Diagrama de fases del ciclohexano

EQUILIBRIO ENTRE FASES
CONSTRUCCIÓN DEL DIAGRAMA DE FASES DEL CICLOHEXANO.
Fecha: 24-febrero-2011
I. OBJETIVO GENERAL
Interpretar el diagrama de fases de una sustancia pura, construido a partir de datos de presión y temperatura obtenidos a través de diferentes métodos.
II. OBJETIVOS PARTICULARES
a. Comprender la información que proporcionan la regla de las fases de Gibbs y la ecuaciónde
Clausius-Clapeyron.
b. Distinguir los equilibrios entre las diferentes fases (sólido, líquido, vapor).
c. Deducir las propiedades termodinámicas involucradas en la transición de fases.
III. PROBLEMA
Construir el diagrama de fases del ciclohexano a partir de datos obtenidos en la literatura, experimentales y calculados.
IV. INTRODUCCIÓN
Cualquier sistema evoluciona de formaespontánea hasta alcanzar el equilibrio y es posible determinar si un sistema está en equilibrio con su entorno si la Suniverso o si las funciones de estado del sistema U, H, A y G permanecen constantes con el tiempo. En caso contrario, analizando como variarían estas funciones de estado se puede determinar en que sentido evolucionará el sistema, para lo cual se emplean las ecuaciones de Gibbs.
Así, lacondición de equilibrio material en un sistema compuesto por varias fases y especies es , condición que se cumple cuando no hay cambios macroscópicos en la composición del sistema, ni transporte de materia de una fase a otra del sistema (UAM, 2006).
Para describir el estado de equilibrio de un sistema de varias fases y diversas especies químicas se debe conocer el número de variables intensivasindependientes que definen el sistema. Para conocer este número se aplica la regla de las fases: L= C – F + 2; donde L es número de variables intensivas independientes (grados de libertad), C el número de componentes químicos del sistema y F el número de fases presentes en el sistema (UAM, 2006).
Cuando en el sistema pueden ocurrir una o varias reacciones químicas (r), entonces el número de variablesintensivas independientes se reduce en el número de reacciones que ocurren y la regla de las fases se transforma en: L= C – F + – r.
Se puede representar cualquier estado de equilibrio del sistema formado por una sustancia pura mediante un punto en un diagrama bidimensional de presión-temperatura. Este diagrama se denomina diagrama de fases. Un ejemplo del diagrama de fases de una sustancia purase muestra en la figura siguiente:

En este diagrama, las líneas AB, BD y BC corresponden a valores (P, T) en las que coexisten dos fases.

A2. PROPUESTA DEL DISEÑO EXPERIMENTAL
Lo que queremos hacer, es construir el diagrama de fases del ciclohexano, lo haremos determinando mediante una serie de experimentos, la temperatura del punto triple, la temperatura de ebullición y la temperatura desolidificación. Luego construiremos un diagrama igual al de las fases de Gibbs.
Todo esto lo haremos con el ciclohexano.

A3. REACTIVOS Y MATERIALES
CiclohexanoSal de cocina en granoHielo | Punto triple:1 Manómetro de mercurio1 Bomba de vacío con trampa1 Termómetro de mercurio de -1 a 101°C1 Matraz bola 1 L con tapón trihoradado,2 trampas de vapor2 cubetas de plástico para introducir lastrampas de vapor3 Soporte universal con pinza mangueras de látex1 Charola de plástico de 30cm x20 cm x15cmEquilibrio Líquido-vapor1 Sistema de destilación fraccionada o simpleEquilibrio Sólido- Líquido1 Tubo de ensaye de 12 x 150 mm (15 mL) 1 termómetro digital de –10 a 100°C1 vaso unicel. |

A4. METODOLOGÍA EMPLEADA
1. En un matraz de bola colocamos una solución de ciclohexano, el cualconectamos con un sistema de trampas, de un lado ponemos una bomba de vacío y del otro un manómetro de mercurio. Observar la temperatura del punto triple.

2. En un tubo de ensaye colocamos una disolución con ciclohexano y observamos la temperatura del momento en que ocurra la cristalización.

3. Ponemos a destilar una mezcla de ciclohexano hasta ver cuando ocurre el punto de ebullición....