Punto Triple

PRACTICA No 4: EQUILIBRIO ENTRE FASES.

CONSTRUCCIÓN DEL DIAGRAMA DE FASES DEL CICLOHEXANO

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.

OBJETIVOS PARTCULARES

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

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

Deducir las propiedades termodinámicas involucradas en la transición de fases.

PROBLEMA

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

A1. DATOS, CÁLCULOS Y RESULTADOS

TABLA 1. Datos experimentales, reportados y calculados, para las diferentes transiciones de fases.

Equilibrio

Procesos P (mm Hg) T (°C) T (K)

Datos experimentales S-L Punto de fusión 576.4 7 280.15

L-V Punto de ebullición 576.4 70 343.15

S-L-V Punto Triple 32.4 6.5 279.65

Datos teóricos S-L

(∆Hf= 2662.6 J/mol) Punto de fusión normal 760 6.5 279.65

L-V

(∆H v = 33001.3J/mol) Punto de ebullición normal 760 80.7 353.85

Condiciones criticas 30506.4 280.35 553.5

30650.8 280.67 553.82

Datos calculados L-V

(∆H v= 33001.3J/mol) Evaporación 700 78.12 351.27

600 73.39 346.54

758 80.61 353.76

810 82.72 355.87

S-V

(∆H sub= 35363.9 J/mol) Sublimación 30 5.06 278.21

25 1.78 274.93

18 -3.94 269.21

Algoritmo de cálculo

Calcular la temperatura (T2) en un punto de equilibrio L-V cercano a la temperatura de ebullición normal.

(1)

Donde T1= 353.85 K y P1= 760mm Hg y para la P2 hicimos cuatro variaciones de 600, 700, 750 y 800 mm Hg.

Y para el valor de ∆H vaporización utilizamos el valor de 33001.3 J/mol.

Calcular la temperatura (T2) en un punto de equilibrio L-V cercano a la temperatura de ebullición obtenida a la presión atmosférica del lugar de trabajo.

(2)

Donde T1= 353.85K y P1= 760mm Hg y para la P2 se tomó la atmosférica del laboratorio que es de 576.4 mm Hg

Y para el valor de ∆H vaporización utilizamos el valor de 33001.3J/mol.

Calcular una temperatura (T2) en un punto de equilibrio S-V

(3)

Donde T1= 353.85K y P1= 760mm Hg y para la P2 se hicieron tres variaciones de presiones menores de las cuales fueron 30, 25 y 18 mm Hg

Y para el valor de ∆H vaporización utilizamos el valor 35363.9 J/mol.

Calcular la entalpía de vaporización

(4)

Donde P2= presión del laboratorio 576.4 mm Hg, P1= presión teórica de ebullición 760 mm Hg.

La T2= es la temperatura experimental de ebullición 70°C y T1= a la temperatura teórica de ebullición de 80.7°C.

TABLA 2. Ordenar los datos de la TABLA 1 en orden decreciente de presión

L-V S-L S-V

P (mm Hg) T (K) P (mm Hg) T (K) P (mm Hg) T (K)

810 355.87 760 279.5 30 278.21

760 353.8 576.4 576.4 25 274.93

758 353.76 18 269.21

700 351.27

600 346.54

576.4 343.15

Elaboración de gráficos

Diagrama de fases de presión (mm Hg) en función de temperatura (K) para el ciclo hexano

Análisis de Resultados

Calcular el número de grados de libertad en un diagrama de fases del ciclohexano indicados en la TABLA 3 y explicar su significado

L= C – F + 2

L= grados de libertad

C= componentes

F= fases

TABLA 3. Grados de libertad calculados para distintas regiones

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