Sistema Equilibrio Líquido-Vapor

Marco teórico
Una fase, de acuerdo a la definición clásica, se define como materia uniforme en todas sus partes, tanto en composición química como física. Ejemplos de ésta son: Agua líquida, hielo, vapor de agua, solución de sacarosa en agua, la mezcla de gases en una muestra de aire, etc.
Dos o más fases se presentan cuando hay una superficie macroscópica de separación entre las faseshomogéneas, ejemplos son: un sistema formado por tres fases (hielo-agua-aire), sistemas formados por dos fases (líquidos inmiscibles) y mezclas de sólidos o formas cristalinas diferentes del mismo sólido. El número de fases identificables depende de cómo se observe la muestra, por ejemplo, una solución de DNA es homogénea a simple vista, y a nivel microscópico se observa no homogénea.
Existen diferentestipos de equilibrios entre fases: sólido–líquido (S-L), líquido-líquido (L-L), líquido-vapor (L-V), etc., y también, pueden existir equilibrios de un solo componente, de dos componentes llamado binario y de tres componentes denominado ternario.

El estado de una muestra de materia se define por dos tipos de variables: intensivas y extensivas. Las variables intensivas son aquellas que nodependen de la cantidad de materia presente como la temperatura, presión y concentración; y las variables extensivas son aquellas que si presentan dependencia de la cantidad de materia presente como por ejemplo la masa y volumen.
En un sistema de una o más fases, generalmente se requiere conocer al menos una variable extensiva por fase, para determinar la masa de cada una de ellas, y el resto de laspropiedades del sistema se pueden determinar a partir de propiedades intensivas necesarias para describir un sistema:
f = c - p + 2 (Ec. 1)

Donde f son los grados de libertad del sistema, y se define como el número mínimo de variables intensivas necesarias para describir un sistema, c es el número de componentes químicos y p es el número de fases del sistema.
El estado en equilibrio de unasustancia pura puede representarse en forma gráfica como se muestra en la Figura 1, y se le conoce como diagrama de fases.

Figura 1. Diagrama de fases del agua.
El diagrama de fase del agua (Fig. 1) muestra cómo puede existir simultáneamente las fases sólida, líquida y vapor, en equilibrio. A lo largo de la línea de sublimación están en equilibrio las fases sólida y vapor; a lo largo de la líneade fusión lo están las fases sólida y líquida; y a lo largo de la línea de vaporización lo están las fases líquida y vapor. El único punto en el cual pueden estar las tres fases en equilibrio, es el punto triple.
Equilibrio líquido-vapor en mezclas azeotrópicas
El equilibrio liquido-vapor de sistemas ideales se pueden describir de acuerdo a las leyes de Raoult y Dalton. La Ley de Raoultdetermina que:
PA = XAP°A (Ec. 2)
PB = XBP°B (Ec. 3)
Donde PA y PB son las presiones parciales en la solución de los componentes A y B; P°A y P°B son las presiones de vapor de las sustancias puras, XA y XB son las fracciones mol. De acuerdo a la Ley de Dalton la presión total del sistema queda definida como:
PT = PA + PB (Ec. 4)
En una mezcla homogénea de dos líquidos volátiles A y B, de acuerdoa la ley de Raoult se pueden presentar dos casos:

a. Si las fuerzas intermoleculares entre las moléculas A y B son más débiles que las que existen entre las moléculas de A y entre las de B, se dice que existe una mayor tendencia para considerarse una mezcla real que en el caso de una solución ideal. En consecuencia, la presión de vapor de la solución es mayor que la predicha por la ley deRaoult para la misma concentración. Esta conducta da origen a la desviación positiva. El mezclado es un proceso endotérmico.

b. Si las moléculas A y B se atraen con mayor fuerza que entre las del mismo tipo, la presión de vapor de la solución es menor que la suma de las presiones parciales, según la ley de Raoult. Dicha conducta se le conoce como desviación negativa. El mezclado es un proceso...