Termodinamica Del Equilibio Entre Fases

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA

ACADEMIA DE FISICO QUIMICA

TERMODINAMICA DEL EQUILIBRIO DE FASES

“EL EQUILIBRO DE LOS LIQUIDOS Y VAPORES EN NUETRAS MANOS”

DR MIGUEL SANCHEZ PASTEN

JIMENEZ GOMEZ CRISTIAN GIOVANI

GRUPO: 2IV90 EQUIPO: 2

FECHA DE ENTREGA:

02.05.2013

PROLOGO

La motivación para escribir esta obra surgió de la experiencia que se obtiene al experimentar de distintas maneras en un laboratorio para comprobar todas las aportaciones teóricas que los maestros instruyen en clases.

En este caso, mediante el uso de varios métodos analíticos de determinación cuantitativa y cualitativa, aprendidos en otros laboratorios, se logra reflejar cómo se obtienen, de distintos sistemas termodinámicos , las graficas para diferentes sistemas aplicando distintas leyes como la de Antoine entre otras, así como la determinación de las propiedades molares parciales para un sistema binario de una mezcla que no es ideal.

Por desgracia, muchas veces, las mediciones con los instrumentos de laboratorio no siempre tienden a se precisos y no llegan al equilibrio debido a muchas causas externas a ellas, es decir, las condiciones de operación o el mal manejo de las sustancias, en ese caso, que puedan estar contaminadas.

INDICE

Capitulo 1 Equilibrio entre fases

1.1 Equilibrio

1.2 regla de las fases

Capitulo 2 Equilibrio entre fases para una sustancia pura.

2.1 ¿Cómo se alcanza el equilibrio físico entre fases?

2.2 Ecuacion de Clausius-Clapeyron

2.3 Ecuacion de Antoine

Capitulo 3 Propiedades molares parciales

3.1 Solucion Binaria

Capitulo 4 Equilibrio Liquido-Vapor

4.1 Ley de Raoult

4.2 Punto de burbuja

4.3 Punto de rocio

Capitulo 5 Desviacion de la ley de Raoult

5.1 Obtención de las constantes de Margules utilizando la ecuación de minimos cuadrados para una línea.

5.2 Metodo de Margules

5.3 Metodo de Van Laar

Capitulo 6 Equilibrio Liquido-Liquido

5.2 Diagrama triangular

5.3 Curva de solubilidad

Capitulo 7 Desarrollo Experimental y resultados

7.1 Equilibrio entre fases para una sustancia pura

7.2 Propiedades molares parciales

7.3 Equilibrio Liquido-Vapor de un sistema que obedece a la ley de Raoult

7.4 Equilibrio liquido-vapor de una solución no ideal a baja presión

7.5 Equilibrio Liquido-Liquido

Capitulo 8 Conclusiones

Capitulo 9 Referencias

CAPITULO 1

EQUILIBRIO ENTRE FASES

1.1 EQUILIBRIO:

En termodinámica significa no solo la ausencia de un cambio si no de cualquier tendencia hacia el cambio en una escala macroscópica.. De esta manera existe un sistema en equilibrio bajo las condiciones de que no puede ocurrir ningún cambio de estado. Puesto que cualquier tendencia indica también la carencia de cualquier fuerza impulsora. Por tanto, en un sistema en equilibrio todas las fuerzas están en balance exacto.

1.2 REGLA DE LAS FASES:

Cuando dos fases están en equilibrio, el estado del sistema se establece al especificar solo una propiedad.

Para cualquier sistema en equilibrio, el número de variables independientes que deben fijarse en forma arbitraria a fin de establecer su estado intensivo se proporciona por la célebre regla de las fases de J. Willard Gibbs. (₁), quien dedujo por medio del razonamiento teórico en 19875. Aquí se presenta sin comprobación en la forma como se aplica para sistemas que no tienen reacciones químicas:

F=2-π+N

Donde π es el numero de fases, N es el numero de especies químicas, y F se llaman los grados de libertad del sistema.

El estado intensivo de un sistema en equilibrio se establece cuando se fijan su temperatura, presión y composición de todas sus fases. Por tanto, estas son variables de la regla de las fases, aunque no todas son independientes. La regla de las fases da el numero de variables de este conjunto que deben especificarse en forma arbitraria para fijar todas las demás variables de la regla de las fases.

Una fase es una región homogénea de materia. Un gas o una mezcla de gases, un liquido o de una solución liquida y un sólido cristalino, son ejemplos de fases.

CAPITULO 2

EQUILIBRIO ENTRE FASES PARA UNA SUSTANCIA PURA.

2.1 ¿CÓMO SE ALCANZA EL EQUILIBRIO FÍSICO ENTRE FASES?

Si hay tres fases L=1componente – 3 fases +2=0 variables. Si hay presentes dos fases L=1componente-2fases+2=1 variable es necesario especificar solo P o T. Si hay presente una fase=1componente –1fase+2=2 variables es necesario especificar por ejemplo la P y la T. Se alcanza el equilibrio material cuando los potenciales químicos de la sustancia son iguales en las dos fases: µβ =µα En un sistema cerrado en equilibrio termodinámico, el potencial químico de un componente dado es el mismo en todas las fases en las que el componente está presente. Vamos a centrarnos en el estudio del equilibrio de fases en sistemas formados por un solo componente (sustancia pura).Para especificar el estado termodinámico de un sistema formado de una sustancia pura, el número variables intensivas independientes que deben conocer (grados de libertad) es: Si hay tres fases L=1componente – 3 fases +2=0 variables. Si hay presentes dos fases L=1componente-2fases+2=1 variable es necesario especificar solo P o T. Si hay presente una fase=1componente –1fase+2=2 variables es necesario especificar por ejemplo la P y la T.

Por tanto podemos representar cualquier equilibrio del sistema formado por una sustancia pura mediante un punto en un diagrama bidimensional de presióntemperatura. Este diagrama se denomina diagrama de fases. Un ejemplo del diagrama de fases de una sustancia pura se muestra en la figura:

Ilustración 1 Diagrama de fases

En BC coexisten en equilibrio líquido y gas. En BD coexisten en equilibrio sólido y líquido. En AB coexisten en equilibrio sólido y gas. La curva AB es la curva de vapor del sólido.La línea A-B

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