Sistema Beceno Naftaleno

LABORATORIO DE FISICO QUÍMICA


EXPERIMENTO 4 (F/Q)

SISTEMA BENCENO-NAFTALENO

OBJETIVOS

Construcción de un diagrama d eutéctico simple con datos prácticos de las curvas de enfriamiento.
Obtención de una curva de enfriamiento (temperatura vs tiempo) para el sistema naftaleno-benceno.


FUNDAMENTO TEÓRICO


La ley de Raoult establece que al disolver un soluto no volátil en unsolvente a temperatura
constante, la disminución relativa de la presión de vapor es proporcional a la fracción molar del
soluto.
Si P1o y P1 son las presiones de vapor del solvente puro y del solvente en la solución una determinada temperatura, entonces:
ΔP = (P1o - P1) / P1o = X2
donde X2 es la fracción molar del soluto.
Toda solución que cumpla con esta ley se dice que es ideal, aún cuandoel soluto sea volátil. En soluciones ideales, entonces, se debe verificar que:
P1= x1. P1o y P2= X2. P2o
El comportamiento de la temperatura de fusión de una solución es una función de la composición de la misma. Este se puede representar en un diagrama de fases del tipo eutéctico.

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Figura I. Temperatura de fusión para un sistema de dos componentes con un eutéctico simple.

En estafigura se muestra el comportamiento de un sistema de dos componentes A y B cuyas fases sólidas que son totalmente inmiscibles forman un eutéctico simple.
En este diagrama, TA y TB son las temperaturas de fusión de las sustancias puras A y B respectivamente. Las distintas curvas separan las regiones donde el sistema presenta una o más fases. Así, en la región I, cualquier punto del diagramacorresponde al sistema constituído por una solución homogénea. En la región II, un punto en el diagrama se corresponde con una situación donde sólido A puro coexiste en equilibrio con una solución líquida de B disuelto en A. Una situación análoga se presenta en la región III, pero involucrando sólido B con una solución líquida de A disuelto en B. Por debajo de la temperatura Te, región IV, existensólido A y sólido B y no puede observarse ninguna solución líquida. A la temperatura Te se la llama eutéctica. Las curvas a y b dan la dependencia de la composición de la solución líquida con la temperatura. En términos generales, estas curvas indican cómo varía la solubilidad de A en B o
viceversa como función de la temperatura.
La aplicación de la regla de las fases a este sistema es directa. Paraun sistema de fases condensadas (despreciando la fase vapor), la misma se expresa como:
F = C - P + 1
En la región I el número de grados de libertad es 2, por lo tanto es necesario especificar la temperatura y la composición del sistema, mientras que en las regiones restantes este número se reduce a 1.
Para comprender el manejo de un diagrama de este tipo y de los equilibrios involucrados,consideremos que se parte de una solución de composición x1 (Figura I) que se encuentra a una temperatura T1 y se la enfría. De esta manera se observará que a la temperatura T2 comenzará a aparecer la fase sólida A. En un punto j de la región II estarán en equilibrio el sólido A con una solución de composición xL. A la temperatura eutéctica Te la fase líquida tendrá la composición del eutéctico yestará en equilibrio con los sólidos A y B. El sistema que se indica en la Figura II corresponde a un sistema de 2 componentes A y B donde los sólidosque se separan forman soluciones sólidas de B en A (solución sólida a) o de A en B (ß).

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Así, en las distintas regiones, se tienen las siguientes situaciones de equilibrio y grados de
libertad.

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Considérese un sistema representadopor el punto 1. Si este sistema se enfría, la temperatura desciende a lo largo de la línea de puntos ( ---- ) hasta alcanzar la curva (a) a
la temperatura T1. Aquí están dadas las condiciones para que se separe sólido a decomposición Xa. Si se continúa con el enfriamiento, las composiciones de las soluciones líquida y sólida a evolucionarán a lo largo de las curvas (a) y (a') respectivamente....