Mezclas Azeotropicas

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE QUIMICA Y BIOLOGIA
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS QUIMICAS

LABORATORIO N° 1

EQUILIBRIO LÍQUIDO VAPOR DE UN SISTEMA BINARIO

Autores:
Francisco Andres Flores Loyola faflores7@gmail.com
César Gabriel Morales Solari cesar.moraless@usach.cl
Miguel Ignacio Zúñiga Lupayante miguel.zuniga@usach.cl

Laboratorio Procesos Químicos II. Ingenieríaquímica.
Profesor: Dr. Jorge Pavez Irrazabal.
Fecha de entrega: 2 de mayo del 2012
1.- Resumen

En esta experiencia de laboratorio se pretende encontrar el punto azeotrópico de una mezcla binaria benceno-etanol en el equilibrio líquido vapor y a partir de estos datos calcular y analizar diferentes propiedades termodinámicas como primeramente, los coeficientes de actividad y posteriormente,las funciones de Gibbs para diferentes composiciones, y así comparar la no idealidad de las mezclas descritas en la teoría con la práctica.
Los resultados indicaron que a diferencia de lo que se esperaba los componentes de la mezcla si presentaban miscibilidad (ΔGM negativo y GE positivo) y que las ecuaciones y fórmulas de la no idealidad son coherentes y aplicables a los casos reales.

2.-Introducción

El equilibrio de fases en sistemas con varios componentes tiene importantes aplicaciones en química, ingeniería, ciencia de los materiales y geología. La destilación de petróleo y mezclas de hidrocarburos es un proceso físico que ha tomado una gran relevancia en la industria y los avances en este campo son crecientes.
Las mezclas ideales de dos componentes se ajustan a lallamada ley de Raoult, que predice un comportamiento lineal para las presiones de vapor parciales de cada componente conforme varía la composición molar de los mismos. Sin embargo, esta ley presenta desviaciones para la no idealidad que dependen de la temperatura, la polaridad y el volumen molecular, los cuales determinan la magnitud de las fuerzas intermoleculares de la mezcla, con lo cual laspresiones de vapor de la mezcla pueden pasar por un máximo o un mínimo al variar las composiciones. De esto se desprende que las diferentes mezclas variarán en sus características termodinámicas.
Analizando y recopilando información de la mezcla benceno – etanol, por un lado podemos decir que el benceno es un poco más volátil que el etanol y se predice que la mezcla etanol benceno, no generará muchosenlaces intermoleculares, ya que el primero presenta una polaridad marcada y se sabe que puede tener puentes de hidrógeno entre sus moléculas, y además el benceno es una molécula más grande y apolar (o muy débilmente polar). También se pronostica que la mezcla ebulla en conjunto, es decir, que en el destilado que se produzca haya una cierta cantidad de benceno y una cierta cantidad de etanol, yaque ambos tienen punto de ebullición muy parecido (80°C para benceno y 78° para etanol). Este comportamiento es el que se espera en nuestra mezcla binaria de benceno – etanol, que destila con composición constante, condición que la caracteriza como mezcla azeotrópica.
En esta experiencia, tenemos como objetivo determinar diferentes parámetros que caracterizan a nuestra mezcla azeotrópica comomezcla no ideal: primeramente, los coeficientes de actividad, los cuales serán estimados con la temperatura y composición en el punto azeotrópico, (punto donde las composiciones de la fase líquida y gaseosa son iguales para los dos componentes) obtenido gracias al gráfico de composición vs temperatura, originado por la toma de sucesivos datos en el laboratorio. Estos nos servirán de inicio para unaserie de cálculos para así conocer de más cerca lo que son las mezclas reales y su destilación. ¿Tienen consistencia los cálculos termodinámicos obtenidos con la teoría de las mezclas?, ¿Se condice la teoría de los enlaces intermoleculares de benceno y etanol con los cálculos realizados?
Es sumamente importante que comparemos y profundicemos la teoría y los hechos, tanto los cálculos, como los...