Pronostico del diagrama de fases para equilibrio sólido líquido en sistemas binarios carlos arturo giraldo yepes

PRONÓSTICO DEL DIAGRAMA DE FASES PARA
EQUILIBRIO SÓLIDO-LÍQUIDO EN SISTEMAS BINARIOS











CARLOS ARTURO GIRALDO YEPES









UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MEDELLÍN
FACULTAD DE MINAS
MEDELLÍN
2002

PRONÓSTICO DEL DIAGRAMA DE FASES PARA
EQUILIBRIO SÓLIDO-LÍQUIDO EN SISTEMAS BINARIOS






CARLOS ARTURO GIRALDO YEPES




Trabajo dirigido degrado para optar
al título de ingeniero químico



Director
CARLOS EDUARDO SIERRA CUARTAS
Ingeniero químico




UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MEDELLÍN
FACULTAD DE MINAS
MEDELLÍN
2002

CONTENIDO





LISTA DE TABLAS i

LISTA DE FIGURAS ii

GLOSARIO iii

RESUMEN iv

ABSTRACT v

INTRODUCCIÓN 1

1. EL EQUILIBRIO SÓLIDO-LÍQUIDO
1.1 La ecuación delequilibrio 2
1.2 Diagramas de fases 3
1.3 Solución líquida 3
1.4 Solución sólida 5
1.5 Evaluación de los modelos 6
1.6 Punto de fusión congruente 7

2. EQUILIBRIO SIN REACCIÓN QUÍMICA:
EUTÉCTICO Y SERIE CONTINUA
2.1 Introducción 11
2.2 El sistema eutéctico simple 12
2.2.1 Aplicación d la expansión de Redlich-Kister 12
2.2.2 Aplicación de la ecuación NRTL 15
2.2.3 Aplicación del método UNIFAC16
2.2.4 Aplicación de la correlación de Ott-Goates 19
2.3 Soluciones sólidas 20
2.3.1 Serie continua de disoluciones sólidas 20
2.3.2 Sistema eutéctico con disolución sólida 23
3. EQUILIBRIO CON REACCIÓN QUÍMICA:
FORMACIÓN DE COMPUESTO
3.1 Introducción 25
3.2 Composición estequiométrica 26
3.3 Acerca de “aparente” y “verdadero” 28
3.4 Teorema general para mezclas que contienenmoléculas de
asociación o de solvatación 29
3.5 Teoría química ideal 31
3.6 Constantes de equilibrio 35
3.7 Ecuaciones de equilibrio 36
3.8 Ejemplo 37

CONCLUSIONES 41

RECOMENDACIONES 42

BIBLIOGRAFÍA 43


LISTA DE TABLAS








pág.
Tabla 2.1 Propiedades de los componentes para los sistemas con la
expansión de Redlich-Kister. 12
Tabla 2.2 Datos experimentales para evaluar laexpansión de Redlich-Kister. 12
Tabla 2.3 Resultados generales de los sistemas eutéctico simple con la
expansión de Redlich-Kister. 14
Tabla 2.4 Resultados generales de los sistemas eutéctico simple con la
ecuación NRTL. 16
Tabla 2.5 Propiedades de los componentes para los sistemas con el método
UNIFAC. 16
Tabla 2.6 Subgrupos UNIFAC. 17
Tabla 2.7 Datos experimentales para evaluar elmétodo UNIFAC. 17
Tabla 2.8 Resultados generales de los sistemas eutéctico simple con el método
UNIFAC. 17
Tabla 2.9 Resultados generales de los sistemas eutéctico simple con la
correlación de OTT-Goates. 20
Tabla 2.10 Propiedades de los componentes para los sistemas de serie continua. 20
Tabla 2.11 Datos experimentales de los sistemas de serie continua. 21
Tabla 2.12 Datos experimentales“modificados “ de los sistemas de serie continua. 21
Tabla 2.13 Resultados generales de los sistemas de serie continua. 22
Tabla 2.14 Datos experimentales del sistema zinc(1) + cadmio(2). 23
Tabla 2.15 Resultados generales para el sistema zinc(1) + cadmio(2). 24
Tabla 3.1 Datos experimentales de 4-metoxifenol(1) + etilendiamina(2). 37
Tabla 3.2 Fracciones “verdaderas”. 38
Tabla 3.3 Resultadosgenerales para el sistema 4-metoxifenol(1) +
etilendiamina(2). 40



LISTA DE FIGURAS





pág.
Figura 2.1 4-metoxifenol(1) + catecol(2); k = 1. 13
Figura 2.2 agua(1) + sulfolano(2); k = 3. 13
Figura 2.3 sulfolano(1) + tolueno(2); k = 3. 14
Figura 2.4 metanol(1) + sulfolano(2); k = 4. 14
Figura 2.5 4-metoxifenol(1) + catecol(2) con NRTL. 15
Figura 2.6 agua(1) + sulfolano(2) con NRTL.15
Figura 2.7 sulfolano(1) + tolueno(2) con NRTL. 15
Figura 2.8 metanol(1) + sulfolano(2) con NRTL. 15
Figura 2.9 acenafteno(1) + fluoreno(2) con el método UNIFAC. 18
Figura 2.10 4-metoxifenol(1) + catecol(2) con el método UNIFAC. 18
Figura 2.11 benzaldehído(1) + ciclohexano(2) con el método UNIFAC. 18
Figura 2.12 2-heptanona(1) + etanol(2) con el método UNIFAC. 18
Figura 2.13...