n-hexano


Trabajo 1

n-Hexano

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1.- Datos
Para nuestra sustancia, el n-hexano (C6H14, que a partir de ahora será llamada “hexano” a secas en la mayoría de las ocasiones), en el CRC Handbook of Chemistry & Physics 2004, Section 3 (Physical Constans of Organic Compounds), en el apartado Physical Constants of Organic Compounds, se encuentra lo siguiente:
Name
Mol. Form.
CASRN
Mol. Wt.
Physical Form
mp/ºC
bp/ºC
den/g cm-3
Hexane
C6H14
110-54-3
86.175
liq
-95.35
68.73
0.660625

Así, sus puntos normales de fusión y ebullición (esto es, a la presión de 101325 Pa) son -96.35 ºC y 68.73 ºC respectivamente, que en temperaturas absolutas son:

Consultando en el NIST, obtenemos que la temperatura en el punto triple es de 178.0 K.
En el mismo libro, Section 6(Fluid Properties), Critical Constants, encontramos:
Molecular formula
Name
Tb/K
Tc/K
Pc/MPa
Vc/cm3 mol-1
Ref.
C6H14
Hexane
341.88
507.6
3.025
368
2

Como vemos, la temperatura de ebullición coincide con la calculada anteriormente.
En el apartado Vapor Pressure of Fluids de esta sección se hallan datos de la presión de vapor en función de la temperatura (son dados en kPa y ºC,aunque aquí hayan se encuentren en Pa y K):
T (ºC)
T (K)
P (Pa)
-96,4 s
176,75
1
-79,2
193,95
10
-57,6
215,55
100
-29,3
243,85
1000
9,8
282,95
10000
68,3
341,45
100000
La “s” tras la primera temperatura indica que la sustancia es sólida a tal temperatura.
2.- Ajuste a la ecuación de Clausius-Clapeyron, diagrama de fases, y cálculo de entalpía
Vaporización
Como se observa,los datos disponibles están demasiado dispersos, y hay un gran intervalo sin datos entre la temperatura normal de ebullición y el punto crítico.

Puede apreciarse que el ajuste de la ecuación de Clausius-Clapeyron a los datos experimentales, como era de esperar a la vista de los datos anteriores, no es demasiado bueno.

Usando estos datos, y los de la temperatura y presión críticas y latemperatura normal de ebullición, obtenemos la ecuación de Clausius-Clapeyron para la vaporización:

Usaremos esta ecuación para averiguar de forma aproximada la presión en el punto triple:

Sublimación
Usando el dato obtenido anteriormente y el observado en la tabla anterior, obtenemos:

Fusión
Para la línea de equilibrio sólido-líquido, solo disponemos de dos datos: el punto triple y el puntonormal de fusión. Sin embargo, esta línea, debido a la incompresibilidad de las fases condensadas (sólidos y líquidos) es prácticamente vertical, con una pequeña inclinación en uno u otro sentido, aunque más frecuentemente inclinada hacia la derecha, pendiente positiva, pues el sólido es más denso que el líquido en la mayoría de los casos. No obstante, no es así para el hexano, puesto que en elpunto triple la presión es de 1.983 Pa y la temperatura de 178 K, mientras que el punto normal de fusión es de 177.8 K (a la izquierda del punto triple). Así, la ecuación para la línea de fusión sería, aproximadamente:

Que, aplicada al punto normal de fusión:

Luego:





Con estos datos podemos ya construir el diagrama de fases del hexano:



También en el CRC Handbook, Section 6(Fluid Properties), en el apartado “Enthalpy of fusion”, encontramos:
Mol. Form.
Name
tm/ºC
fusH (tm)/ kJ mol-1
C6H14
Hexane
-95.35
13.08

y en el apartado: Enthalpy of vaporization
Mol. Form.
Name
tb/ºC
vapH (tb)/ kJ mol-1
vapH (25ºC)/ kJ mol-1
C6H14
Hexane
68.73
28.85
31.56

Así, tenemos un dato de la entalpía de fusión (la normal), y dos datos de entalpía de vaporización:la normal y a 25 ºC. Las entalpías de fusión y sublimación pueden obtenerse (aunque no de forma tan precisa) a partir de los ajustes anteriores a la ecuación de Clausius-Clapeyron:

Sublimación


Vaporización

Fusión
Para obtener la ecuación del líquido usaremos los datos del punto triple y el dato a 10 Pa de presión (193.95 K), obteniendo:

La ecuación para el sólido sería la misma que...