PRACTICA 2 TERMODINAMICA DE EQUILIBRIO DE FASES

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL.
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS.
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA INDUSTRIAL.



LABORATORIO DE TERMODINAMICA DE EQUILIBRIO DE FASES


PRÁCTICA N°2: PROPIEDADES MOLARES PARCIALES

OBJETIVOS:
1. Preparar una serie de soluciones de metanol (1)- agua (2) de diferentes concentraciones y media a cada una su volumen molar(V)
2. Calcular a cada solución su volumen molar ideal (Vid) y su cambio de volumen de mezclado ( V )
3. Ajustar los datos experimentales a una ecuación (expansión de Redlich – Kister).
4. Determinar el volumen molar parcial, de metanol y el agua en cada una de las soluciones
5. Presentar los resultados en forma tabular y grafico.

FUNDAMENTACIÓN TEORICA
El concepto de propiedad parcialmolar nace como una forma práctica para estimar la propiedad total o absoluta de un sistema no ideal. Si se tiene por ejemplo, el caso de formulación de una solución al 50% en volumen para el sistema binario agua y metanol, la teoría nos dice que el volumen total de la solución resultante será la suma de los volúmenes de las sustancias puras (al mezclar medio litro de agua con medio litro de alcoholdeberíamos de obtener 1 litro de solución al 50% en volumen de metanol).
Lo anterior no es cierto para una solución no ideal (obtendremos menos de un litro de solución al 50% en volumen de la ilustración anterior). Esta variación se origina en el reacomodo espacial y eléctrico de las moléculas de cada especie presente.
Para el caso del agua y el alcohol, la presencia de enlaces débiles tipopuente de hidrógeno del agua, favorecen la aproximación molecular inter-especies originando esa disminución en el volumen previsto.
Existen varios métodos para evaluar las propiedades parciales molares, que son propiedades puntuales para cada concentración dada. Se presenta a continuación una ilustración para la estimación de los volúmenes parciales molares y el cálculo del volumen total real de lamezcla resultante para el intervalo de concentraciones entre especies puras, aplicando el procedimiento sugerido por S. Sandler.






DESARROLLO:
1. Material y Equipo:

Balanza de precisión (B)
Soporte de madera (S)
Armadura de alambre (A)
Cuerpo sumergible (F1) (flotador o buzo)
Probeta de 50 ml (P)
9 frascos de 100 mol con tapa (F)
Sustancias:
Metanol (1)
Agua (2)




2.Preparación de soluciones



a) Cálculos:
Se pone como ejemplo la preparación 50 ml de una solución que contiene 0.3 frac. Mol de metanol y 0.7 frac. Mol de agua.

Base de Cálculo: 1gmol.
Metanol: 0.3gmol*32.042 (ml/gmol) / 0.791 (g/ml) = 12.152 ml
Agua: 0.7gmol*18.05 (ml/gmol) / 0.998 (g/ml) = 12.636 ml
Volumen Preparado: 12.152 ml de metanol + 12.636 ml de agua = 24.788ml desolución.
Como se desean 50ml de solución, haciendo las proporciones correspondientes queda:
Metanol: 24.51ml --- 24.5ml
Agua: 25.48ml --- 25.5ml
De manera semejante, se hacen los cálculos para saber los volúmenes que se debe mezclar de cada reactivo para preparar las demás soluciones.
3. Procedimiento.

Etiquetar cada frasco de acuerdo a la solución que va a contener, cerciorándosepreviamente que se encuentre limpio y seco.
Vierta de una bureta en cada uno de los 9 frascos, las cantidades correspondientes de cada reactivo, para preparar la solución marcada en la etiqueta.

Obtención de las densidades de cada solución
Acomodar el equipo de acuerdo a la figura
Pesar el flotador suspendido por un hilo de la armadura: Waire.
Depositar en la probeta, una cantidad suficiente deagua, de tal manera que el flotador, suspendido del hilo en la armadura de alambre, quede totalmente sumergido. Pesar nuevamente el flotador pero ahora sumergido en agua: Wagua
Determine el empuje del flotador:
E= Waire - Wagua

Determinar el volumen del flotador,(=volumen del fluido desplazado y consultando la densidad del agua en tablas a la temperatura de trabajo) usando el principio de...