Reporte solido liquido fisico.

RESUMEN

A continuación se presentan los resultados obtenidos a partir de los datos determinados durante la práctica de equilibrio de fases sólido-líquido.

El equilibrio sólido-líquido se da cuando el potencial químico de ambas sustancias es igual, éste fenómeno ocurre a una temperatura y composición determinada, dónde el punto más bajo de cristalización y más alto de fusión es llamado punto eutéctico, que se da a una composición específica.

Para el sistema 1-Naftanol-Naftaleno se utilizaron 7 mezclas en tubos de ensayo, cada una con una distinta composición, las distintas mezclas se presentaban en estado sólido las cuales al aplicarles calor se fundieron, tomando su temperatura de fusión. Seguidamente se colocó en un recipiente con agua fría donde se verificó su temperatura cada 10 segundos, hasta que la mezcla volviera al estado sólido.

Se realizaron curvas de enfriamiento, relacionando la temperatura de la mezcla con el tiempo transcurrido, de las cuales se tomaron los puntos en donde ocurría cambio de pendiente, y éstos se hicieron coincidir en el diagrama de equilibrio sólido-líquido.

El diagrama de equilibrio sólido-líquido presenta comportamiento eutéctico simple, en donde el punto eutéctico, se encuentra dentro del rango [0.3721, 0.4706], de composición.

En base al análisis de error realizado se determinó que la incertidumbre de los instrumentos fue insignificante, al igual que los errores de precisión y exactitud, por lo que se concluye que la caracterización de datos es válida.

OBJETIVOS

Objetivos generales

Obtener datos y gráficas para la elaboración de un diagrama de fases solido-líquido  para el sistema 1-Naftol-Naftaleno a partir de curvas de enfriamiento de mezclas de diferente concentración para determinar el punto eutéctico y analizar los efectos que los errores empíricos tienen sobre los resultados.

Objetivos específicos

1. Obtener datos empíricos necesarios para la elaboración de un diagrama de fases solido-líquido para el sistema 1-Naftol-Naftaleno.
2. Elaborar curvas de enfriamiento de mezcla de diferente concentración.
3. Analizar el equilibrio de fases solido-liquido por medio del análisis térmico de los puntos de congelación de mezcla de composición conocida.
4. Determinar la temperatura eutéctica y la fracción molar eutéctica del sistema estudiado.
5. analizar el efecto que los errores empíricos tienen sobre los resultados y la forma de manejarlos e interpretarlos.

1. RESULTADOS

Figura No. 1   curva de enfriamiento de temperatura respecto al tiempo para la mezcla 1 y 2

[pic 1]

                           Fuente: hoja de datos originales

Tabla I    modelo matemático de la figura 1

              Fuente: figura 1

Figura No. 2 curva de enfriamiento de temperatura respecto al tiempo para la mezcla 3 y 4

[pic 2]

Fuente: hoja de datos originales

Tabla II    modelo matemático de la figura 2

          Fuente: Figura 2

Figura  No. 3  curva de enfriamiento de temperatura respecto al tiempo para la mezcla 5, 6 y 7

[pic 3]

Fuente: Hoja de datos originales

Tabla III    modelo matemático de la figura 3

              Fuente: figura 3

Figura No.4  diagrama de fases del sistema

[pic 4]

         Fuente: datos originales

Tabla IV   temperatura eutéctica y fracción molar eutéctica

                                  Fuente: figura 4

1. DISCUSION DE RESULTADOS

Al analizar el comportamiento de las curvas de enfriamiento de temperatura en función del tiempo  para las mezclas con diferentes concentraciones se observó una tendencia decreciente para las siete mezclas. En las curvas de enfriamiento la temperatura debe disminuir mientras el tiempo avanza por eso se habla de una proporción inversa donde una cantidad disminuye mientras la otra aumenta. Para las figuras 1 - 3 se observa el cambio de pendiente en función a la  temperatura a medida que avanza el tiempo, lo que indica que la mezcla se ha enfriado. Las temperaturas están en un rango  de 80oC hasta descender a un promedio de 60oC en un intervalo de tiempo de 40 segundos, el tiempo que tardo la mezcla en enfriarse.

