Practica 2-Equilibrios de fase PDF

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INGENIERÍA QUÍMICATECNOLÓGICO DE ESTUDIOSSUPERIORES DE COACALCOINGENIERIA QUIMICAFISICOQUIMICA IPRACTICA 2EQUILIBRIOS DE FASE85 11Profesor(a): Ma. Del Carmen Domínguez ReyesGARCIA MARTINEZ HAZEL ROMYNACOACALCO DE BERRIOZABAL, MÉX 29/10/INGENIERÍA QUÍMICAPRÁCTICA No. 2 EQUILIBRIOS DE FASECompetencia ...

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TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPEIORES DE COACALCO INGENIERÍA QUÍMICA

TECNOLÓGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE COACALCO

INGENIERIA QUIMICA FISICOQUIMICA I PRACTICA 2 EQUILIBRIOS DE FASE 8511 Profesor(a): Ma. Del Carmen Domínguez Reyes

GARCIA MARTINEZ HAZEL ROMYNA

COACALCO DE BERRIOZABAL, MÉX 29/10/2020

TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPEIORES DE COACALCO INGENIERÍA QUÍMICA

PRÁCTICA No. 2 EQUILIBRIOS DE FASE Competencia: Comprender la importancia de los equilibrios de fase y el uso de expresiones matemáticas para determinar las variables que afectan un fenómeno de cambio de fase en particular. Investigación previa Define: • Sustancia pura: Sustancia homogénea que no puede cambiar de estado ni dividirse en otras sustancias, salvo por una reacción química. "los elementos químicos son sustancias puras" • Equilibrio físico: es un equilibrio en el que el estado físico del sistema no cambia • Interfase: Se denomina interfase a la región tridimensional de contacto entre dos fases α y β, en la que sus propiedades varían desde las correspondientes a la fase α hasta las de la fase β. • Equilibrio líquido-vapor: Describe la distribución de una especie química entre la fase de vapor y una fase líquida. • Equilibrio sólido – vapor: Deshidratación a baja presión, el agua sólida para a agua gas. • Equilibrio sólido – líquido: Es una división más de los equilibrios de interfaces. Es aquella combinación de condiciones en que una sustancia pura en estado líquido puede estar en equilibrio con su estado sólido, o bien una mezcla de sustancias en solución puede solidificarse y estar ambas fases en equilibrio. Desarrollo Veamos el siguiente vídeo y responde o esquematiza lo que se te solicita: https://www.youtube.com/watch?v=z4FwCFWcf6o 1. ¿Qué es una fase? Porción homogénea de un sistema según las condiciones de temperatura, presión y composición, un sistema puede encontrarse en fase sólida, liquida o gaseosa. 2. ¿Qué es un cambio de fase? Cambio en el orden molecular de la sustancia, se presenta cuando durante un proceso se agrega o se quita energía casi siempre en forma de calor 3. ¿Cuándo ocurre un cambio de fase? Los cambios de fase no se producen de manera instantánea hay un tiempo en el que coexisten las dos fases y se encuentran en equilibrio dinámico.

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4. ¿Cuándo se produce un equilibrio de fases? Se produce cuando el sistema formando por la misma sustancia en diferentes estados no presenta cambios macroscópicos en la composición ni transporte de materia de una fase a otra del sistema. 5. ¿Cuáles son las condiciones de equilibrio de un sistema? Un sistema de varios competentes y varias fases debe de cumplir con los siguientes requisitos: La temperatura debe de ser la misma (equilibrio térmico), la presión debe de ser la misma (equilibrio mecánico), el potencial químico de cada componente debe de ser el mismo en cada fase (equilibrio material). 6. ¿Qué es un diagrama de fases? Explica y esquematiza el diagrama de fases del agua y explícala. Es la representación grafica de las fases que están presentes en un sistema termodinámico a diferentes condiciones de temperatura y presión.

El diagrama de fases del agua muestra 3 regiones, cada una de las cuales representa una fase pura, las curvas de coexistencia representan los limites entre las fases, cada línea entre dos fases especifica las condiciones de presión y temperatura en las que pueden coexistir las dos fases en equilibrio, la curva de solido-liquido representa la línea de fusión, la curva de líquido-vapor representa la línea de vaporización y la curva de equilibrio solido- vapor representa la sublimación. 7. ¿Dónde se representa la vaporización y la sublimación en el diagrama de fases del agua? La curva de líquido-vapor representa la línea de vaporización y la curva de equilibrio solido- vapor representa la sublimación. 8. ¿Qué es el punto triple? Es en donde las 3 fases de una sustancia pura se encuentran en equilibrio mutuo.

