REPORTE DEPRACTICA No. 3 ¨DETERMINACIÓN DE LA ISOTERMA DE SOLUBILIDAD PARA UN SISTEMA TERNARIO ¨

REPORTE DEPRACTICA No. 3

¨DETERMINACIÓN DE LA ISOTERMA DE SOLUBILIDAD PARA UN SISTEMA TERNARIO ¨

INTRODUCCION

DIAGRAMAS DE FASE DE 3 COMPONENTES

En este tipo de sistemas se tienen 4 variables independientes: presión, temperatura y dos concentraciones. Lo cual es posible utilizando la regla de las fases.

La existencia de un campo monofásico (una sola fase) es lo que define el tipo de diagrama para representar un sistema ternario.

Al requerirse 3 variables para expresar el equilibrio heterogéneo de un sistema ternario, la representación gráfica necesaria debe ser tridimensional. Si se toma el plano x-y para graficar las concentraciones, y la coordenada z para expresar las temperaturas, se tendrá una representación como:

Pero por sus propiedades geométricas, un triángulo equilátero es mucho más cómodo para representar concentraciones.

El triángulo equilátero elegido para representar las concentraciones de un sistema ternario tiene la enorme ventaja de ser una figura muy regular con bastante simetría, y con una geometría muy simple. A continuación se verán las propiedades geométricas que se usan al estudiar el equilibrio heterogéneo en sistemas ternarios.

El triángulo equilátero tiene iguales sus lados, sus ángulos internos y externos, sus alturas, sus transversales de gravedad y sus bisectrices. Cada altura coincide con la transversal de gravedad, con la bisectriz y con la simetral correspondiente de modo que el baricentro es a la vez ortocentro y centro del triángulo.

Si los lados del triángulo expresan las concentraciones de A, B y C ( en fracciones molares o en porcentaje en peso), entonces la concentración de A, B y C de un punto P cualquiera en el interior del triángulo viene dada por:

AB’= xB (o porcentaje de B);

BC’ = xC (o porcentaje de C);

CA’ = xA (o porcentaje de A);

Si el punto P está expresado en coordenadas dadas en porcentaje en peso, no tiene por qué coincidir con el punto P equivalente, expresado en coordenadas dadas en en fracciones molares.

Una transversal cualquiera, por ejemplo CQ en la figura, es el lugar geométrico de los puntos que cumplen la condición xA/ xB= constante, o bien %A/ %B= constante, en el caso que el triángulo esté expresado en porcentaje en peso.

Una paralela a cualquier lado del triángulo, por ejemplo MN / AB en la figura, debe satisfacer la relación que la suma de las concentraciones de los componentes ubicados en el lado paralelo es constante. Así, para MN se tiene xA +xB = 1 – xC =constante, o bien (%A +%B)=100-%C = constante

Si se elige, por ejemplo el punto P ubicado en el interior del triángulo AQC de la figura, las concentraciones de él pueden quedar expresadas en términos de A,Q y C, pero es imposible expresarlas en términos de Q, B y C porque el triángulo QBC ni siquiera contiene al punto P.

OBJETIVO:

Obtener experimentalmente la curva de solubilidad para un sistema ternario a una temperatura determinada.

HIPÓTESIS

Si la realización de nuestra práctica es correcta entonces podremos obtener diagrama ternario de manera correcta.

MÉTODO ESPERIMENTAL

Utilizar las propiedades físicas y químicas del tolueno, ácido acético y agua para elaborar un diagrama de composición ternaria de este sistema.

MATERIAL

9 matraces Erlenmeyer

1 bureta de 50 ml

1 pinzas para bureta

1 pipeta graduada de 10 ml

1 picnómetro

Reactivos l

Agua destilada

Tolueno

Ácido acético

DESARROLLO EXPERIMENTAL

DATOS EXPERIMENTALES

No. De tubo Volumen agua ml Volumen tolueno ml Volumen de ácido acético gastado ml T´C

1 1 9 11.8 24

2 2 8 16 24

3 3 7 19.8 24

4 4 6 16.9 24

5 5 5 21.9 24

6 6 4 25.6 24

7 7 3 23 24

8 8 2 21.7 24

9 9 1 26.2 24

Muestra: agua

Volumen: 25 ml

Peso del picnómetro vacío: 25.259g

Densidad promedio =0.8429 g/ml

Muestra Peso, g T´C

1 46.3174 24.5

2 46.3468 24

3 46.3283 24

Promedio:46.3308

Muestra: tolueno

Volumen: 25 ml

Peso del picnómetro vacío: 26.1445g

Densidad promedio: 0.6515 g/ml

Muestra Peso, g T ´C

1 42.4558 24

2 42.3686 24

3 42.4715 24

Promedio:42.4319

Muestra: ácido acético

Volumen: 10 ml

Peso del picnómetro vacío: 13.8425 g

Densidad promedio: 1.1090 g/ml

Muestra Peso, g T ´C

1 24.9365 24

2 24.9261 24

3 24.9335 24

Promedio: 24.9320

RESULTADOS Y CÁLCULOS.

