DIAGRAMAS DE FASE, SÓLIDO - LÍQUIDO FASE DE EQUILIBRIO PARA EL SISTEMA DE DOS COMPONENTES Y MISCIBILIDAD GAP

DIAGRAMAS DE FASE, SÓLIDO - LÍQUIDO FASE DE EQUILIBRIO PARA EL SISTEMA DE DOS COMPONENTES Y MISCIBILIDAD GAP

Espinoza Rojas Isaura, Reyes Hernández Pedro Francisco, Valdés Moreno José Luis, Valencia Gonzales Guillermo de Jesús

Departamento de Ingeniería Química, Instituto Tecnológico de Toluca, Avenida Tecnológico s/n Col. Fraccionamiento La Virgen C.P. 52149. Apartado postal 890. México.  

Resumen.

Palabras clave

1. OBJETIVOS

• Investigar el equilibrio heterogéneo entre las fases sólidas y liquidas de un sistema de dos componentes.
• Construir el diagrama de fases Temperatura Composición.

2. INTRODUCCIÓN

Sean A y B dos sustancias totalmente miscibles en fase líquida y completamente inmiscibles en fase sólida. La mezcla de cantidades arbitrarias de los líquidos A y B origina un sistema monofásico que es una disolución de A y B. Como los sólidos A y B son completamente insolubles entre sí, el enfriamiento de la disolución líquida de A y B ocasiona que A o B se congelen, abandonando la disolución. Para un sistema de dos componentes, el número máximo de grados de libertad es 3. Este resultado nos indica que sería necesario construir una gráfica de tres dimensiones para hacer una representación completa de las condiciones de equilibrio (T, P, xi), donde xi es la composición de uno de los componentes. Pero en este caso la presión no hace mucho efecto sobre el sistema (además la presión se mantiene constante en la fusión) por lo que los grados de libertad disminuyen y la regla de fases queda:

F=C−P+1

Para construir un diagrama de fases se tiene que construir primero curvas de enfriamiento de sistemas de diferente composición.

Ley de Raoult: Para disoluciones extremadamente diluidas, la presión parcial del disolvente en función de la composición es: p1 = p1º x1 = p1º(1-x2)

Donde:

p1 = presión parcial del disolvente en el vapor.

p1º = presión de vapor del disolvente puro.

x1 = fracción molar del disolvente.

x = fracción molar del soluto.

3. PROCEDIMIENTO       EXPERIMENTAL

 Los reactivos que se utilizaron fueron: Naftaleno (C10H8), Difenilamina (C12H11N) y fenol (C6H6O).

Secuencia experimental.

1.- Preparar un baño de agua caliente

2.- Colocar 5,0 g de naftaleno en un tubo de ensayo.

3.- Colocar el tubo en el baño de agua caliente y dejar que se derrita por completo.

4.- Sacar el tubo de ensayo del baño de agua caliente.

5.- Colocar el termómetro en el tubo de ensayo y registrar la temperatura cada 10 segundos.

6. Añadir 0,50 g difenilamina, en el tubo de ensayo y repita los pasos 3-5.

7.- Añadir 1,0 g de DPA en el tubo de ensayo y repita los pasos 3-5 (cantidad total de DPA es 1,5 g).

8.- Añadir 1,0 g de DPA en el tubo de ensayo y repita los pasos 3-5. (Cantidad total de DPA es 2,5 g).

9.- Repetir el procedimiento que se indica en los pasos anteriores utilizando difenilamina en lugar de naftaleno y naftaleno en lugar de la difenilamina, registrar nuevamente las temperaturas cada 30 segundos.

4. DATOS OBTENIDOS

Tabla 4.1

Tabla 4.2

...