Liquidos Parcialmente Miscibles

Mérida, 6 de Noviembre de 2006.

Universidad de los Andes.

Facultad de Ingeniería.

Escuela de Ingeniería Química.

Laboratorio de Fisicoquímica.

Integrantes: Guillén Eleazar.

Ladera Leonardo.

Equilibrio Líquido-Líquido, Líquidos Parcialmente Miscibles.

Objetivos:

• Determinar las solubilidades del sistema fenol/agua a diferentes temperaturas.

• Establecer la temperatura crítica de la disolución y la composición en este punto.

• Estudiar el efecto de aditivos sobre la temperatura crítica de la disolución.

Introducción Teórica:

Los líquidos que sólo son parcialmente miscibles forman soluciones que están alejadas del comportamiento ideal. Cuando las atracciones entre los componentes de una disolución, son menores, que entre ellos puros (o alguno de ellos) la capacidad de disolución de uno en otro queda limitada, con lo que aparecen dos líquidos saturados en el otro componente, en equilibrio. Cada líquido es una fase con índice de refracción característico. Al representar en un diagrama Temperatura versus Composición, originaría la llamada laguna de miscibilidad.

Este hecho se puede explicar de la siguiente manera, una muestra A a una temperatura dada se añade una pequeña cantidad de B, que se disuelve completamente y el sistema binario sigue siendo de una sola fase. Al agregar mas B, llega un momento en que ya no se disuelve. Ahora la muestra consiste de dos fases, siendo la principal una disolución de A saturada en B, y la otra, una traza de B saturada de A. La temperatura del sistema afecta a las composiciones a las que ocurren las separaciones y la coalescencia de las fases, debido a esto existen sistemas en los cuales la solubilidad disminuye con el aumento de la temperatura.

Observemos el siguiente ejemplo: Suponiendo que a una temperatura dada T1, se añaden pequeñas porciones del líquido A al líquido B. La primera porción de A se disuelve completamente. Los puntos de estado pueden representarse en un diagrama Temperatura versus Composición como el de la figura 1. Los puntos a,b,c representan la composición después de la adición de tres porciones de A a B puros. Como todo el A se disuelve, esos puntos están en una región de una fase. Después de añadir cierta cantidad de A, se alcanza e l límite de solubilidad, Punto L1. Si se añade más A, se formaría una capa, ya que A no se disuelve más. La región a la derecha del punto L1 es por tanto una región de dos fases. Lo mismo podría hacerse en el lado derecho, añadiendo B a A. Primero B se disuelve para producir un sistema de una fase homogéneo, puntos d,e,f. El límite de solubilidad de B en A se alcanza en L2. Los puntos a la izquierda de L2 representan un sistema de dos fases. En la región entre L1 y L2 coexisten dos capas líquidas llamadas soluciones conjugadas. La capa L1 es una solución saturada de B en A. Si el experimento se realizara a temperaturas mas altas, se obtendrían diferentes valores se las solubilidades límites L1’ y L2’.

Figura 1 Temperatura en función de la Composición.

El diagrama de Temperatura versus Composición para el sistema agua-fenol se muestra en la figura 2. Al aumentar la temperatura, aumenta la solubilidad de cada componente en el otro. Las curvas de solubilidad se unen suavemente a la temperatura superior de consolación, denominado también Temperatura Crítica de solución (Tc). Por encima de la Temperatura Critica (Tc) el sistema agua-fenol, son completamente miscibles. Cualquier punto “a” debajo de la curva, es el saturado de un sistema que consta de dos capas líquidas: L1 de composición l1 y L2 de composición l2. La masa relativa de las dos capas viene dada por la regla de la palanca, mediante la relación de segmentos de la línea de unión (l1 l2).

Figura 2. Diagrama de Temperatura versus Composición para el sistema agua-fenol.

Si se aumenta la temperatura de este sistema, el punto de estado sigue la línea discontinua aa’, y L1 se enriquece en fenol mientras que L2 lo hace en agua. En la medida en que aumenta la temperatura, la relación (aL2)/AL1) aumenta y la cantidad de L2 disminuye. En el punto a’, desaparece el último vestigio de L2 y el sistema se hace homogéneo.

Efecto de aditivos sobre un equilibrio líquido-líquido.

Entre los ejemplos más simples de comportamiento en sistemas de tres componentes está el del cloroformo, agua y ácido acético. Los pares,

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