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Laboratorio de Fisicoquímica II Práctica No. 3 Determinación de la temperatura critica de disolución del sistema fenol-agua Cruz Gerardo A., Sapien López V. D., Gómez Pérez Y.A. Dr. Hernández Escamilla J. A. UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CIUDAD JUÁREZ – INSTITUTO DE CIENCIAS BIOMÉDICA.

Resumen: La miscibilidad es la habilidad de dos o mas sustancias puras, cuando dos sustancias son insolubles, ellas forman fases separadas cuando son mezcladas, en esta practica se observa una disolución entre agua y fenol. Donde se puede observar en los tubos si se logra apreciar la miscibilidad, la temperatura puede diferir entre los 66ºC. El objetivo de esta practica es observar el punto critico en el sistema de fenol-agua y así mismo observar la miscibilidad de esta. Palabras clave: Miscibilidad, temperatura, punto crítico, fenol-agua Abstract: Miscibility is the ability of two or more pure substances, when two substances are insoluble, they form separate phases when mixed, in this practice a solution between water and phenol is observed. Where it can be observed in the tubes if miscibility can be appreciated, the temperature may differ between 66 ° C. The objective of this practice is to observe the critical point in the phenol-water system and also observe its miscibility. Keywords: Miscibility, temperature, critical point, phenol-water Introducción. La solubilidad de un compuesto se refiere directamente a la cantidad de este que llega a diluirse en un volumen predeterminado. Esta característica sobre los solutos observamos que tiene diferentes factores para favorecer este hecho como lo es la temperatura, la presión, y la naturaleza del soluto junto con la del solvente. Por otro lado, está el termino de miscibilidad el cual aluda a la propiedad que algunos líquidos tienen para mezclarse en cualquier proporción generando una solución homogénea. Este se vincula con lo que son otras fases siendo sólidos y gases, aunque generalmente se emplea con la solubilidad entre un líquido y otro. Por ejemplo, el tener una solución de alcohol etílico que en cualquier proporción el agua y el etanol son miscibles (Osorio Giraldo, 2015). Cuando se llega a una temperatura donde las propiedades de un líquido y vapor son idénticas y no hay distinción entre ambos entonces se considera que se ha encontrado una condición dentro del punto crítico. La temperatura, la presión de vapor saturado al igual que el volumen molar de este punto se le conoce como temperatura crítica, presión y el volumen crítico de cada uno. Estas características son constantes de cada sustancia, las cuales se denominan constantes críticas. Cuando se pone un líquido en esta situación y comienza a calentarse sobre el punto crítico no habrá alguna evidencia de que este líquido este existente. La masa total gaseosa permanece en este estado sin importar cuanto se caliente o cuanta presión se le imponga. Estos puntos también pueden ser reversibles, cuando este gas se enfría debajo de la temperatura critica, si llega a ser suficientemente aumentada volverán a aparecer las dos fases (Maron & Prutton, 2001). El proceso de mezcla a la formación a una presión y

y se indicaría una de las siguientes tres oportunidades: a) Se forma una única fase homogénea b) Se forman dos fases homogéneas c) Se pueden formar una o dos fases dependiendo de la proporción en que se intente mezclar. El potencial de Gibbs de esta mezcla es la suma de la mezcla de entalpia y la mezcla entrópica. La mezcla suele tener un aumento de entropía siendo mayor a 0 se indica que solo habrá una fase homogénea que cuando hay dos fases. Si la entalpia es menor a 0 entonces esta mezcla estará favorecida energéticamente además de que se observará miscibilidad total. Del otro lado, si su entalpia es mayor a 0 la mezcla tendrá solo una fase a temperaturas altas y dos fases cuanto tenga temperaturas bajas (Marqueño, 2014). Un diagrama de fases temperatura-composición se emplea para obtener una descripción de cualquier sistema de dos líquidos y su interpretación se conforma en un ejercicio sobre la aplicación de la regla de las fases. Por ejemplo, el diagrama de fases de agua- fenol que se muestra a continuación en la figura 1. La concentración de fenol en las fases marcadas por los puntos l1 y l2 muestra un cambio de temperatura sin embargo su unión define la curva de coexistencia de fases. A esta curva se le denomina el punto crítico. Por encima de la temperatura critica se encuentra una fase homogénea por debajo de esta temperatura existe un rango de concentraciones que forma dos fases. El rango de estos se conoce como el intervalo de inmiscibilidad e incrementara la anchura de esta unión conforme se descienda su temperatura (Martínez & Csákÿ, 2014).

