equilibrio

5. EQUILIBRIO GAS
LÍQUIDO

5.2 SOLUCIONES IDEALES
Una solución ideal es una solución para la cual:
 
Existe una solubilidad total
componentes son mezclados.

cuando

los

No ocurre interacción química durante la
mezcla.
Los
diámetros
moleculares
componentes son similares.

de

los

Las fuerzas intermoleculares de atracción y
repulsión son las mismas entre moléculas
semejantes, así comoentre moléculas no
semejantes.

5.2.1 Ecuación de Raoult

Pj  x j Pvj

5.17

5.2.1 Ecuación de Dalton

Pj  y j P

5.18

5.2.3 Composiciones y cantidades de las fases
gas y liquido en equilibrio de una solución
ideal
z j n  x j nL  y j ng
z j n  x j nL  x j

Pvj
P

ng

z jn
1
 x j 
P
j
j
vj
nL 
ng
P

5.21

5.23

5.20
z jn
xj 
Pvj
nL 
ng
P

z jn
1
 y j 
P
j
j
ng 
nL
Pvj

5.225.24

5.2.3 Composiciones y cantidades de las fases
gas y liquido en equilibrio de una solución
ideal
 x j 
j

j

 y j 
j

j

zj

 Pvj

1  ñ g 
 1
 P

zj
 P

1  ñL 
 1
P

vj



1

5.25

1

5.26

Ejemplo 5.4.
Calcular
las
composiciones
y
cantidades de gas y de liquido
cuando 1.0 lb-mol de la siguiente
mezcla es llevada al equilibrio a
150 ºF y 200 psia.
Supongacomportamiento
solución ideal.

de

Ejemplo 5.4.
Componente

Composición
Fracción molar

Propano

0.610

n-Butano

0.280

n-Pentano

0.110

Ejemplo 5.4.
Solución:
Por prueba y error, determine un valor
de ñL que satisfaga la ecuación.
 y j 
j

j

zj
 P

1  ñL 
 1
P

vj



1

Ejemplo 5.4.
Para ahorrar espacio, solo se muestra el
cálculo con el valor de prueba final de ñL
= 0.487.
Composiciónde Presión de Composición del Composición del
la mezcla,
vapor a gas, fracción molar líquido, fracción
molar
Componente fracción molar
150 ºF
zj
yj 
P
 P

x j y j
1  ñL   1
zj
Pvj
Pvj


 Pvj

C3
n-C4
n-C5

0.610
0.280
0.110

350
105
37

0.771
0.194
0.035
 y j 1.000



0.441
0.370
0.189
 x j 1.000

Ejemplo 5.4.

La sumatoria es igual a 1.0 para ñL = 0.487;
de esta manera hay 0.487moles de líquido y
0.513 moles de vapor por cada mol de
mezcla total y las composiciones del gas y
del líquido en equilibrio están dadas en las
columnas 4 y 5 de la tabla anterior.

5.2.4 Cálculo de la Presión del Punto de
Burbuja de una Solución Líquida Ideal
Pb  z j Pvj
5.28
j

Ejemplo 5.5. Calcular la presión del punto de
burbuja a una temperatura de 150 ºF para la
mezcla presentada en elejemplo 5.3. Asuma
comportamiento de solución ideal.

5.2.4 Cálculo de la Presión del Punto de
Burbuja de una Solución Líquida Ideal
Solución:
 Resolver la ecuación

Componentes
C3
nC4
nC5

Composición,
Fracción molar
zj
0.610
0.280
0.110
1.000

Pb  z j Pvj
j

Presión de vapor
a 150 ºF
Pvj
350
105
37

zjPvj
213.5
29.4
4.1
Pb = 247.0 psia

5.2.5 Cálculo de la Presión del Punto de
Rocío de unaSolución de gas ideal
Pd 

1
 zj
 
j
 Pvj






5.30

Ejemplo 5.6. Calcular la presión del punto de
rocío a 150 ºF para la mezcla dada en el
ejemplo 5.3. Suponga comportamiento de
solución ideal.
 

5.2.5 Cálculo de la Presión del Punto de
Rocío de una Solución de gas ideal
Solución:

Resolver la ecuación:
 
Componente
C3
nC4
nC5

Composición
Fracción molar
zj
0.610
0.280
0.110

1
Pd 
zj
 
j
 Pvj

Presión de vapor a
150 ºF
Pvj
350
105
37

1.000

1
Pd 
136 psia
0.00738

zj/Pvj
0.00174
0.00267
0.00297
 zj 
   0.00738
j
 Pvj 






 
5.3 SOLUCIONES NO IDEALES

Varios métodos teóricos para superar estos
problemas han sido tratados. Pero el único
camino
razonablemente
exacto
para
predecir el equilibrio gas - líquido, es a
través
de
correlaciones
basadas
enobservaciones experimentales del comporta
miento del equilibrio gas - líquido. Estas
correlaciones
involucran
la
razón de
equilibrio K, la cual es definida como:

Kj 

yj
xj

5.31

 
5.3.1 Composiciones y Cantidades de las
Fases Gas y Líquida en Equilibrio de una
Solución Real.
 x j 
j

z jn
nL  ng K j

z jn
1
 y j 
nL
j
ng 
Kj

1

5.32

5.33

 
5.3.1 Composiciones y Cantidades de las...