Diagramas De Fase

EQUILIBRIO DE FASES

CONSTRUCCIÓN DEL DIAGRAMA DE FASES DEL CICLOHEXANO

I. Objetivo general

Interpretar el diagrama de fases de una sustancia pura, construido a partir de datos de presión y temperatura obtenidos a través de diferentes métodos.

II. Objetivos particulares

a. Comprender la información que proporcionan la regla de las fases de Gibbs y la ecuación de Clausius-Clapeyron.

b. Distinguir los equilibrios entre las diferentes fases (sólido, líquido, vapor).

c. Deducir las propiedades termodinámicas involucradas en la transición de fases.

III. Problema

Construir el diagrama de fases del ciclohexano a partir de datos obtenidos en la literatura, experimentales y calculados.

Datos, Cálculos y Resultados:

Determinamos experimentalmente el punto triple obteniendo:

Temperatura Critica: 6.4 °C = 279.55 K Presión critica: 46 mmHg

Determinamos el punto de fusión y punto de ebullición a la presión nos encontramos en el laboratorio (586 mmHg):

Temperatura de fusión: 6.9°C=280.05 K; Temperatura de ebullición: 70 °C= 343.15

Utilizando la ecuación de Clausius-Clapeyron, obtuvimos diferentes temperaturas,

La Ecuación de CC: In P=∆H/R (1/T_2 -1/T_2 ) despejando para T_2 tenemos que:

T_2=(∆HT_1)/(∆H-R∆H In P_2/P_1 ) ; Con la cual completamos la siguiente tabla

Tabla 1. Datos de presiones y temperaturas calculadas para la construcción del diagrama de fases.

P (mmHg) T sub (K) T fus (K) T ebu (K)

760 * 276.65 353.88

620 * 283.64 289.68

586 * 280.05 343.15

410 * 258.13 279.02

305 * 242.52 270.98

200 * 223.26 258.73

100 * 197.51 255.03

80 * 190.43 246.27

46 279.65 279.65 279.65

33 69.37 157.75 235.49

22 60.31 144.44 226.19

Reportados, Experimentales

Obtuvimos el ΔH de sublimación mediante (ΔH vap –ΔH fus) (solido- vapor)

ΔH sub = ΔH vap –ΔH fus= (33001.3 – 9866) J/mol = 23135.3 J/mol

Calculamos el ΔH de vaporización con el punto de ebullición teórico y el experimental.

Despejando ΔH de la ecuación de CC, obtenemos que:

∆H=((-R In P_2/P_1 )/(1/T_2 -1/T_1 ))

Obteniendo así un valor de ΔH vap = 24664.31 J/mol

Tabla 2. Datos experimentales y reportados para las transiciones de fase.

Equilibrio Proceso P(mmHg) T (°C) T (K)

Datos experimentales S-L Punto de fusión 586 6.9 280.05

L-V Punto de ebullición 586 70 343.15

S-L.V Punto triple 46 6.5 279.65

Datos

teóricos S-L

(ΔH f=2662.6 J/mol) Punto de fusión normal 760 6.5 279.65

L-V

(ΔH f=33001.3 J/mol) Punto de ebullición normales 760 80.74 353.89

Condiciones criticas Experimentales 40.14 280.35 553.5

Calculados 40.33 280.67 553.82

Elaboración del diagrama de fases.

Con los datos de la tabla 1, construimos el diagrama de fases para el Ciclohexano, presión (mmHg) en función de la temperatura (K).

Análisis de Resultados

Calcula el número de grados de libertad en el diagrama de fases del ciclohexano indicados en la tabla 3 y explicar su significado.

G.L. = Componentes – Fases del sistema + 2

Tabla 3. Grados de libertad calculados para distintas regiones del diagrama de fases del ciclohexano

Fases Grado de Libertad Significado

Área 1 2 Se pueden manipular dos variables independientes con el fin de llegar a un estado deseado del sistema

Sobre la línea 2 1 Dada una

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