Quimica

República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del poder popular para la defensa
Universidad Nacional Experimental de la Fuerza Armada
(UNEFA)
Núcleo Zulia




























Sistemas vapor-líquido

1.- Regla de las fases. Teorema de Duhem
Ya se ha visto que los grados de libertad para un sistema se determinan mediante la regla de las fases:
• Parasistemas no reactivos: F = 2 −Π + N
• Para sistemas reactivos: F = 2 − Π + N − r − s
Donde F son los grados de libertad del estado intensivo del sistema; 2 son las variables intensivas más accesibles (P y T); Π es el número de fases del sistema; N es el número de componentes; r es el número de ecuaciones químicas independientes y son consideraciones especiales que hay que tener en cuentacuando se producen reacciones (ecuaciones de balance). Esto es cierto para todo tipo de sistema siempre que se encuentre en equilibrio. Si se hace el mismo análisis para un sistema cerrado en el que las cantidades de cada componente permanecen fijas, se obtiene el resultado que lleva al teorema de Duhem.
El teorema de Duhem se enuncia de la siguiente forma:
Para cualquier sistema cerrado,formado inicialmente por masas conocidas de compuestos químicos determinados, el estado de equilibrio queda completamente especificado cuando se fijan dos variables independientes cualesquiera.
Por otra parte, el estado intensivo del mismo sistema quedará especificado cuando se fijen el número de variables intensivas independientes que indique la regla de las fases. En un sistema cerrado enequilibrio, los estados intensivo y extensivo permanecen constantes.


2.- Comportamiento cualitativo (EVL)

Se considera al equilibrio vapor/líquido (EVL) como el estado de coexistencia de las fases vapor y líquido. El presente análisis cualitativo se limita a estudiar los sistemas constituidos de dos especies químicas, ya que los sistemas de mayor complejidad no se representanadecuadamente en forma gráfica. Cuando N = 2, la regla de la fase será F = 4 - n. Ya que debe haber al menos una fase (rr = 1), el número máximo de variables según la regla de la fase que deben especificarse para fijar el estado intensivo del sistema es tres: en particular, P, T Y una fracción molar (o de masa). Debido a eso, es posible que todos los estados de equilibrio del sistema se representen en elespacio tridimensional T-composición. En este espacio, los estados de pares de fases que coexisten en equilibrio (F = 4 - 2 = 2) definen superficies.


3.- Modelos termodinámicos simples para equilibrio liquido/vapor

Modelos del comportamiento del sistema en equilibrio vapor/líquido simples. Ley de Raoult y ley de Henry.

Ley de Raoult

Si un soluto tiene una presión de vapormedible, la presión de vapor de su disolución siempre es menor que la del disolvente puro. De esta forma la relación entre la presión de vapor de la solución y la presión de vapor del disolvente depende de la concentración delsoluto en la disolución. Esta relación entre ambos se formula mediante la Ley de Raoult mediante la cual: la presión parcial de un disolvente sobre una disolución está dada porla presión de vapor del disolvente puro Po1, multiplicada por la fracción molar del disolvente en la disolución .


tiene que X1=1-X2, donde X2 es la fracción molar del soluto, pudiendo escribir la formulación de la ley como:


Se puede ver de esta forma que una disminución en la presión de vapor, es directamente proporcional a la concentración del soluto presente

Unacaracterística importante y útil de la ley de Raoult es que resulta válida para cualquier especie presente con una fracción mol que se aproxime a la unidad, siempre que la fase vapor sea un gas ideal. En este caso, la similitud química de las especies componentes no es un requerimiento.

Ley de Henry

La aplicación de la ley de Raoult para la especie y requiere de un valor para p¡sat a la temperatura de...