equilibrio gases

EQUILIBRIO GAS LÍQUIDO

SOLUCIONES IDEALES
Una solución ideal es una solución para la cual:
• Existe una solubilidad total cuando los componentes son
mezclados.
• No ocurre interacción química durante la mezcla.
• Los diámetros moleculares de los componentes son
similares.
• Las fuerzas intermoleculares de atracción y repulsión son las
mismas entre moléculas semejantes, así como entre
moléculasno semejantes.

ECUACIÓN DE RAOULT
Afirma que la presión parcial de un componente en el
gas, es igual a la fracción molar de ese mismo
componente en el líquido, multiplicado por la presión de
vapor del componente puro.

Pj  x j Pvj
ECUACIÓN DE DALTON
La presión de Dalton puede ser usada para calcular la
presión parcial ejercida por un componente de una
mezcla de gas ideal.

Pj  y j PCOMPOSICIONES Y CANTIDADES DE LAS
FASES GAS Y LIQUIDO EN EQUILIBRIO DE
UNA SOLUCIÓN IDEAL
• Las ecuaciones de Dalton y Raoult representan la
presión parcial de un componente en una mezcla
gaseosa. En la Ec. De Raoult el gas debe estar en
equilibrio con el líquido.
• Al combinarsen las ecuaciones, se obtiene una
nueva expresión que relaciona las composiciones de
las fases gaseosa y líquida en equilibriocon la
presión y la temperatura a la cual existe el equilibrio
gas-líquido.

COMPOSICIONES Y CANTIDADES DE LAS
FASES GAS Y LIQUIDO EN EQUILIBRIO DE
UNA SOLUCIÓN IDEAL
Para determinar los valores de Xj y Yj, la ecuación debe
ser combinada con ecuación que relacione estas dos
cantidades. Tal expresión debe ser desarrollada
considerando un balance de materia sobre el j-ésimo
término de la mezcla.

z jn  x j nL  y j n g
z j n  x j nL  x j

Pvj
P

ng

z jn
1
 x j 
P
j
j
vj
nL 
ng
P

z jn
xj 
Pvj
nL 
ng
P

z jn
1
 y j 
P
j
j
ng 
nL
Pvj

COMPOSICIONES Y CANTIDADES DE LAS
FASES GAS Y LIQUIDO EN EQUILIBRIO DE
UNA SOLUCIÓN IDEAL
nl=representa el número total de moles en el líquido
ng=representa el número total de moles en el gas
Zj=representa la fracción molar del j-ésimo términocomponente de
la mezcla total, incluyendo tanto la fase líquida como la gaseosa.
xj=representa la fracción molar del j-ésimo componente en el líquido
yj=representa la fracción molar del j-ésimo componente en el gas
Znj=representa las moles del j-ésimo componente en la mezcla total
xjnl=representa las moles del j-ésimo componente en el líquido
yjng=representa las moles del j-ésimo componente en elgas

Un balance de materia sobre el j-ésimo componente, se
obtiene:

z j n  x j nL  y j ng

COMPOSICIONES Y CANTIDADES DE LAS
FASES GAS Y LIQUIDO EN EQUILIBRIO DE
UNA SOLUCIÓN IDEAL
Combinando las ecuaciones, e igualando Yj, en cada una, se obtiene:

z j n  x j nL  x j

Pvj
P

ng

z jn
1
 x j 
Pvj
j
j
nL 
ng
P

xj 

z jn
Pvj
nL 
ng
P

z jn
1
 y j 
P
j
j
ng 
nL
Pvj

Ec. Eusadas paracalcular las composiciones de la fase liquida y gaseosa de
una mezcla en equilibrio:

COMPOSICIONES Y CANTIDADES DE LAS
FASES GAS Y LIQUIDO EN EQUILIBRIO DE
UNA SOLUCIÓN IDEAL

 x j 
j

j

 y j 
j

j

zj
 Pvj

1  ñ g 
 1
 P

zj

 P

1  ñL 
 1
P

 vj


1

1

EJERCICIO
Calcular las composiciones y cantidades de gas y de
liquido cuando 1.0 lb-mol de la siguiente mezclaes
llevada al equilibrio a 150 ºF y 200 psia.
Suponga comportamiento de solución ideal.
Componente

Composición,
Fracción molar

Propano

0.610

n-Butano

0.280

n-Pentano

0.110

Solución:
Por prueba y error, determine un valor de ñL que
satisfaga la ecuación.
 y j 
j

j

zj
 P


1  ñL
 1
P

 vj


1

ñL = 0.487
Composición de Presión de Composición del Composición del
la mezcla,vapor a gas, fracción molar líquido, fracción
molar
Componente fracción molar
150 ºF
zj
yj  ñ
P
La sumatoria es igual a 1.0 para
= 0.487;
de esta
L 

x j y j
P
1  ñL y 0.513
 1
zj
manera hay 0.487
molesPvj de líquido
molesPvj de


 Pvj



vapor
por cada
mol de mezcla
total0.771
y las composiciones
C3
0.610
350
0.441
del
líquido en105equilibrio0.194
están dadas0.370
en las
n-C4 gas y del...