Representación prismática tridimensional

Figura 1. Representación prismática tridimensional para el equilibrio heterogéneo de un sistema Ternario.

Pero por sus propiedades geométricas, un triángulo equilátero es mucho más cómodo para representar concentraciones [3].

El triángulo equilátero propuesto por Gibss, Stokes y Roozenboom para representar las concentraciones de un sistema ternario tiene la enorme ventaja de ser una figura muy regular con bastante simetría, y con una geometría muy simple (figura 2).

Figura 2. Propiedades geométricas en el triángulo de concentraciones

Sea el triángulo equilátero ABC de la figura 2 y sea P cualquier punto de su interior, la suma de las distancias perpendiculares de P a los tres lados es siempre la misma e igual a la altura del triángulo. Tomando entonces la altura como unidad y expresando las cantidades de los tres componentes como fracciones del total (ej. %) será posible representar la composición de cualquier sistema ternario por un punto en el diagrama. De esta forma, las distancias Pa, Pb y Pc son las magnitudes de los % de A, B y C del sistema representado por el punto P. Cualquier punto en el interior del triángulo representa así tres componentes, pero un punto situado sobre uno de los lados indica sólo dos componentes; por ejemplo, un punto sobre la recta BC significará que el sistema no contiene componente A. Un punto en el vértice C indicará que el sistema está formado solamente por el componente C (100% de C) [2].

Consideraremos el caso particular de un par de líquidos parcialmente miscibles. Sean los componentes líquidos A, B y C tales que a una temperatura dada A y B, y A y C son completamente miscibles, pero B y C son sólo parcialmente miscibles (Ej. etanol - acetato de etilo - agua, o ácido acético - cloroformo - agua). Si se mezclan los líquidos B y C en ausencia de A, el sistema obtenido se separará en dos fases conjugadas cuyas composiciones serán las dadas por los puntos b y c (figura 3). Si ahora se agrega algo de A al sistema, como es completamente miscible con B y con C, se distribuirá en las dos capas que formarán ahora soluciones ternarias conjugadas. Las composiciones de estas soluciones estarán dadas por los puntos b’ y c’ del diagrama, los cuales pueden conectarse por una línea de unión. La inclinación de las líneas de unión se debe a que el componente A es más soluble en la capa rica en C que en la capa rica en B (2).

La adición de nuevas cantidades de A no sólo provoca la disolución de más cantidad de A en ambas capas sino que, también incrementa las solubilidades mutuas de B y C; las composiciones de ambas capas se aproximan, lo que se ve por el acortamiento de las líneas de unión.

Por tal motivo, nuestro objetivo es construir y aprender a manejar un diagrama ternario, determinando la curva de solubilidad del sistema ternario por titulación hasta la aparición ó desaparición de dos fases las líneas de unión al mezclar dos líquidos poco miscibles entre si (cloroformo y agua) con un tercer líquido miscible en los otros dos (ácido acético), utilizando el método del triangulo equilátero.

METODOLOGÍA

Procedimiento 1: En un Erlenmeyer de 250 ml se preparo una mezcla de 10 ml de cloroformo y 1 ml de agua, y se tituló con ácido acético hasta que se obtuvo una mezcla clara. Se agitó vigorosamente el frasco después de cada adición, ya que se depositaban gotas de cloroformo en el fondo del matraz antes de alcanzar completa miscibilidad. Se repitió el procedimiento agregando cada vez a la mezcla ternaria resultante: 1,1, 2, 5, 10, 20 y 30 ml de agua.

Procedimiento 2: En otro Erlenmeyer de 250 ml se efectuaron las mismas titulaciones anteriores con mezclas de 2 ml de cloroformo y 5 ml de agua. Al obtener una solución clara con ácido acético, se agrego cuatro porciones de 5 ml de agua y en cada caso, se agregó ácido acético hasta que la turbidez de la mezcla desapareció.

Procedimiento 3: La línea de unión se determinó preparando tres mezclas con un volumen total de 50 ml y de composición total, en porcentaje de volumen de: 35 % de cloroformo y 25 % ácido acético, 30 % de cloroformo y 35 % de ácido acético, 30 % de cloroformo y 45 % de ácido acético, el resto se completó con agua. Cada mezcla se colocó en un Erlenmeyer de 125 ml y se agitó vigorosamente. La mezcla se agregó en un embudo de separación y se separaron las dos fases. Se pesaron cada una de las fases y se analizó el ácido acético con NaOH. Se utilizó toda la fase orgánica y una alícuota de 5 ml para la fase acuosa.

DATOS EXPERIMENTALES

Tabla 1. Volumen de HAc gastado en la titulación de las mezcla (procedimiento 1).

Solución Vgastado CH3COOH (ml)

10 ml CHCl3 + 1 ml H2O 7.2

10 ml CHCl3 + 1 ml H2O 9.1

10 ml CHCl3 + 1 ml H2O 10.9

10 ml CHCl3 + 2 ml H2O 14.0

10 ml CHCl3 + 5 ml H2O 22.0

10 ml CHCl3 + 10 ml H2O 35.1

10 ml CHCl3 + 20 ml H2O 61.4

10 ml CHCl3 + 30 ml H2O 90.5

Tabla 2. Volumen de HAc gastado en la titulación en las mezcla (procedimiento 2).

Solución Vgastado CH3COOH (ml)

2 ml CHCl3 + 5 ml H2O 8.0

2 ml CHCl3 + 5 ml H2O 9.9

2 ml CHCl3 + 5 ml H2O 11.4

2 ml CHCl3 + 5 ml H2O 12.2

2 ml CHCl3 + 5 ml H2O 13.6

Tabla 3. Estandarización del NaOH 2M con bistalato ácido de potasio (KHPO4).

Muestra masa KHPO4 (g) Vgastado NaOH (ml) [NaOH] (mol/l)

1 2,0411 5,6 1,78

2 2,0424 5,6 1,79

3 2,0433 5,5 1,82

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