Sistema ternario - Segundo informe de Fisicoquimica PDF

Preview

Summary

DIAGRAMA DE FASES DE UN SISTEMA TERNARIOOBJETIVOS :Estudiar el comportamiento del sistema ternario compuesto por agua, ácido acético y cloroformoRealizar el diagrama de fases con el triángulo equilátero de gibbs y roozeboom mostrando la curva binodal y las líneas de reparto del sistema ternario en e...

Description

DIAGRAMA DE FASES DE UN SISTEMA TERNARIO OBJETIVOS : Estudiar el comportamiento del sistema ternario compuesto por agua, ácido acético y cloroformo Realizar el diagrama de fases con el triángulo equilátero de gibbs y roozeboom mostrando la curva binodal y las líneas de reparto del sistema ternario en estudio . FUNDAMENTO TEORICO Cuando se requiere dar seguimiento a una propiedad fisicoquímica en sistemas de tres componentes, los diagramas ternarios constituyen una de las herramientas más comunes en el ámbito de la química, la farmacéutica y la ingeniería química. Así, los cambios en los índices de refracción, viscosidad, evaporación, equilibrio de fases, estados de agregación, estructura, textura, solubilización y color pueden ser estudiados en relación a la proporción de los componentes del sistema ternario. En especial, estos diagramas se emplean tradicionalmente para mostrar el equilibrio entre diversas fases en sistemas líquido-vapor, líquido-líquido y sólido-líquido, ya que indican las zonas donde los tres componentes son solubles en todas las proporciones y donde se presenta segregación. En un sistema ternario de líquidos (A,B y C) existen la miscibilidad de los componentes que es una característica muy esencial a considerar, en este tipo de sistemas se pude representar, entre otra posibilidades, interacciones entre los componentes: mezcla de líquidos con un par de componentes parcialmente miscibles. El triángulo de Gibbs se utiliza como isotermas, es decir, diagramas a temperatura constante. En este caso, se suponen 3 líquidos A,B y C donde el líquido C se disuelve completamente en Ay B, pero A y B solo se disuelven entre sí hasta cierto grado para dar luego dos soluciones líquidas saturadas una rica en A y otra rica en B (siendo C el soluto). Cuando más insolubles son A y B, más cera de los vértices del triángulo se encontraran las mezclas. Los puntos a y b designan las composiciones de las dos capas líquidas que resultan de la mezcla de A y B en alguna proporción arbitraria tal como c, mientras que la línea Cc muestra la manera en que dicha composición cambia por la adición de C. La línea a’b’ a través de c’ conecta las composiciones de las dos capas en equilibrio, y se denomina línea de enlace o línea de reparto. La miscibilidad completa por coalescencia de las dos capas en una sola tiene lugar únicamente en el punto k, al cual se denomina punto crítico isotérmico del sistema o punto de doblez. Finalmente la curva akb se conoce como curva binodal. Triángulo equilátero de gibbs y roozeboom Para representar este sistema se utiliza un triángulo equilátero de gibbs y roozeboom. La longitud de cada lado del triángulo se tomó como el 100% si se desea representar en % en peso o como unidad se expresan las cantidades de los tres componentes en fracciones molares y los vértices corresponden a los componentes puros.

Curva binodal Es la curva de solubilidad donde las composiciones de dos fases coexistentes en un diagrama de fases temperatura-composición.

.

Fig. 1,2. Representación de las líneas de reparto y curva Binodal de un sistema ternario.

A )Curva Binodal Tabla N ° “ volúmenes empleados para la formación de las distintas mezclas “

Volumen empleado (ml)

N ° Mezcla 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Agua 19 18 16 14 12 8 6 4 2 1

Cloroformo 0.5 1.5 2.5 4 5.5 8 9.5 10.5 12 12.5

Acido Acetico 10 13 19 20.1 20.2 17.6 16 14.1 10.1 8.3

DATOS BIBLIOGRAFICOS  Densidad del cloroformo (28C)  1,489 gml  Densidad del agua (28C)  0,99631 gml  Densidad del acido acético (28C)  1.049 g/ml

TRATAMIENTO DE DATOS 1.Apartir de los datos obtenidos del procedimiento A,complete el siguiente cuadro y grafique el diagrama de fases correspondientes en papel triangular .

