Propiedades coligativas

Introducción.

Es posible tratar todos los equilibrios heterogéneos desde un punto de vista unificado por medio del principio conocido como Regla de las Fases, con el cual él numero de variables a que se encuentra sometido unequilibrio heterogéneo cualquiera, queda definido bajo ciertas condiciones experimentales definidas. La cantidad de variables que pueden fijarse arbitrariamente en un sistema termodinámico puede calcularse mediante: L = C − F + 2 (1). Donde L número de grados de libertad, C número de componentes químicos, Fnúmero de fases.

Para simplificar la representación gráfica de las condiciones de equilibrio se suponen temperatura y presión constantes y, además, generalmente se considera que el sistema en estudio es condensado, es decir que se desprecia la fase vapor. En estas condiciones, las variables independientes son las concentraciones de dos componentes, siendo la concentración del tercero una función de ellas.

De acuerdo a la regla de las fases de Gibbs, cuando observa una sola fase en un sistema de tres componentes como el que estudiaremos, los grados del libertad son 4. Por lo tanto, para describirlo completamente habrá que fijar 4 de las 5 variables del sistema (T, P y concentraciones de cada uno de los tres componentes). 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 nuestro caso se trabajará en condiciones de presión y temperatura constantes y se graficará el número de fases del sistema respecto de las concentraciones de sus tres componentes en un diagrama triangular, en unidades de porcentaje en masa.

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 cte., serán 2 los grados de libertad, debiendo establecerse dos de las tres concentraciones para describir completamente la situación del sistema. Pero pueden darse composiciones en las cuales se supera la solubilidad y aparecen dos fases inmiscibles, cada una con los tres componentes en cierta proporción. Los diagramas de líquidos ternarios son de considerablevalor en problemas de separación y extracción con solventes y gracias a ellos es posible deducir si la separación buscada puede realizarse y en cuales condiciones de operación para lograr resultados óptimos. Los diagramas de líquidos ternarios son de considerable valor en problemas de separación y extracción con solventes y gracias a ellos es posible deducir si la separación buscada puede realizarse y en cuales condiciones de operación para lograr resultados óptimos.

La mezcla de tres componentes líquidos, en nuestro caso cloroformo, ácido acético y agua, en distintas proporciones puede dar lugar a la formación de dos fases. En el caso que nos ocupa, el agua y el cloroformo son inmiscibles (es decir, la extensión de su mezcla es prácticamente nula) y sin embargo, el ácido acético es totalmente soluble en cualquiera de los dos productos. Al añadir ácido acético a una mezcla agua-cloroformo se observa que éste se distribuye entre las dos fases al mismo tiempo que aumenta la solubilidad mutua entre las mismas. Este hecho se traduce en que adiciones sucesivas de ácido acético hacen variar la composición de las fases acuosa y orgánica haciéndolas cada vez más semejantes y apreciándose, como característica particular de este proceso, un aumento de volumen de una de las fases y la consiguiente disminución del volumen de la otra hasta que llega a desaparecer una de ellas.

Nuestro objetivo es construir y aprender a manejar un diagrama ternario, determinando la curva de solubilidad del sistema ternario por titulación hasta la aparición ó desaparición de dos fases. Esta curva límite separa la zona de composiciones que dan un sistema monofásico de las que dan un sistema bifásico. Esta práctica abarcará las relaciones de solubilidad del sistema de tres componentes como lo son el cloroformo-ácido acético-agua, se trazará el diagrama de equilibrio y se construirá la curva de solubilidad (binodal) para una temperatura dada y por último se determinarán las composiciones de los puntos críticos y máximos.

Aplicaciones.

En la industria química, el benceno es la base de muchos productos aromáticos. En base al benceno se hacen muchos materiales plásticos, caucho sintético, pinturas, colorantes, barnices, resinas, materias primas para detergentes y plaguicidas.

DESULFURACION:

Los compuestos de azufre en aceite de petróleo comprenden sulfuro de hidrogeno, disulfuro de carbono, mercaptanos y tiofenoles. Por lo general el sulfuro de hidrogeno se separa por extracción con solución acuosa de NaOH, que separa igualmente tiofenoles. Después de eliminar el H2S las gasolinas pueden endulzarse por conversión de los mercaptanos a mercapturos. El disolvente puede ser el NaOH acuoso, del cual se separan los mercaptanos por despojo con vapor con vapor de agua para recuperar el álcali.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

RESULTADOS

ACIDO ACETICO (ml) CLOROFORMO (ml) AGUA (ml)

4.45 0.3 7.4

4.5 0.5 5.1

4.125 0.875 3.1

3.375 1.085 1.8

2.625 2.375 0.8

1.75 3.25 0.4

1 4 0.2

Tabla 1.- Experimento de equilibrio Cloroformo-Ácido Acético-Agua

DENSIDAD ( g/cm³) PESOS (g) % PESO

ACIDO ACETICO CLOROFORMO AGUA ACIDO ACETICO CLOROFORMO AGUA TOTAL A B C

1.05 1.48 1 4.6725 0.444 7.4 12.5165 37.33 3.54 59.12

1.05 1.48 1 4.725 0.74 5.1 10.565 44.72 7.00 48.27

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