Practica De Termo

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA

QUIMICA INDUSTRIAL

PRACTICA: 3

“EQUILIBRIO LIQUIDO-VAPOR DE UN SISTEMA QUE OBEDECE LA LEY DE RAOULT”

LABORATORIO DE TERMODINAMICA QUIMICA I

DIANA LAURA BAUTISTA MONTEJO

ALEJANDRA CASTILLO REMEDIOS

ULISES FARFAN MICHACA

FRANCO ACEVEDO YESSICA

1IM32

ING. Eva López Mérida

OBJETIVOS:

Observar el comportamiento de un sistema binario.

Construir los diagramas de temperatura y composición de líquido y del vapor.

Comparar con los datos de temperatura y composición obtenida con la ley de raoult

CONSIDERACIONES TEORICAS:

Si un recipiente cerrado, en el que previamente se ha hecho vacío, se llena parcialmente con una sustancia liquida a, esta se evaporara parcialmente, de modo que se alcanzara finalmente un estado de equilibrio en el que la presión reinante en el recipiente es la presión de vapor de la sustancia a temperatura considerada, 〖P_A〗^0. Existen tablas en las que se pueden encontrar directamente las presiones de vapor de sustancias puras a diversas temperaturas. También pueden estimarse mediante fórmulas empíricas, como la de antoine: 〖P_A〗^0=exp[(A+B)/(T+C)],estando tabulados los coeficientes A, B y C para diversas sustancias.

Supóngase ahora un recipiente lleno de líquido A a una temperatura T_0, de modo que una de sus paredes es móvil. Si la presión externa sobre ella es P~ ( 〖P_A〗^0y se le aporta calor, se aumentara la temperatura del líquido y su presión de vapor, de modo que ambas presiones tienden a igualarse. Cuando esto sucede se formara la primera burbuja de vapor, es decir, comienza la ebullicion.La temperatura a la cual se igualan ambas presiones en el punto de ebullición a la presión P. si está a una atmosfera tendremos el punto de ebullición normal. Si se sigue aportando calor, esta temperatura permanece constante entre tanto haya líquido, aumentando de nuevo cuando todas las sustancias estén en fase gaseosa.

Consideremos a hora una mezcla ideal de dos sustancias en fase liquida, A y B. eso quiere decir, entre otras cosas que:

La interacción de moléculas de A con moléculas de B es idéntica a la que se da entre las moléculas de A o entre las de B.

El volumen de mezcla es la suma de los volúmenes de A y B por separado.

El calor de mezcla es nulo.

El equilibrio liquido-vapor obedece la ley de Raoult.

La ley de Raouilt establece que, en el equilibrio, la presión parcial de una sustancia es igual a su presión de vapor por la fracción molar es la fase liquida, es decir:

P_A=〖P_A〗^0 (T).X_A,

Y también

P_B=〖P_B〗^0 (T).X_B (13.1)

Si se introduce una mezcla de y B en un recipiente en el que se ha hecho vacío y en el que se mantiene una temperatura constante, se vaporizaran A y B hasta alcanzar un estado de equilibrio en el que la presión reinante será la presión total de vapor de la mezcla P, que de acuerdo con la ley de raoult, tendrá el valor.

P=P_A+P_B=〖P_A〗^0 (T).X_A+〖P_B〗^0 (T).(1-X_A) (13.2)

Siendo x_A la composición de la fase liquida en el equilibrio, diferente de la composición inicial de la mezcla. La presión total es menor que 〖P_A〗^0, la presión de vapor del más volátil, y mayor que 〖P_B〗^0, la presión de vapor del componente pesado. La figura 13.1 muestra el diagrama de equilibrio a una temperatura T constante.

Procedimiento experimental:

Montar el equipo

Preparar mezclas binarias que contengan 10,20,30,40,50,60,70,80,90% de uno de los componentes:

Metanol (1)

Isopropanol(2)

Los volúmenes de cada solución puede calcularse con la ayuda de las siguientes formulas, tomando en cuenta que los subíndices 1 son relacionadas al metanol y el 2 será de isopropanol.

V_1=((x_1 〖PM〗_1 V_T)/P_1 )/((x_1 〖PM〗_1+x_2 〖PM〗_2)/(P_1+P_2 )) V_2=((x_2 〖PM〗_2 V_T)/P_2 )/((x_2 〖PM〗_2+x_1 〖PM〗_1)/(P_2+P_1 ))

Medir los índices de refracción de cada mezcla a una temperatura determinada (15 a 20 ºC). Empleando un refractómetro de Abbe, así como los índices de refracción de los compuestos puros.

Poner la solución en el hervidor, suministrar calor con agitación hasta que la solución alcance el punto de ebullición; cuando la temperatura sea constante y observe en el interior de la concavidad la formación de condensado, tomar el dato de temperatura.(temperatura de burbujas)

Tomar una muestra del condensado por medio de una pipeta delgada y depositarla en un tubo de ensayo, previamente etiquetado y enfriarlas a temperatura ambiente.

Determinar los índices de refracción del destilado (vapor) y del residuo que quedo en el matraz de destilación (liquido) con el refractómetro de Abbe.

Repetir los pasos 6 al 9 para cada una de las mezclas.

Tabla

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