Diagrama de Sistemas Binarios

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA

LABORATIORIO N01

QU328

DIAGRAMA DE FASES BINARIOS

DOCENTE

Ing. Janet Rojas Orosco

INTEGRANTES

Baldeon Ventura Daniel Josue 20211425F

Solano Mamani Franzua David 20210250H

Terreros Mosquera Wellington Ricardo 20190298K

Ubilla Caycho Roberto Pablo Jesús 20191244A

Fecha de realización de la práctica: 07/10/2023

Fecha de presentación de la práctica: 14/10/2023

Periodo Académico: 2023-II

LIMA-PERÚ

1

Índice

Objetivos: ................................................................................................... 3

Fundamento Teórico: ................................................................................. 3

Datos .......................................................................................................... 8

Seguridad en el laboratorio: ..................................................................... 11

Procedimiento Experimental: ................................................................... 12

Tratamiento de datos: .............................................................................. 13

Discusión de Resultados: .......................................................................... 18

Conclusiones: ........................................................................................... 18

Anexos:..................................................................................................... 19

Bibliografía ............................................................................................... 21

2

DIAGRAMA DE FASES DE UN SISTEMA BINARIO

Objetivos:







Construir el diagrama de equilibrio líquido-vapor del sistema binario KCl-agua a

presión atmosférica mediante las técnicas de curvas.

Identificar los componentes del sistema binario etanol-agua y sus

características físicas y químicas.

Analizar cuantitativamente las fases del diagrama mediante el porcentaje de los

compuestos, en este caso del sistema de KCl y H2O.

Fundamento Teórico:

Diagrama de Fases de Sistemas Binarios:

Para comprender adecuadamente los diagramas de fases es necesario saber las

siguientes definiciones previas:

Sistema:

Cualquier porción del universo aislado por una frontera real o imaginaria con el fin de

estudiar el efecto de diversas variables sobre él. Todo aquello que no pertenece al

sistema se denomina “entorno” o “alrededores”. Según las interacciones entre un

sistema y su entorno se tienen: sistemas abiertos, sistemas cerrados, sistemas aislados,

etc.

Fase:

Es la porción homogénea de un sistema, físicamente diferenciable y separable

mecánicamente (operaciones de filtración, sedimentación, decantación, etc.). Las fases

presentes en un sistema pueden ser sustancias puras o soluciones de estas.

Equilibrio verdadero:

Se alcanza un estado de equilibrio verdadero cuando puede obtenerse en cualquier

dirección. Termodinámicamente hablando, se logra cuando la energía libre del sistema

se encuentra en un valor mínimo para el conjunto de variables dado. Por ejemplo, a

0°C y 1 atm, el equilibrio en un sistema hielo-agua líquida se puede alcanzar tanto por

la fusión parcial del hielo como por la congelación parcial del agua.

Equilibrio metaestable:

Es el equilibrio que se logra solo en una dirección y se mantiene si el sistema no se

somete a variación repentina, agitación o siembra de una fase sólida. Cuando se rompe

el equilibrio metaestable las sustancias líquidas subenfriadas sufren una solidificación

espontánea y generalmente instantánea, los vapores sobrecalentados sufren una

condensación espontánea. Del ejemplo anterior: El agua líquida a -5°C y 1 atm se

obtiene por enfriamiento cuidadoso del líquido, pero no por fusión del hielo. En cuanto

se introduce un cristal de hielo, la solidificación procede rápidamente y la temperatura

se eleva a 0°C.

3

Estado Inestable:

Existe estado inestable cuando la aproximación al equilibrio es tan lenta que el sistema

parece no llevar a cabo ningún cambio con el tiempo. Por ejemplo: La disolución de

cloruro de sodio en las proximidades de la saturación. La insuficiencia del tiempo de

observación puede hacer creer que se ha alcanzado el equilibrio, pero en realidad el

proceso continúa muy lentamente hacia la saturación real. Un estado de equilibrio

metaestable representa al menos una estabilidad parcial, mientras que el inestable no

lleva a ningún equilibrio, sino que es un proceso de cambio muy lento.

Número de componentes:

El número de componente de un sistema es el menor número de variables

independientes, en función de cuyas fórmulas se pueden escribir ecuaciones que

expresan la composición de las diversas fases.

Grado de libertad de un sistema:

Es el número mínimo de variables independientes, como la presión, temperatura,

concentración; que deben de especificarse para definir completamente el estado de un

sistema.

Regla de fases de Gibbs:

Gibbs estableció que existe una relación entre el número de grados de libertad, de

componentes y de fases presentes en un sistema. Considere un sistema general de “C”

componentes en el que existen “P” fases presentes. Entonces el número de grados de

libertad “F” del sistema está dado por la ecuación:

F=C–P+2

Sistemas de dos componentes:

Se estudiarán los equilibrios sólido-líquido, los cuales son de vital importancia para el

proceso de cristalización, y que se caracterizan por la ausencia de una fase gaseosa.

Estos sistemas varían muy poco con cambios ligeros de presión y se llaman “sistemas

condensados”. Consideramos a la presión como constante a 1 atm, la regla de fases de

Gibbs resulta:

F=C–P+1

F=2–P+1=3–P

Donde las únicas variables que permanecen son la temperatura y la composición de

uno de los constituyentes.

Determinación de los equilibrios Sólido-Líquido:

La forma más ampliamente utilizada para la determinación de los diagramas de fase

consiste en el análisis térmico, que comprende el estudio de las velocidades

...