liquidos parcialmente miscibles

PRÁCTICA 18
DIAGRAMA DE MISCIBILIDAD DEL SISTEMA AGUA-FENOL
OBJETIVOS
• Comprensión cualitativa del equilibrio líquido-líquido en un sistema binario con
miscibilidad parcial.
• Observación de la separación de fases que se produce al descender la temperatura de
mezclas de agua y fenol de distinta concentración. Representación gráfica de la
dependencia de curva de coexistencia de fases.
•Determinación del punto crítico (o punto consoluto superior) del sistema agua-fenol.
• Estimación del valor de la energía de intercambio en el sistema agua-fenol.
PRINCIPIOS TEÓRICOS
Miscibilidad
Se denomina proceso de mezcla a la formación, a p y T fijos, de una mezcla de dos
componentes a partir de n A moles de A y n B moles de B. La diferencia entre el potencial de
Gibbs del sistemabinario y el potencial de Gibbs de los componentes puros se conoce como
potencial de Gibbs de mezcla, "Gmix . Si "Gmix > 0 , el sistema binario no se formará (pues el
!
segundo principio establece que ! p, T, n A y n B fijos el estado de equilibrio corresponde al
a
mínimo de G) y decimos que los componentes son inmiscibles. Si "Gmix < 0 , sí se mezclan y
!
!
podemos observar uno de los trescomportamientos siguientes:
!
!
a) se forma una única fase homogénea en todo el rango de temperaturas y en todo el rango de
!
composiciones, como ocurre por ejemplo al mezclar agua y etanol,
b) se forman dos fases homogéneas sea cual sea la composición y la temperatura, como ocurre
por ejemplo al mezclar agua y nitrobenceno,
c) se puede formar o bien una fase o bien dos fases homogéneas enfunción de la temperatura
y de la proporción en que los intentemos mezclar. Un ejemplo típico es el sistema agua-fenol
y decimos que estos líquidos son parcialmente inmiscibles.
El potencial de Gibbs de mezcla es suma de una contribución entálpica y otra entrópica
ΔGmix = ΔHmix − TΔSmix .

(1)

La mezcla suele implicar un aumento de entropía, ΔSmix > 0, y este aumento es mayor cuando
seforma una única fase homogénea que cuando hay dos fases. Si ΔHmix < 0 entonces la
mezcla también está favorecida energéticamente y se observa miscibilidad total. Por el
contrario, cuando ΔHmix > 0 la mezcla muestra única fase a altas T (pues las altas T favorecen
los estados de mayor entropía) y dos fases a bajas T (por predominio de la influencia de
ΔHmix, y ΔHmix es menor cuando hay dos fasesque cuando hay una única fase homogénea).

Diagrama de miscibilidad del sistema agua-fenol.

Pág. 18.1

Diagrama de fases
El diagrama de fases temperatura-composición nos
dice en qué condiciones de equilibrio existe una o
dos fases (a 1 atm). En la Figura 18.1, el punto a está
situado en la llamada región homogénea. Esto indica
que un sistema agua-fenol al 50%-peso y una
temperatura deunos 65 °C es miscible y aparece con
una única fase homogénea. Si descendemos T hasta
llegar al punto b, observaremos un cambio de fase.
Se trata de una transición en la que el sistema se
vuelve inmiscible y comienza la formación de una
Figura 18.1. Diagrama de fases del sistema aguasegunda fase, lo cual se evidencia porque la
fenol a 1 atm. (M. Díaz-Peña y A. Roig, Química
Física,Alhambra, 1975).
disolución cambia de transparente a turbia. Al seguir
disminuyendo T y llegar a un punto como el c, el sistema vuelve a ser transparente pero con
dos fases separadas claramente distinguibles. Ambas fases contienen los dos componentes,
pero la concentración de fenol en una de ellas es mayor que la concentración media y en la
otra fase es menor que la concentración media. Así, porejemplo, cuando el sistema aguafenol se halla a 45 °C con una concentración media del 50%-peso, marcada por el punto c, las
dos fases separadas tienen las composiciones marcadas por los puntos l1 y l2. La
concentración de fenol en estas fases cambia con T y la unión de puntos como l1 y l2 a
distintas temperaturas define la curva de coexistencia de fases. Dicha curva muestra un
máximo que se...