Los puntos que se van a ubicar en el diagrama ternario, estan

relaciones con el

porcentaje en peso y la fracción molar por lo que, empleando las densidades de los respectivos componentes de este sistema ternario se procede a determinar su masa, según:

masa(g)=densidad (gr /ml) xvolumen(ml )

Se procede a calcular las masas para la primera mezcla y asi sucesivamente Masa de agua =(0,99631 gml)*19ml=18.92 g Masa de cloroformo =(1,489 gml)*0.5ml=0.7445 g Masa del acido acético =(1.049 g/ml)*10ml=10.49 g Masa total de la mezcla =18.92 + 0.7445 +10.49 =30.155 g % en masa de agua = (18.92 /30.155)*100% =62.74% % en masa de cloroformo =(0.7455/30.155)*100%=2.47% % en masa del acido acético =100%-62.74%-2.47%=35.06%

Calculando las fracciones molares de cada uno de ellos en la mezcla en cada mezcla y asi sucesivamente Masa molar del agua: 18 g/mol Masa molar del cloroformo :119.5 g/mol Masa molar del ácido acético :60.05 g/mol # de moles de agua en la mezcla :18.92 /18 =1.05 mol # de moles de cloroformo :0.7455/119.5 =6.23 *10-3 mol # de moles de acido acético :10.49 /60.05=0.17 mol # de moles totales en la mezcla 1 = 1.05 +6.23 *10-3 +0.17=1.22 mol Fracciones molares de cada componente X agua = 1.05 /1.22 =0.86

Xcloroformo=6.23 *10-3/1.22 =5.1*10-3 XHac=0.1349

Tabla N°: “cantidad de sustancia en la mezcla , en porcentaje en peso y en fracciones molares”

N° de mezcla

%en peso H2O

CHCl3

Fracción molar HAc

H2 O

CHCl3

HAc

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

62.7 4 53.4 8 40.1 9 33.9 6 28.3 8 20.7 4 16.1 5 11.55 6.52 3.50

2.47

35.06

0.86

5.1*10-3

0.14

6.65

39.87

0.80

0.01

0.19

9.41

50.4

0.70

0.02

0.28

14.54

51.5

0.66

0.03

0.31

19.49

52.13

0.60

0.06

0.34

31.08

48.18

0.53

0.10

0.37

38.34

45.51

0.46

0.15

0.39

45.43 58.67 65.73

43.02 34.81 30.77

0.37 0.26 0.14

0.22 0.33 0.44

0.41 0.41 0.42

2.Con los datos de la tabal anterior , construya dos diagramas triangulares ,cada uno mostrando la curva binodal ;para el sistema de H 2O,CHCl3 y CH3COOH;.Un diagrama triangular muestra la composición de % peso y el otro diagrama ternario muestra composición de fracciones molares (ACA VAN LOS GRAFICOS )

DESCUSION DE RESULTADOS :  Curva Binodal : 

Dentro de la curva de los 10 puntos ubicados en la grafica , hay puntos en donde la curva no pasa exactamente , dando entender que a esas

proporciones en porcentaje en masa o en fracción molar , todavía no hay solo una fase . 

En la mezcla de los compuestos , el agua y el coloroformo eran dos líquidos inmiscibles , se notaban dos fases o una mezcla heterogénea corroborando la teoría de que una sustancia polar no se disuelve en una no polar o viceversa



A medida que se adicionaba cierta cantidad de ácido benzoico , las tres sustancias iban formando una sola fase , haciendo una mezcla homogénea , reflejándose en los puntos que pasan por la curva binodal .



En las graficas en porcentaje peso y fracciones morales

las dos curvas

binodales no resultan ser iguales

CONCLUSIONES : 

La curva binodal para el sistema ternario cloroformo- acido aceitco – agua representa el límite de dos regiones una de 1 fase y la otra de 2 fases.



los puntos que estén dentro de la curva Binodal, representan composiciones diferentes de sistemas ternarios ya que se encuentran en 2 fases en equilibrio, cuando predomina el componente agua, la fase se denomina acuosa, si predomina el cloroformo se denomina fase clorofórmica.



El ácido benzoico es el responsable que la mezcla tome unas sola fase , a mayor cantidad de ácido , la mezcla se volvía homogénea más rápidamente



Entre las dos graficas de porcentaje en peso y fracciones molares , las curvas son distintas dando a entender que en el caso de %peso el ácido benzoico no formo tantas mezclas en una sola fase ....