Mezclas Azeotropicas







E1: EQUILIBRIO LÍQUIDO VAPOR EN UN SISTEMA BINARIO





















Introducción:
Se sabe que las mezclas pueden obedecer a un comportamiento ideal o no ideal, se ees ideal cumplen la ley de Raoult, de manera presentan desviaciones. En el caso de exista una desviación positiva a la ley de Raoult, se observa que la presión de vapor total puede pasar por unmáximo al variar la composición, y la temperatura de ebullición a presión constante pasará por un mínimo.
En este laboratorio se estudia el comportamiento de un azeótropo, una mezcla binaria Benceno -Etanol, usando el método de la destilación de reflujo para distintas concentraciones de mezcla, hasta encontrar el punto azeotrópico de la mezcla.
Una mezcla azeotrópica corresponde a una mezcla dedos o más sustancias que se comportan como una sustancia única, en el cual vapor producido por la evaporación parcial del líquido presenta la misma composición que el líquido.
El trabajo de los datos se realizó en base a de una serie de ecuaciones y sus deducciones (Ecuación de Antonie(1), Ley de Dalton (2), ecuación de Van Laar (3)), las cuales serán especificadas posteriormente. Finalmente segraficó el punto azeotrópico, se encontraron los coeficientes de actividad, presión de vapor parcial, actividad para cada componente del sistema trabajado y las constantes de la Van Laar. *(1)

(1) (2)

(3) ;
Objetivos: Determinar la composición y la temperatura del azeótropo para la mezcla binaria benceno - etanol y a partir de estos datos, calcular una serie de propiedadestermodinámicas del sistema.

Materiales:
Condensador
Calentador
Termómetro

Reactivos:
Benceno
Eteno


Metodología:
A una presión atmosférica de 0,95001224 (atm)
- Curva de calibración:
Mediante el refractómetro de Abbe, se determinó el índice de refracción (IR) del benceno y etanol puro a partir de 9 muestras de composición conocida. A partir de estos datos se obtiene una curva decalibración IR v/s Composición.

-Temperatura y composición azeotrópica:
A partir de 25 mL de etanol puro en el matraz se sube la temperatura hasta destilar por reflujo el vapor generado. Se anota la temperatura en la cual cae la primera gota de destilado en el condensador. Luego de enfriar a unos 30°C el residuo y el destilado, se toman alícuotas pequeñas de cada muestra y se determina su IR (Medianteel refractómetro de Abbe). Se repite el procedimiento adicionando 1, 2, 3, 5, 10 mL de benceno al residuo (es decir, con 1, 3, 6, 11, 21 mL de benceno). Posteriormente se realiza otra vez el procedimiento, pero esta vez con 25mL de benceno y adicionando etanol.
Diseño experimental:




Resultados:
Curva de calibración:
Mezcla
VB(mL)
Ve(mL)
n benceno (mol)
n etanol (mol)
Fracciónmolar de Benceno
Fracción molar de etanol
Índice de refracción
1
0
5
0,00000
0,08580
0,00000
1,00000
1,3615
2
1
4
0,01124
0,06864
0,14074
0,85926
1,3875
3
1,5
3,5
0,01686
0,06006
0,21922
0,78078
1,4030
4
2
3
0,02248
0,05148
0,30399
0,69601
1,4145
5
2,5
2,5
0,02810
0,04290
0,39582
0,60418
1,4315
6
3
2
0,03373
0,03432
0,49564
0,50436
1,4420
7
3,5
1,50,03935
0,02574
0,60454
0,39546
1,4560
8
4
1
0,04497
0,01716
0,72380
0,27620
1,4690
9
5
0
0,05621
0,00000
1,00000
0,00000
1,5010
Tabla1. Datos experimentales para curva de calibración
Para el cálculo de moles, se necesita la densidad de cada uno de los componentes y masa molar.
Ejemplo de cálculo para mezcla 5:Mezcla
VB(mL)
Ve(mL)
n benceno (mol)
n etanol (mol)
FM Benceno
FM etanol
Índice de refracción
5
2,5
2,5
0,02810
0,04290
0,39582
0,60418
1,4315
La mezcla 5 contiene un volumen de benceno de 2,5 mL y 2,5 mL de etanol. A partir de esto se puede determinar la masa con respecto a la densidad de cada uno (ρbenceno=0,8781 g/mL ; ρetanol= 0,7905 g/mL). Solo se hará el cálculo de la...