracción másica o molar.
En el presente trabajo se analiza el equilibrio solido-liquido del fenol y bifenilo, para establecer su curva en estas dos fases y determinar el calor de fusión de los doscomponentes, por eso para cualquiera de los dos debe cumplirse que su potencial químico en las dos fases sea igual.
(1) μsol0-μliq0=RTlnP

(2) ∆GFus= ∆Hfus-T∆Sfus= ∆Hfus- T∆HfusTfus= RTlnP

(3) lnP=∆HfusR 1Tfus-1T

(4) RlnxA= ∆Hfus,A1Tf,A•-1T

Estas propiedades permiten estudiar el cambio en factores de gran importancia para este tipo de procesos, como lo son el cambio de temperaturas defusión y evaporación de la mezcla según la concentración de las sustancias que participan.

3. Objetivos
Establecer la curva de equilibrio liquido –solido para el sistema binario fenol-bifenilo , así como determinar el calor de fusión de las sustancias puras, todo esto a partir de los datos recogidos en la experimentación.

4. Contenido
De acuerdo con la toma de datos realizada en ellaboratorio se realizaran las graficas de temperatura en función del tiempo en un cambio de estado de los compuestos fenol y bifenilo, mezclados o en estado puro.
La práctica consiste principalmente en tomar distintos porcentajes de fenol y bifenilo en solución y realizar un cambio de estado, sólido-líquido. Dado que el líquido no es estable a condiciones estándar, para estos compuestos; por laley de equilibrio térmico la temperatura del sistema tendera nuevamente a igualarse con el ambiente. Así se lograra que la mezcla llegue nuevamente a su estado natural a condiciones estándar(sólido).
T
T
Así que se toman datos de temperatura cada 10 segundos para realizar una grafica de solido-líquido en un sistema binario (dos compuestos). Esta grafica se puede descomponer en termogramas(graficas de de temperatura en función de tiempo) los cuales definen las temperaturas de cambio de estado para distintas mezclas y asi obtener un diagrama de fases más exacto.
TA
TA
Liquido
Liquido

E
E
TB
TB

Te
Te

Solido
Solido

A
A
B
B
xe
xe

En un diagrama de dos fases para un sistema de dos componentes como la anterior, se tienen que tener en cuenta varios datosimportantes como lo son:
El punto eutéctico que como se puede ver en la grafica es la temperatura más baja a la cual los dos compuestos se pueden congelar, por ende es el punto más bajo de fusión de los dos compuestos. (Universitat de València, 2001)
De acuerdo con los termogramas que se verán al graficar los datos tomados, graficaremos la anterior grafica con datos experimentales.
Se abran deestudiar los compuestos fenol y bifenilo gracias a que su estructura molecular similar proporciona una unión cercana de las composiciones en liquido; pues los coeficientes de actividad de ambos componentes en la mezcla liquida se acerca mucho a dicha unión de los compuestos. Por esto se puede decir que se puede tomar como una solución ideal.
(Halpern, 1997)
5. Cálculos y resultados
a)
t(s)...