LABORATORIO DE FISICOQUIMICA

Área Academia de Ingeniería Química

LABORATORIO DE FISICOQUIMICA

QU – 435 B

DIAGRAMA DE FASES DE UN SITEMA BINARIO H2O - KCl

Realizado por:

CABANILLAS BERNILLA CARLOS ELI

SAAVEDRA BERMEO LUIS ALBERTO

SARMIENTO HUGO GARY

Profesores responsables de la práctica:

Ing. Cárdenas Mendoza Teodardo Javier

Periodo Académico: 2012-1

Fecha de ejecución de práctica: 27 – 03 – 12

Fecha de entrega de informe: 03 - 04 – 12

LIMA – PERU

LABORATORIO N°1: DIAGRAMA DE FASES DE UN SISTEMA BINARIO

I.OBJETIVO:

Analizar el comportamiento del sistema binario KCl-H2O mediante el método de análisis térmico identificando sus diversas zonas en su respectivo diagrama de temperatura vs composición.

II.INTRODUCCION TEORICA:

Los equilibrios de fases en sistemas de dos componentes pueden ser:

Sólido - Sólido : en aleaciones metálicas.

Sólido – Líquido : en mezclas de diferente tipo.

Líquido – Líquido : en mezclas de diferente tipo

Líquido – Vapor : en mezclas de diferente tipo

La Regla de fases definida por la relación:

F = C – P + 2

Donde F = grados de libertad

C = Nro. de componentes

P = Nro. de fases

Nos permite hallar el mínimo número de variables necesarios para describir un sistema.

Los diagramas de fase P-T de un solo componente contienen zonas de una fase separados por líneas de dos fases; las líneas de dos fases se cortan en puntos de tres fases (puntos triples). Una transición de fase corresponde al paso desde una zona de una fase hasta otra. A lo largo de la transición, el sistema contiene dos fases en equilibrio, y su estado viene representado por un punto sobre una línea de dos fases.

Los diagramas de fase binaria antes descrita de T-xA constan de zonas de una fase, zonas de dos fases, líneas verticales de una fase y líneas horizontales de tres fases. Las zonas de dos fases pueden ser lagunas de miscibilidad o zonas de transición de fase. Cuando el sistema está constituido por una sola fase, esta fase es una sustancia pura o una disolución. Si la fase es una sustancia pura, tiene un valor constante xA, por lo que corresponde a una línea vertical en el diagrama T- xA. Si la fase es una disolución (sólida, líquida o gaseosa), tanto xA como la temperatura pueden variar de forma continua a lo largo de un intervalo, por lo que resulta una región de una fase. En resumen, una línea vertical de una fase corresponde a una sustancia pura; una zona de una fase corresponde a una disolución. Cuando en un sistema binario existen tres fases en equilibrio, F=1, pero como P es constante, F se reduce a 0. Por lo tanto, T se mantiene fija, y la existencia de tres fases en equilibrio en un sistema binario debe corresponder a una línea horizontal en el diagrama T- xA.

Fig N°1: Diagrama de fases sólido-líquido cuando existe miscibilidad total en fase líquida e inmiscibilidad en fase sólida.

Las líneas curvas CE y DE de la figura son líneas fronteras que marcan el final de una zona y el comienzo de otra, y no líneas que corresponden a estados del sistema. A lo largo de la isopleta RFHKS, en el instante anterior a la formación del primer cristal de B el sistema se encuentra en la zona de dos fases de B(s)+disolución líquida. Cuando se alcanza el punto K de la línea horizontal, las tres fases, disolución líquida, A(s) y B(s) se encuentra en equilibrio y permanecen así durante un tiempo considerable (la parada eutéctica), mientras el líquido restante se va convirtiendo paulatinamente en A(s)+B(s). La composición de las tres fases en equilibrio en una línea de tres fases vienen dadas por los dos puntos situados en los extremos de la línea y por un tercer punto que se encuentra en la intersección entre una línea vertical o líneas de frontera entre fases y la línea de tres fases.

Cuando el sistema cruza la frontera entre una zona de una fase y una zona de dos fases, la curva de enfriamiento muestra una ruptura. La curva de enfriamiento presenta una parada en una línea de tres fases y en la transición desde una región de una fase (línea o área) a otra región de una fase.

III.PARTE EXPERIMENTAL:

Materiales y equipos:

Caja de tecnopor

Termómetro

Vaso precipitado 50ml

Hielo

Sal común (NaCl)

Cloruro de potasio

Etanol

Pinza con nuez y soporte

Cronometro

1 vial de vidrio incoloro de 10ml y con tapón de jebe

Fig.2.Enfriamiento del sistema Fig.3.Calentamiento del sistema

Datos Experimentales:

Tabla N° 1. T (ºC) del eutéctico y T (ºC) aparición de los cristales

Mesa N°1 Mesa N°2 Mesa N° 3 Mesa N° 4 Mesa N° 5

% KCl 2 5 8 10 12

Tabla N° 2.Determinación de la curva de enfriamiento.

Tiempo

(seg) Temperatura

(°C) Tiempo

(seg) Temperatura

(°C) Tiempo

(seg) Temperatura

(°C)

20 30.0 560 -4.0 1100 -13.5

40 31.0 580 -5.0 1120 -14.0

60 28.0 600 -6.0 1140 -14.0

80 25.0 620 -7.0 1160 -14.0

100 23.0 640 -8.0 1180 -14.0

120 21.0 660 -7.5 1200 -11.0

140 19.5 680 -8.0 1220 -11.0

160 17.5 700 -8.0 1240 -10.5

180 16.0 720 -9.0 1260 -10.5

200 14.0 740 -9.0 1280 -10.5

220 12.5 760 -9.0 1300 -10.5

240 11.0 780 -10.0 1320 -10.5

260 10.0 800 -10.0 1340 -10.5

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