Sistema Liquidos Ternario

Sistemas Líquidos Ternarios

OBJETIVOS DEL TRABAJO:

• Comprender mediante determinaciones experimentales el fenómeno de equilibrio líquido-líquido de un sistema ternario.

• Determinar experimentalmente la curva de solubilidad del sistema ternario: ácido acético + cloroformo + agua.

• Trazar las líneas de enlace en diagrama triangular e interpretar la información contenida en el diagrama.

INTRODUCCION:

La regla de las fases de Gibbs establece que:

F = C + 2 - π

Donde F es el número de grados de libertad del sistema, C es el número de componentes y π es el número de fases.

De acuerdo a esta regla, cuando observa una sola fase (π = 1) en un sistema de tres componentes (C = 3) como el que se estudia, los grados del libertad son 4.

En un sistema de liquido-liquido ternario, las variables a considerar son 5: (T, P y las composiciones de cada uno de los tres componentes). Por lo tanto, para describirlo completamente habrá que fijar 4 de las 5 variables del sistema. Como los gráficos de tantas variables son muy difíciles de interpretar, se elige mantener algunas de ellas constantes y graficar las restantes una contra otras. En este caso se trabajará en condiciones de presión y temperatura constantes y se graficarán las composiciones de sus tres componentes en un diagrama triangular, en unidades de porcentaje en masa.

Para sistemas ternarios, el método más común de representar gráficamente la relación de composiciones a presión y temperatura constantes, es mediante el uso de un triángulo equilátero (Triángulo de Gibbs) donde cada vértice representa a un componente puro. Por ejemplo, en la Fig.1:

Fig. 1. Diagrama para representar composiciones de un sistema ternario

1. Se traza una línea paralela a la BC. Sus intersecciones con los otros lados, los puntos ‘a’, representan la composición del componente A.

2. Se traza una línea paralela a AC. Los puntos ‘b’ dan la concentración del componente B

3. La composición de C se puede sacar con el mismo procedimiento o por diferencia, ya que las tres composiciones deben sumar el 100% (si son porcentajes) ó 1 (si son fracciones).

Para un sistema dado de tres componentes líquidos, existirán composiciones para las cuales la solubilidad es completa, resultando la mezcla en una sola fase. Entonces, a P y T constante, serán 2 los grados de libertad, debiendo establecerse dos de las tres composiciones para describir completamente la situación del sistema.

Pero pueden darse composiciones en las cuales se supera la solubilidad y aparecen dos fases inmiscibles (π = 2), cada una con los tres componentes en cierta proporción. Basta conocer por lo tanto, a P y T constante, una única composición y esta se encontrara sobre la llamada curva de solubilidad.

Un diagrama de fase ternario típico que represente dos fases líquidas inmiscibles es el de la Fig. 2.

Fig. 2. Diagrama de solubilidad para un sistema ternario.

La curva de solubilidad se forma por los puntos extremos de cada una de las líneas de unión que representan las composiciones en el equilibrio en cada una de las fases. Estas líneas de unión no son paralelas a la base del triángulo ni entre sí. Conforme se sube por la curva de solubilidad, las concentraciones de las fases se van acercando hasta llegar al punto crítico (o punto de pliegue) donde las composiciones en ambas fases son iguales.

Cuando comienza a agregarse un tercer componente a una mezcla binaria, las composiciones totales de los sistemas que se forman, se van ubicando a lo largo de una recta que une la composición de partida con el vértice del tercer componente.-Fig. 3-

Fig. 3.

Si, como se observa en la Fig.3, por agregado de un tercer componente, se pasa de un sistema monofásico a uno bifásico o viceversa, se ha cruzado la línea límite ó curva de solubilidad del sistema en uno u otro sentido. Ese punto se observará como turbidez ó aspecto lechoso previo a la formación de fases ó en el otro caso a la solubilización total de las mismas.

Los métodos para determinación experimental son principalmente de dos tipos:

a) Los límites de solubilidad se encuentran añadiendo gradualmente cantidades conocidas de una sustancia a una solución de composición conocida hasta que aparece alguna medida de saturación como la turbidez.

b) Las composiciones al equilibrio se encuentran separando las fases de una mezcla agitada con composición conocida y analizando cada una de ellas con un método adecuado.

En este TPL se aplicaran ambos métodos para determinar experimentalmente la curva de solubilidad del sistema ternario: ácido acético + cloroformo

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