Pronostico del diagrama de fases para equilibrio sólido líquido en sistemas binarios carlos arturo giraldo yepes
EQUILIBRIO SÓLIDO-LÍQUIDO EN SISTEMAS BINARIOS
CARLOS ARTURO GIRALDO YEPES
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MEDELLÍN
FACULTAD DE MINAS
MEDELLÍN
2002
PRONÓSTICO DEL DIAGRAMA DE FASES PARA
EQUILIBRIO SÓLIDO-LÍQUIDO EN SISTEMAS BINARIOS
CARLOS ARTURO GIRALDO YEPES
Trabajo dirigido degrado para optar
al título de ingeniero químico
Director
CARLOS EDUARDO SIERRA CUARTAS
Ingeniero químico
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MEDELLÍN
FACULTAD DE MINAS
MEDELLÍN
2002
CONTENIDO
LISTA DE TABLAS i
LISTA DE FIGURAS ii
GLOSARIO iii
RESUMEN iv
ABSTRACT v
INTRODUCCIÓN 1
1. EL EQUILIBRIO SÓLIDO-LÍQUIDO
1.1 La ecuación delequilibrio 2
1.2 Diagramas de fases 3
1.3 Solución líquida 3
1.4 Solución sólida 5
1.5 Evaluación de los modelos 6
1.6 Punto de fusión congruente 7
2. EQUILIBRIO SIN REACCIÓN QUÍMICA:
EUTÉCTICO Y SERIE CONTINUA
2.1 Introducción 11
2.2 El sistema eutéctico simple 12
2.2.1 Aplicación d la expansión de Redlich-Kister 12
2.2.2 Aplicación de la ecuación NRTL 15
2.2.3 Aplicación del método UNIFAC16
2.2.4 Aplicación de la correlación de Ott-Goates 19
2.3 Soluciones sólidas 20
2.3.1 Serie continua de disoluciones sólidas 20
2.3.2 Sistema eutéctico con disolución sólida 23
3. EQUILIBRIO CON REACCIÓN QUÍMICA:
FORMACIÓN DE COMPUESTO
3.1 Introducción 25
3.2 Composición estequiométrica 26
3.3 Acerca de “aparente” y “verdadero” 28
3.4 Teorema general para mezclas que contienenmoléculas de
asociación o de solvatación 29
3.5 Teoría química ideal 31
3.6 Constantes de equilibrio 35
3.7 Ecuaciones de equilibrio 36
3.8 Ejemplo 37
CONCLUSIONES 41
RECOMENDACIONES 42
BIBLIOGRAFÍA 43
LISTA DE TABLAS
pág.
Tabla 2.1 Propiedades de los componentes para los sistemas con la
expansión de Redlich-Kister. 12
Tabla 2.2 Datos experimentales para evaluar laexpansión de Redlich-Kister. 12
Tabla 2.3 Resultados generales de los sistemas eutéctico simple con la
expansión de Redlich-Kister. 14
Tabla 2.4 Resultados generales de los sistemas eutéctico simple con la
ecuación NRTL. 16
Tabla 2.5 Propiedades de los componentes para los sistemas con el método
UNIFAC. 16
Tabla 2.6 Subgrupos UNIFAC. 17
Tabla 2.7 Datos experimentales para evaluar elmétodo UNIFAC. 17
Tabla 2.8 Resultados generales de los sistemas eutéctico simple con el método
UNIFAC. 17
Tabla 2.9 Resultados generales de los sistemas eutéctico simple con la
correlación de OTT-Goates. 20
Tabla 2.10 Propiedades de los componentes para los sistemas de serie continua. 20
Tabla 2.11 Datos experimentales de los sistemas de serie continua. 21
Tabla 2.12 Datos experimentales“modificados “ de los sistemas de serie continua. 21
Tabla 2.13 Resultados generales de los sistemas de serie continua. 22
Tabla 2.14 Datos experimentales del sistema zinc(1) + cadmio(2). 23
Tabla 2.15 Resultados generales para el sistema zinc(1) + cadmio(2). 24
Tabla 3.1 Datos experimentales de 4-metoxifenol(1) + etilendiamina(2). 37
Tabla 3.2 Fracciones “verdaderas”. 38
Tabla 3.3 Resultadosgenerales para el sistema 4-metoxifenol(1) +
etilendiamina(2). 40
LISTA DE FIGURAS
pág.
Figura 2.1 4-metoxifenol(1) + catecol(2); k = 1. 13
Figura 2.2 agua(1) + sulfolano(2); k = 3. 13
Figura 2.3 sulfolano(1) + tolueno(2); k = 3. 14
Figura 2.4 metanol(1) + sulfolano(2); k = 4. 14
Figura 2.5 4-metoxifenol(1) + catecol(2) con NRTL. 15
Figura 2.6 agua(1) + sulfolano(2) con NRTL.15
Figura 2.7 sulfolano(1) + tolueno(2) con NRTL. 15
Figura 2.8 metanol(1) + sulfolano(2) con NRTL. 15
Figura 2.9 acenafteno(1) + fluoreno(2) con el método UNIFAC. 18
Figura 2.10 4-metoxifenol(1) + catecol(2) con el método UNIFAC. 18
Figura 2.11 benzaldehído(1) + ciclohexano(2) con el método UNIFAC. 18
Figura 2.12 2-heptanona(1) + etanol(2) con el método UNIFAC. 18
Figura 2.13...
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