temperatura fijos de una mezcla de dos componentes con un valor de moles de ambos. Si se tiene que el potencial de Gibbs de la mezcla sería menor a cero, el sistema binario no se formara y estos componentes serian inmiscibles. Sin embargo, cuando el potencial de Gibbs fuera mayor a cero entonces si se mezclan

1

Laboratorio de Fisicoquímica I Tabla1. Temperatura de miscibilidad del sistema fenol agua

T° PROMEDIO (°C)

%FENOL EN PESO

Figura 1. Diagrama de fases del sistema agua-fenol a 1 atm (Martínez & Csákÿ, 2014).

Objetivo Determinar la temperatura critica de disolución del sistema fenol-agua.

Materiales y reactivos. Materiales  8 tubos de ensayo de 25mL transparentes con tapón de rosca  1 vaso de precipitados 200mL  1 pinza para tubos  1 termómetro 1-260oC  Tripíe  1 Tela de asbesto  1 Mechero  1 pipeta graduada de 10mL  1 gradilla  1 cristalizador Reactivos  Agua destilada  Fenol  Hielo

Metodología En cada uno de los tubos poner de acuerdo con la tabla 1 la cantidad de fenol y cantidad de agua dentro de los tubos. Tubo no Fenol (g) Agua (mL)

1 1

2 2

3 3

4 3.5

5 4

6 5

7 6

8 7

9

8

7

6.5

6

5

4

3

Al tener los tubos preparados, cada uno fue puesto en un vortex hasta que se disuelve completamente el fenol en el agua. Luego se calentaron hasta que el color lechoso se hizo completamente claro, se tomó

T° FRÍO

T° CALOR

°T PROMEDIO

10 20 30 35 40 50 60

49 50 82 75 52 62 58

52 55 85 80 57 67 63

50.5 52.5 83.5 77.5 54.5 64.5 60.5

70

55

59

57

100 80 60 40 20 0 10

20

30

35

40

50

60

70

% FENOL EN PESO TEMPERATURA

Grafica 1. Temperatura de miscibilidad del sistema fenol-agua en frio. Discusión y conclusión: Se le llama miscibilidad cuando se forma una única fase homogénea en todo el rango de temperaturas y en todo un rango de composiciones, esto ocurre al mezclar fenol-agua y esto se puede decir que son líquidos parcialmente inmiscibles. La temperatura critica es aquella en la que la miscibilidad se hace completa y en la cual existe una composición critica de disolución en la que se alcanza la igualdad de composición de las dos fases. En el diagrama de fases corresponde a una composición critica de disolución de fenol y una temperatura critica de disolución (Ragatz). Al momento de agregar el fenol al agua destilada inmediatamente se llevó a vortex para mezclar muy bien el fenol con el agua, así mismo poder disolver las perlas de este mismo. Posteriormente se calentó el tubo en un baño de agua maría y tomando temperatura dentro del tubo de ensaye, pero este mismo se encontraba dentro del agua, para luego provocar un choque térmico al colocar el tubo de ensaye dentro de un recipiente con hielo, la temperatura se tomó cuando la solución torno lechoso. Llego un punto en que algunos de los tubos no adquirían su punto de miscibilidad, esto se debió a que el fenol no se encontraba del todo disuelto, por la tanto se agito repetidas veces hasta que no se observara sedimento del fenol en el tubo de ensaye, esto se es provocado por una saturación de liquido en el fenol (Chang, 2002). En esta solución es una dispersión homogénea de dos o más sustancias entre sí, esto quiere decir que una solución no solo puede ser entre dos componentes, sino que también se pueden mezclar...