Termodinamica

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS


LABORATORIO DE TERMODINÁMICA QUÍMICA 1

PRACTICA NO. 2

“PROPIEDADES MOLARES PARCIALES”

ALUMNO: FRANCISCO MANUEL TREJO VARGAS

GRUPO: 3IM2

EQUIPO: 2

PROFESORA: ING. MARÍA MATEOS HERNANDEZ

FECHA DE ENTREGA: 6 de OCTUBRE DE 2011


OBJETIVOS:

1. Prepararuna serie de soluciones de metanol (2)-agua(2) de diferentes concentraciones y medir cada una su volumen molar
2. Calcular cada solución su volumen molar ideal y su cambio de volumen de mezclado
3. Ajustar los datos experimentales a una ecuación de (expansión de Redlich -Kister)
4. Determinar el volumen parcial del metanol y el agua en cada una de soluciones
5. Presentar losresultados en forma tabular y grafica


MARCO TEORICO

Sea una solución constituida por moléculas A y B y en la cual los tamaños moleculares y las atracciones intermoleculares de los pares A-A, B-B y A-B son iguales; en estas condiciones se puede esperar un comportamiento lo más simple posible de la solución, esta se consideraría una solución ideal ya que existe uniformidad total de fuerzasintermoleculares que son consecuencia de un tamaño molecular y una estructura molecular semejante.
Analizando una propiedad de la solución como volumen, para una solución
Ideal:
Vm =VA +VB
Dónde:
Vm: es el volumen de la mezcla
VA: es el volumen del componente A puro
VB: es el volumen del componente B puro

Al estudiar soluciones reales, se observa desviaciones del comportamiento ideal debidoa que se tiene componentes con tamaños moleculares diferentes entre moléculas del sistema no son iguales. Por ejemplo, al mezclar 50 ml de agua con 50 ml de metanol, el volumen de la solución es de 95ml.

Vm ≠VA+VB

Al estudiar este tipo de casos, no hay manera de determinar que parte de la concentración se debe al agua y que parte se debe al alcohol, dificultades semejantes se observan enotras propiedades termodinámicas. Para resolver este problema y emplear un método para manejar composiciones variables, Lewis inventó las cantidades molares parciales, aplicables a cualquier propiedad termodinámica extensiva como entalpía, energía interna, energía de Gibbs o el volumen.

Las propiedades molares parciales juagan un papel importantísimo en la termodinámica química.

El volumenparcial permite hacer cálculos exactos en balance de masa

La entalpia molar parcial permite hacer cálculos exactos de balance de energía

La energía libre de gibbs molar parcial o potencial químico, es el fundamento teórico que permite la deducción de las ecuaciones básicas para resolver todos los problemas relativos a equilibrio entre fases y reacciones químicas.

Estos tres tipos deproblemas son parte importante en la razón del ingeniero químico.

Se circunscribirá el análisis al caso de mezclas binarias. si al mezclar dos sustancias puras, el volumen ocupado resulta ser: vp = v1 + v2, se dice que para esa solución se cumple la aditivita de volúmenes, ya que el volumen final es la suma de los volúmenes iníciales antes del mezclado.
El volumen ocupado por una sustancia puraestá dado por, por lo tanto:
                           
 
Que es la misma expresión que resultaría de aplicar la ecuación (1).

Es decir, que los enunciados de aditividad de volúmenes y mezcla perfecta son equivalentes.

Para el caso de mezclas reales, según la ecuación (2):

Al efecto de comparar el comportamiento de una mezcla real con el de una mezcla perfecta, se tomará como ejemplo elsistema binario agua-etanol en fase líquida.

 

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si se considera un sistema homogéneo abierto compuesto por varias sustancias, que no esté sometido a ningún campo, en el que se pueda despreciar las propiedades de su superficie; las magnitudes extensivas quedan determinadas por la cantidad de sustancia de sus componentes y dos de las tres...