Fracciones molares

Peso molecular

Tolueno: 92 g/mol

Agua: 18 g/mol

Ácido acético: 60 g/mol

n tolueno

92 g/mol→1mol

9 g/mol→〖n tolueno〗_1

〖n tolueno〗_1=0.0978 mol

92 g/mol→1mol

8 g/mol→〖n tolueno〗_2

〖n tolueno〗_2=0.0870 mol

92 g/mol→1mol

7 g/mol→〖n tolueno〗_3

〖n tolueno〗_3=0.0761 mol

92 g/mol→1mol

6 g/mol→〖n tolueno〗_4

〖n tolueno〗_4=0.0652 mol

92 g/mol→1mol

5 g/mol→〖n tolueno〗_5

〖n tolueno〗_5=0.0543 mol

92 g/mol→1mol

4 g/mol→〖n tolueno〗_6

〖n tolueno〗_6=0.0435 mol

92 g/mol→1mol

3 g/mol→〖n tolueno〗_7

〖n tolueno〗_7=0.0326 mol

92 g/mol→1mol

2 g/mol→〖n tolueno〗_8

〖n tolueno〗_8=0.0217 mol

92 g/mol→1mol

1 g/mol→〖n tolueno〗_9

〖n tolueno〗_9=0.0109 mol

n agua

18 g/mol→1mol

1 g/mol→〖n agua〗_1

〖n agua〗_1=0.0556 mol

18 g/mol→1mol

2 g/mol→〖n agua〗_2

〖n agua〗_2=0.1111 mol

18 g/mol→1mol

3 g/mol→〖n agua〗_3

〖n agua〗_3=0.1667 mol

18 g/mol→1mol

4 g/mol→〖n agua〗_4

〖n agua 〗_4=0.2222 mol

18 g/mol→1mol

5 g/mol →〖n agua〗_5

〖n agua〗_5=0.2778 mol

18 g/mol→1mol

6 g/mol→〖n agua 〗_6

〖n agua〗_6=0.3333 mol

18 g/mol→1mol

7 g/mol→〖n agua 〗_7

〖n agua〗_7=0.3889 mol

18 g/mol→1mol

8 g/mol→〖n agua 〗_6

〖n agua〗_8=0.4444 mol

18 g/mol→1mol

9 g/mol→〖n agua 〗_9

〖n agua〗_9=0.500 mol

n ácido acetico

60 g/mol→1mol

11.8 g/mol→n 〖ácido aceetico〗_1

n 〖ácido aceetico〗_1=0.1967 mol

60 g/mol→1mol

16 g/mol→n 〖ácido aceetico〗_2

n 〖ácido aceetico〗_2=0.2667 mol

60 g/mol→1mol

19.8 g/mol→n 〖ácido aceetico〗_3

n 〖ácido aceetico〗_3=0.3300 mol

60 g/mol→1mol

16.9 g/mol→n 〖ácido aceetico〗_4

n 〖ácido aceetico〗_4=0.2817 mol

60 g/mol→1mol

21.9 g/mol→n 〖ácido aceetico〗_5

n 〖ácido aceetico〗_5=0.3650 mol

60 g/mol→1mol

25.6 g/mol→n 〖ácido aceetico〗_6

n 〖ácido aceetico〗_6=0.4267 mol

60 g/mol→1mol

23 g/mol→n 〖ácido aceetico〗_7

n 〖ácido aceetico〗_7=0.3833 mol

60 g/mol→1mol

21.7 g/mol→n 〖ácido aceetico〗_8

n 〖ácido aceetico〗_8=0.3617 mol

60 g/mol→1mol

26.2 g/mol→n 〖ácido aceetico〗_9

n 〖ácido aceetico〗_9=0.4367 mol

x_(t,1)=(0.0978 mol)/(0.3501 mol)=0.2793

x_(a,1)=(0.0556 mol)/(0.3501 mol)=0.1588

x_(a.acetico,1)=(0.1967 mol)/(0.3501 mol)=0.5618

x_(t,2)=(0.0870 mol)/(0.4648 mol)=0.1872

x_(a,2)=(0.1111 mol)/(0.4648 mol)=0.2390

x_(a.acetico,2)=(0.2667 mol)/(0.4648 mol)=0.5738

x_(t,3)=(0.0761 mol)/(0.2103 mol)=0.1329

x_(a,3)=(0.1667 mol)/(0.5728 mol)=0.2910

x_(a.acetico,3)=0.3300mol/(0.5728 mol)=0.5761

x_(t,4)=(0.0652 mol)/(0.5691 mol)=0.1146

x_(a,4)=(0.2222 mol)/(0.5691 mol)=0.3904

x_(a.acetico,4)=0.2817mol/(0.5691 mol)=0.4950

x_(t,5)=(0.0543 mol)/0.6971mol=0.0779

x_(a,5)=(0.2778 mol)/(0.6971 mol)=0.3985

x_(a.acetico,3)=0.3650mol/(0.6971 mol)=0.5236

x_(t,6)=(0.0435 mol)/(0.8035 mol)=0.0541

x_(a,6)=(0.3333 mol)/(0.8035 mol)=0.4148

x_(a.acetico,6)=0.4267mol/(0.8035 mol)=0.5311

x_(t,7)=(0.0326 mol)/(0.8048 mol)=0.0405

x_(a,7)=(0.3889 mol)/(0.8048 mol)=0.4832

x_(a.acetico,7)=0.3833mol/(0.8048 mol)=0.4763

x_(t,8)=(0.0217 mol)/(0.8278 mol)=0.0262

x_(a,8)=(0.4444 mol)/(0.8278 mol)=0.5368

x_(a.acetico,8)=(0.3617 mol)/(0.8278 mol)=0.4369

x_(t,9)=(0.0109 mol)/0.9476mol=0.0115

x_(a,9)=(0.500 mol)/(0.9476 mol)=0.5276

x_(a.acetico,9)=0.4367mol/(0.9476 mol)=0.4608

...