Estudio de un sistema de tres componentes

L-1
ESTUDIO DE UN SISTEMA DE TRES COMPONENTES EN EQUILIBRIO


1. OBJETIVO

1.1 DETERMINAR EL COEFICIENTE DE DISTRIBUCION DE UNA SUSTANCIA SOLIDA EN DOS SOLVENTES INMISCIBLES.

2. FUNDAMENTO TEORICO

El estudio de la distribución de una sustancia sólida entre dos líquidos inmiscibles puede dar información importante para la realización de una extracción otambién para indicar la existencia de disociación, asociación u otras reacciones químicas del soluto en las soluciones. Si a dos líquidos inmiscibles que están en contacto se les agrega cierta sustancia (soluble en ambas), ésta se distribuirá entre las dos fases líquidas en una proporción constante a una temperatura dada (independientemente de la cantidad total de sustancia disuelta presente, estaúltima se distribuye entre las dos capas en una relación constante).

Cuando se alcanza el equilibrio en las dos fases, los potenciales químicos del soluto son:
( 1 )

Fase I

( 2 )

Fase II

( 3 )

Donde:

y Son los potenciales químicos del soluto en el estado de referencia, en las fases I y IIrespectivamente.

Por lo tanto:


( 4 )

( 5 )

( 6 )

A K se le denomina coeficiente de distribución y depende de la temperatura.

K = K (T) ( 7 )

Para el caso de soluciones diluidas, K puede calcularse a partir de las fracciones mol o de las concentraciones de la siguiente manera:

o( 8 )

El uso de K para representar la relación de equilibrio es de uso común en la industria del petróleo, gas natural y otras industrias que se dedican a la separación de sustancias y esta cantidad se denomina invariablemente como valor K, este valor indica que tan ligero es un componente, o sea, su tendencia a concentrarse en la fase vapor. Los componentes ligeros tienen valoresde K mayores que la unidad, los componentes pesados tienen valores de K menores que la unidad y se concentran en la fase líquida.
Cuando dos solventes se agitan con una sustancia sólida soluble en cada una de ellas, cada una se satura simultáneamente y el coeficiente de distribución, en este caso, es el cociente de las concentraciones. En el equilibrio, la relación entre las concentraciones desoluto en las dos fases viene dada por la ecuación (8). Esta relación puede aplicarse de acuerdo con Walter Nernst en forma exacta únicamente si los dos disolventes son inmiscibles, y si no tiene lugar alguna asociación o disociación del soluto. En general, si  representa la fracción de la cantidad total de soluto que está disociado o asociado, suponiendo que en cada disolvente ocurre una u otracosa, entonces:


Cuando las concentraciones son pequeñas la ley de distribución suele cumplirse si no hay reacción química. El equilibrio en sistemas líquido-líquido son prácticamente independientes de la presión, con lo cual se cumple que solo dependen de la temperatura.

En general, se ha encontrado que para muchos casos, la ley de distribución puede representarse mediante la ecuación:( 9 )

Donde N es un índice que cambia con la temperatura pero es independiente de la concentración y depende de las propiedades de los tres componentes que constituyen el sistema.


3. MATERIALES Y EQUIPO

3.1 MATERIAL
1 Perilla de succión
1 Bureta de 50 ml
4 Embudos de separación de 150 ml con tapón4 Matraces Erlenmeyer de 250 ml
4 Anillo chicos
1 Matraz Erlenmeyer de 1 l
24 matraz erlenmeyer100 ml
1 Parrilla eléctrica
1 Pinza para bureta
1 Pipeta volumétrica de 2 ml
1 Pipeta volumétrica de 5 ml
1 Pipeta graduada de 1 ml
1 Microbureta 25 ml...