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PRÁCTICA 6

DIAGRAMA DE SOLUBILIDAD DE TRES COMPONENTES

1.- FUNDAMENTO TEÓRICO El ácido acético y el agua son dos especies totalmente miscibles entre sí. Es decir, con independencia de las proporciones empleadas, el resultado de mezclar estos dos componentes es siempre una disolución homogénea. Lo mismo ocurre con el sistema formado por ácido acético y triclorometano (cloroformo).Cualesquiera que sean las proporciones empleadas, estos dos componentes son totalmente miscibles y por tanto forman una disolución homogénea. La condición para que dos especies sean totalmente miscibles es que sus moléculas tengan naturalezas similares. Siendo así, el nuevo sistema formado por una disolución, en las que las moléculas de una especie están rodeadas por las de la otra, está favorecidotermodinámicamente frente a la permanencia de los dos sistemas iniciales por separado. El sistema formado por agua y triclorometano es totalmente diferente. Estos componentes son prácticamente inmiscibles, lo que quiere decir que cuando se mezclan no se disuelven el uno en el otro. La naturaleza microscópica de sus moléculas es muy distinta y se repelen. Como resultado, los dos líquidos se mantienenseparados formando dos fases diferentes. Es decir, termodinámicamente resulta más estable mantener los dos sistemas por separado que constituir un hipotético nuevo sistema en el que las moléculas de una especie estén rodeadas por las de la otra.
ÁCIDO ACÉTICO

Miscible con

Miscible con

TRICLOROMETANO

AGUA

Inmiscibles

Supongamos que a una mezcla bifásica formada por agua ytriclorometano se le añade un poco de ácido acético. Como el ácido acético es soluble en ambas especies, se disuelve en las dos fases. Éstas permanecen inmiscibles, sin embargo se ha dado un cambio cualitativo importante. 6-1

Ahora las fases no están constituidas por componentes puros, sino que ambas son disoluciones de dos componentes que contienen uno en común, el ácido acético, en concentraciones muypequeñas. Si continuamos añadiendo ácido acético, las fases se van haciendo cada vez más concentradas en este componente. A nivel molecular, en la fase inicialmente formada por triclorometano, cada vez existen más moléculas de esta especie rodeadas por las de ácido acético. Algo similar ocurre en la fase acuosa donde los iones acetato se distribuyen entre moléculas de agua. Alcanzada unaconcentración límite de ácido acético, el sistema sufre un cambio sustancial y pasa de ser bifásico, a estar constituido por una sola fase (figura 1). Este hecho se explica porque las moléculas de triclorometano y las de agua, se mantienen alejadas entre sí, separadas por una extensa región de iones acetato. El nuevo sistema constituye una configuración termodinámicamente más estable que la representada porambas disoluciones por separado.

Figura 1

La cantidad de ácido acético necesaria para transformar el sistema bifásico en uno homogéneo depende de las proporciones iniciales de triclorometano y agua. Es decir, una mezcla bifásica que contiene inicialmente un 10% de triclorometano y un 90% de agua, requiere una cantidad de ácido acético diferente que una mezcla bifásica con 50% detriclorometano y 50% de agua.

6-2

Ácido Acético
0 10 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Curva de solubilidad
50 60 70 80 90 100

20 30 40

Triclorometano

0

Agua

Figura 2

Si se representan en un diagrama triangular, en términos de porcentaje en masa, las concentraciones de los tres componentes correspondientes al instante en el que el sistema setransforma en una sola fase, se obtiene la curva de solubilidad1 (figura 2). El área que queda por debajo de esta curva representa a todas las mezclas de estos tres componentes, que dan lugar a dos fases. El área que queda por encima, representa por lo tanto, las proporciones que una vez mezcladas dan sistemas homogéneos con una sola fase. El diagrama triangular El diagrama triangular, constituye la...