Diagramas De Fase

EQUILIBRIO DE FASES

CONSTRUCCIÓN DEL DIAGRAMA DE FASES DEL CICLOHEXANO

I. Objetivo general

Interpretar el diagrama de fases de una sustancia pura, construido a partir de datos de presión y temperatura obtenidos a través de diferentes métodos.

II. Objetivos particulares

a. Comprender la información que proporcionan la regla de las fases de Gibbs y la ecuación de Clausius-Clapeyron.

b. Distinguir los equilibrios entre las diferentes fases (sólido, líquido, vapor).

c. Deducir las propiedades termodinámicas involucradas en la transición de fases.

III. Problema

Construir el diagrama de fases del ciclohexano a partir de datos obtenidos en la literatura, experimentales y calculados.

Datos, Cálculos y Resultados:

Determinamos experimentalmente el punto triple obteniendo:

Temperatura Critica: 6.4 °C = 279.55 K Presión critica: 46 mmHg

Determinamos el punto de fusión y punto de ebullición a la presión nos encontramos en el laboratorio (586 mmHg):

Temperatura de fusión: 6.9°C=280.05 K; Temperatura de ebullición: 70 °C= 343.15

Utilizando la ecuación de Clausius-Clapeyron, obtuvimos diferentes temperaturas,

La Ecuación de CC: In P=∆H/R (1/T_2 -1/T_2 ) despejando para T_2 tenemos que:

T_2=(∆HT_1)/(∆H-R∆H In P_2/P_1 ) ; Con la cual completamos la siguiente tabla

Tabla 1. Datos de presiones y temperaturas calculadas para la construcción del diagrama de fases.

P (mmHg) T sub (K) T fus (K) T ebu (K)

760 * 276.65 353.88

620 * 283.64 289.68

586 * 280.05 343.15

410 * 258.13 279.02

305 * 242.52 270.98

200 * 223.26 258.73

100 * 197.51 255.03

80 * 190.43 246.27

46 279.65 279.65 279.65

33 69.37 157.75 235.49

22 60.31 144.44 226.19

Reportados, Experimentales

Obtuvimos el ΔH de sublimación mediante (ΔH vap –ΔH fus) (solido- vapor)

ΔH sub = ΔH vap –ΔH fus= (33001.3 – 9866) J/mol = 23135.3 J/mol

Calculamos el ΔH de vaporización con el punto de ebullición teórico y el experimental.

Despejando ΔH de la ecuación de CC, obtenemos que:

∆H=((-R In P_2/P_1 )/(1/T_2 -1/T_1 ))

Obteniendo así un valor de ΔH vap = 24664.31 J/mol

Tabla 2. Datos experimentales y reportados para las transiciones de fase.

Equilibrio Proceso P(mmHg) T (°C) T (K)

Datos experimentales S-L Punto de fusión 586 6.9 280.05

L-V Punto de ebullición 586 70 343.15

S-L.V Punto triple 46 6.5 279.65

Datos

teóricos S-L

(ΔH f=2662.6 J/mol) Punto de fusión normal 760 6.5 279.65

L-V

(ΔH f=33001.3 J/mol) Punto de ebullición normales 760 80.74 353.89

Condiciones criticas Experimentales 40.14 280.35 553.5

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