Liquido vapor

Fisicoquímica CIBEX

Guía de Trabajos Prácticos 2010

Trabajo Práctico N° 2
- Equilibrio Líquido-Vapor en Sistemas Binarios Objetivo: Estudiar el equilibrio líquido-vapor de un sistema de dos líquidos totalmente miscibles. Construir
la curva de temperatura de ebullición-composición y verificar que el sistema no cumple con la ley de Raoult.

Introducción
Cuando dos líquidos se ponen encontacto mutuo, tres tipos de sistemas binarios pueden ser observados experimentalmente según el grado de miscibilidad de los líquidos considerados: a) ambos líquidos son inmiscibles (Ej.: CS2 y H2O) b) ambos líquidos son parcialmente miscibles (Ej.: fenol y agua) c) ambos líquidos son miscibles en todas proporciones (Ej.: agua y etanol) Este trabajo práctico trata del caso (c). En el estudio desistemas de líquidos miscibles, la ley de Raoult, la cual ha sido deducida a partir del comportamiento de las soluciones a bajas concentraciones, sirve de base para comprender el comportamiento que presentan estas mezclas. Esta ley establece que la presión de vapor de cada uno de los componentes de la mezcla binaria puede ser expresada como:

p A = x A p* A
* *

y

pB = xB p* B

donde p Ay pB son las presiones de vapor de los componentes puros a la temperatura de trabajo; x A y

xB son las fracciones molares de los componentes A y B en el líquido. (Emplearemos y A e y B para

referirns a las fracciones molares en la fase gaseosa). Se define como solución ideal a aquella que se comporta según la ley de Raoult para cada uno de los componentes, en todo el rango deconcentración. Los sistemas reales pueden presentar mayor o menor alejamiento del comportamiento ideal, según el grado de interacciones intermoleculares que existe en la fase líquida. La Regla de las Fases La regla de las fases establece que V + F = C + 2, donde V: varianza o grados de libertad: es el número mínimo de variables intensivas independientes necesario para especificar el estado intensivo de unsistema en equilibrio; F: fase: es toda porción homogénea de un sistema en equilibrio que presenta límites físicos definidos; y C: número de componentes: es el menor número de especies químicamente independientes necesario para describir la composición de cada fase de un sistema en equilibrio. Como el número mínimo de grados de libertad es cero, el número máximo de fases Fmáx= C + 2. Si el sistema esde dos componentes independientes resulta Fmáx = 4. Por otra parte Fmín= 1, con lo que resulta Vmáx = 3. La representación de su comportamiento debe hacerse entonces en un sistema de tres ejes coordenados que pueden corresponder respectivamente a presión, temperatura y composición. Si una de las variables anteriores se mantiene constante, se simplifica la representación que puede hacerseentonces en el plano. Por ejemplo T = f(c) a presión constante o p = f(c) a temperatura constante o p = f(T) a concentración constante. En el estudio de mezclas de dos líquidos miscibles se considera el equilibrio entre una fase líquida y su vapor, representando a T constante la variación de la presión total del vapor con la composición del sistema o a presión constante, la variación de la temperaturade ebullición del líquido con la composición del sistema. En las Figuras 1 y 2 se muestran los dos tipos de diagramas. Estos diagramas corresponden a los casos más sencillos, es decir sistemas que cumplen con la ley de Raoult. En la bibliografía se pueden consultar otros detalles de este tipo de construcción para las llamadas desviaciones positivas y negativas de la idealidad. El dispositivoexperimental a emplear depende del tipo de diagrama a construir. En lo que sigue discutiremos la construcción de los diagramas de T vs. composición a presión constante.

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T0A

Vapor

Líquido xA
Fig. 1. Variación de p con c a T cte
0

T0B
1,0

xB

Fig. 2. Variación de T con c a p cte

Descripción de la Técnica
Para la...