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9. ¿Qué es el punto crítico? Es el punto final de la curva de vaporización, la temperatura y la presión de este punto se denominan “temperatura crítica y presión critica” 10. ¿Cuál es la importancia de la energía libre de Gibbs? También escribe su expresión matemática. Permite determinar la condición de equilibrio y espontaneidad de un proceso en un sentido o en otro.

11. Escribe la expresión de la energía libre de Gibbs.

12. Qué posibilidades se pueden describir con los signos de la entalpía y la entropía en la expresión de Gibbs (realiza el cuadro mostrado)

13. ¿Qué es la regla de fases de Gibbs? Permite identificar cuantas variables intensivas e independientes, llamadas grado libertad se necesitan para definir el estado termodinámico de un sistema de múltiples fases y componentes, solo se aplica a sistemas que están en equilibrio químico. 14. ¿Qué determina la ecuación de Clausius Clapeyron? Determina la pendiente de la curva de coexistencia en función del calor latente y de la discontinuidad del volumen asociado con el cambio de fase.

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15. Escribe la expresión general de la ecuación de Clausius Clapeyron.

16. ¿Qué es el calor molar de vaporización? Es una medida de la intensidad de las fuerzas intermoleculares que se ejercen en un líquido, también se define como la energía necesaria para evaporar un mol de un liquido 17. ¿Qué es el calor molar de fusión? Es la energía necesaria para fundir un mol de un sólido 18. ¿Qué es la sublimación? Es el proceso que consiste en el cambio de estado sólido a estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. 19. ¿Qué es el calor molar de sublimación? Es la energía necesaria para sublimar un mol de un solido 20. ¿Cómo se rompen las fuerzas de cohesión para lograr el cambio de fase? El punto de fusión de un sólido o el punto de solidificación de un líquido es la temperatura a la cual las fases que coexisten en el equilibrio, como las moléculas en la fase sólida están unidas con más fuerza que en la fase líquida se necesita calor para producir la transición de fases, el calor ayuda a las moléculas a vencer las fuerzas de atracción. Cuando la muestra se ha fundido por completo el calor absorbido aumenta la energía cinética promedio de las moléculas del líquido y su T aumenta. La T permanece constante durante el periodo en el que el aumento de la energía cinética se utiliza para vencer las fuerzas de cohesión en el líquido. 21. Escribe y resuelve los problemas propuesto en el vídeo. Te recomiendo lo resuelvas y veas al final los cálculos.

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22. Realiza el diagrama de fases de acuerdo con las instrucciones del vídeo. Realízalo en papel milimétrico o en cuadrícula, pero cuidando las escalas. Te recomiendo tratar de realizarlo antes de seguir con el vídeo.

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Conclusiones: Dentro de la industria química se involucra la separación de una mezcla de varios componentes en una corriente que entra o sale de un proceso especifico. El equilibrio de fases tiene una amplia gama de aplicaciones en industrias que incluyen la producción de diferentes alótropos de carbono, la reducción del punto de congelación del agua mediante la disolución de sal (salmuera), la purificación de componentes por destilación, el uso de emulsiones en la producción de alimentos, la industria farmacéutica, etc. El equilibrio físico es el más común de los métodos utilizados en la industria química para la separación de componentes en una mezcla. Es de suma importancia saber utilizar los equilibrios de fase ya que nosotros como ingenieros químicos debemos de ser capaces de dimensionar adecuadamente el equipo de separación. Referencias: • Villamizar Lurys (2018, agosto 8). Equilibrio entre fases [Archivo de vídeo]. Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=z4FwCFWcf6o. • Pena, P., Vázquez, B., Aza Pendas, S. D., & Caballero Cuesta, Á. (2005). Diagramas de equilibrio de fases cuaternarios. Métodos de representación e interpretación. • Gómez, M. Á., & Ibarra, H. N. (2015). Equilibrio de fases para sistemas electrolíticos. Universidad Nacional de Colombia. • Medeiros, M. (2016). Equilibrio de Fases y Químico....