EJEMPLO DE Diagramas de punto de ebullición de mezclas binarias miscibles

DIAGRAMAS DE PUNTO DE EBULLICIÓN DE MEZCLAS BINARIAS MISCIBLES.

Como a una temperatura dada el vapor sobre una solución es más rico en el componente más volátil que la solución, ésta se desplaza en composición hacia el constituyente menos volátil, eliminando su vapor. Si condensamos los vapores y removemos los nuevos vapores formados sobre el condensado, los nuevos vapores serán mucho más ricos que el constituyente más volátil que las soluciones de las cuales procede. Al repetir este proceso es posible obtener una concentración del constituyente más volátil en el vapor y una concentración del constituyente menos volátil. Este proceso de concentrar los constituyentes se conoce como destilación fraccionada; y como el proceso descrito verifica a temperatura constante, puede designarse como una destilación fraccionada isotérmica, pero realmente, en la práctica es más conveniente realizar estas destilaciones a presión constante. A una presión de confinamiento dada una solución de composición definida hervirá a una temperatura a la cual su presión de vapor total es la misma que la presión de confinamiento, por lo tanto, la condición para ebullición se escribirá:

P = PA + PB

Así a una presión atmosférica una solución hervirá a la temperatura en que la presión total de vapor se hacer igual a 76 mm Hg, pero, como las distintas composiciones de una solución tienen presiones de vapor diferentes no alcanzarán el vapor total equivalente a la de confinamiento a la misma temperatura, por lo tanto, hervirán a temperatura distintas. En general, las soluciones de presión baja de vapor hervirán a temperaturas mayores que aquellas cuya presión de vapor es alta. Esto permite la construcción de varios tipos de diagramas de composición-temperatura que corresponden a tres tipos generales de diagramas de composición-presión-vapor ya discutidos.

                          [pic 1]

DESTILACIÓN DE LAS SOLUCIONES BINARIAS MISCIBLES.

A causa de las diferencias en los diagramas de destilación de los tres tipos de soluciones, diferirá la conducta de éstas a presión constante de destilación.

                      [pic 2]

Considerando la figura anterior, si calentamos una solución de composición a, la ebullición no comienza hasta que se alcanza la temperatura Ta. Entonces el vapor que se desprende de a tendrá la composición a' . Como esta última es la más rica en B que la primera, la composición del residuo deberá ser más rico en A, por ejemplo b. La nueva composición del residuo b no hierve hasta que se alcanza la temperatura Tb, que es más elevada que Ta. A su vez el vapor que se desprende de b tendrá la composición b', de nuevo más rica en B, y en consecuencia la composición del residuo será de nuevo más rico que A, y la temperatura ascenderá antes de que el residuo hierva otra vez, por lo tanto, el punto de ebullición de la solución aumenta desde el punto de ebullición Ta hacia el punto TA de A puro. Al mismo tiempo la composición del residuo se hace más rico en A que la solución original, y si el proceso se prolonga suficiente tiempo, se obtiene un residuo final de A puro.

Consideremos ahora, qué puede hacerse con los vapores. Si los obtenidos inicialmente de la solución, esto es a', se condensan y destilan de nuevo, el punto de ebullición de la nueva solución será T' a, y la composición del destilado será a”. Este es otra vez más rico en A que el original. Si el proceso de condensación y redestilación continúa, se obtiene eventualmente un vapor compuesto esencialmente de B puro, por lo tanto, por destilación de una mezcla del tipo I es posible separar los constituyentes en un residuo del constituyente menos volátil A y un destilado del componente más volátil B, es decir, los dos constituyentes que forman una solución del tipo I pueden separarse por destilación fraccionada en sus componentes puros ( la cual es imposible).

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