En la figura No. 8 se muestra el diagrama de fases sólido – líquido para el sistema 1-Naftol-Naftaleno con la Temperatura de fusión de la mezcla en función de la fracción molar de 1-Naftol como referencia inicial, para la curva se tomó como referencia la temperatura de fusión de las sustancias puras.  El diagrama muestra las distintas regiones; la línea de líquidos, la cual solo existen fases líquidas, en este caso el área que esta sobre la curva; la línea de sólidos, la cual solo se encuentran sólidos, en este caso de la gráfica el área por debajo de la curva se encuentra una pendiente que indica su temperatura eutéctica.

Al observar el punto mínimo del diagrama de fases, el cual representa el punto eutéctico, se determina la temperatura eutéctica y la composición eutéctica, las cuales fueron de 74.35°C y 0.4221 respectivamente. La temperatura eutéctica representa el punto en donde se forma el primer sólido de ambos compuestos.

     Los errores de incertidumbre y precisión  estuvieron por debajo del 10%, lo que indica que es insignificante  en los datos calculados por lo que no presentan efecto alguno en los resultados obtenidos y en la medición de temperatura y tiempo de las curvas de enfriamiento.

1. CONCLUSIONES

1. En las curvas de enfriamiento se aprecia la disminución de la temperatura de cada disolución al avanzar el tiempo. Las curvas poseen una disminución notable de la pendiente y  luego se observa una estabilización de la temperatura donde la curva pasa a ser casi horizontal.

1. El diagrama de fases sólido-líquido presenta la forma típica para dos sustancias miscibles e inmiscibles ya que posee un comportamiento eutéctico simple.

1.  La temperatura eutéctica es de 74.35ºC.

1. La fracción molar se encuentra en el rango de 0.3721-0.4706.

1. RECOMENDACIONES

1. Verificar que los instrumentos no tengan impurezas y que se encuentren en buen estado.

1. Utilizar termómetros que se encuentren en el mismo rengo, para obtener datos más precisos para las cada una de las corridas

1. Asegurarse que se haya sellado completamente el tubo de ensayo, al momento de medir la temperatura de las mezclas.

1. Utilizar la misma proporción de agua que se va utilizar en el baño maría, para tener datos uniformes de cada una de las mezclas.

Referencias Bibliográficas

1. CHANG, Raymond. Fisicoquímica. Décima edición. México: McGraw-Hill Interamericana, 2010. 1085 p. ISBN: 978-607-15-0307-7. pp. 18, 147.

1. LEVINE, Ira. Fisicoquímica. Cuarta edición. Volumen 1 México: McGraw-Hill Interamericana, 1996. 427 p. ISBN: 84-481-0616-4. pp. 381, 534.

1. PERRY, Robert. PERRY’S chemical engineer’s Handbook. Green, Don (edit. Lit.). Octava edición. E.E.U.U.: McGraw-Hill, 2008. 2735 p. ISBN: 0-07-142294-3. pp. 1676.

1. Laboratorio de fisicoquímica, Herramientas de ayuda para elaboración de reporte, anónimo, Guatemala Centro América 2010 [Ref. de 14 de agosto 2013], disponible en web: sites.google.com/site/labfisico/ pp. 6, 13.

1. WONNACOTT, Thomas H.  Fundamentos de estadística para administración y economía. Primera edición. México: Editorial Limusa, 1979. 623 p. ISBN-0-471-95966-9, pp. 39, 231.

1. Anexos

1. Datos originales

1. Muestra de calculo

1. Cálculos para Realizar la construcción del diagrama de Fases del sistema

1.  Moles del compuesto

Se comenzó determinando los moles de cada compuesto presentes en las mezclas utilizando la ecuación.

[pic 5]

Donde

                [pic 6]=Moles del componente i

                [pic 7]= cantidad utilizada de componente i (g)

                [pic 8]= Peso molecular de componente i (g/mol)

Ejemplo: determinar cantidad de moles en 0.63g de 1-naftol

[pic 9]

1. Cálculo de la fracción molar

La fracción molar de cada uno de los componentes se calculó a partir de la siguiente ecuación

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