08 mezcla eutectica

7/25/2019 08 Mezcla Eutectica

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OBJETIVOS.

Determinar en forma experimental la composición y la temperaturaeutéctica de una mezcla compuesta por fenol y naftaleno.

FUNDAMENTO TEORICO.

Si mezclamos dos sustancias en proporciones determinadas ycalentamos la mezcla hasta una temperatura alta, en la mayoría de loscasos se forma un líquido completamente uniforme que representa lasolución de un componente en otro.

Algunos sistemas dan dos capas líquidas de las soluciones mutuamentesaturadas, y solo pocas se dan completamente inmiscibles. o dicho sere!ere a sustancias que no se descomponen hasta la temperatura defusión. Si enfriamos tal solución esta empieza a cristalizarse a cierta

temperatura, puesto que la solubilidad de las sustancias, como regla,disminuye al descender la temperatura. "l car#cter y cantidad de lassustancias precipitando se condiciona por la naturaleza y lascorrelaciones cuantitati$as de los componentes en la solución. Al igualque en cualquier proceso de cristalización, aquí se desprender# el calorde cristalización, el cual in%uye en la $elocidad de enfriamiento de lasolución.

Si una solución líquida de dos sustancias A y & se enfría a temperaturassu!ciente mente ba'as, aparecer# un sólido. "sta temperatura es elpunto de congelación de la solución y depende de la composición, y se

representa mediante la siguiente ecuación(

−•

∆−=

A f

A f

AT T R

H X

.

. 11ln )*+

donde(

A ( fracción molar de la sustancia A∆-f.A ( "ntalpía de fusión de la sustancia A f.A ( emperatura de fusión de la sustancia A pura ( emperatura de congelación de A en la solución

/ ( 0onstante uni$ersal de los gases

a ecuación )*+ relaciona la temperatura de congelación de la solucióncon la fracción molar de A. "n esta ecuación se supone que el sólido Apuro est# en equilibrio con la solución líquida ideal.



1n diagrama de la anterior ecuación representa una cur$a decreciente ala cual se denomina curva de congelación de la sustancia A. os puntospor encima de la cur$a representan estados líquidos del sistema, lospuntos situados por deba'o de la misma representan estados en loscuales el sólido A puro coexiste con la solución.

"sta cur$a no puede representar la situación del sistema en todo elinter$alo de composición. "n la medida en que la fracción molar de lasustancia & tienda a uno, es de esperar que precipite el sólido & porencima de las temperaturas indicadas por la cur$a en esta región.

Si la solución es ideal, la misma ley es $#lida para la sustancia &(

−•

∆−=

B f

B f

BT T R

H X

.

. 11ln )2+

"sta 3ltima ecuación representa la cur$a de congelación de la sustancia&. as cur$as de congelación de A y de & se interceptan a unatemperatura " , denominada temperatura eutéctica 4 y a unacomposición " denominada composición del eutéctico.

ANÁLISIS TERMICO.-

"l an#lisis térmico es un método para determinar experimentalmente lastemperaturas de congelación.

"ste método consiste en calentar una mezcla de composición conocidahasta una temperatura lo su!cientemente alta como para homogeneizarla solución. uego se enfría a una rapidez regulada.

Si colocamos la temperatura en e'e de las ordenadas y el tiempo en ele'e de las abcisas, se obtienen las cur$as que ilustran el proceso deenfriamiento para $arias composiciones de un sistema A5&, lo cualpodemos $isualizar en el siguiente gr#!co(

T

e

m

p

e

r

a

t

u

r

a

Tiempo (s)

a



as formas de estas cur$as ser#n en sumo grado características tantopara las sustancias puras como para sus mezclas de distintasconcentraciones.

0uando se funde una mezcla compuesta de A y &, al principio latemperatura descender# regularmente hasta alcanzar el punto de fusiónde la solución en la que el líquido se satura con A. a cristalización de Apro$oca una disminución en la $elocidad de enfriamiento. A su $ez laconcentración de & en la solución $a aumentando y el punto decongelación no permanece constante, sino que desciende. 0on el tiempola solución se satura con respecto a &, y se forman cristales de A y & 4 latemperatura permanece constante, ese es el Punto Eutéctico.

b

c d

e

Solución Líquida

Sólido A + Sólido B

Solución

Saturada de A +

Sólido A

Solución

Saturada de B

+

Sólido B

TfA

TfB

TE

XE

A

1!

B

1!



Durante el proceso de cristalización, en función de la composición de lamezcla, pueden precipitarse dos componentes sólidos puros o lassoluciones sólidas. as cur$as que expresan la $ariación detemperaturas de cristalización y de fusión con la composición de unsistema dado se conocen como diagramas de fusión.

APARATOS Y REACTIVOS.

• 6 7asos de precipitado de 899ml

• 8 ubos de ensayo contapones.

• * :radilla.

• 6 -ornillas eléctricas.6 ermómetros de ; *9 # **9 < 0.

• 7idrio /elo'.

• "sp#tula.

• 6 =inzas de madera.

• &alanza analítica digital

• >enol

• ?aftaleno

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

"#"$"%

&reparar me'clas al 1

* , -! en

peso de naftaleno. El

resto ser/ fenol. El pesototal de las me'clas

debe ser 0.

$alentar la muestra

correspondiente asta que

funda.

2e3ar enfriar lentamente la

masa f undida

Enfriar asta la

temperatura mas ba3a

posible

Anotar la Temperaturacada * se0undos

4La temperatura esta

constante5

4Se repitió el

procedimiento con

todas las me'clas5

Anotar la

TE6&E7AT87A

E8TE$T"$A

9 " #

S"

S"

#%

#%



ANÁLISIS DE DATOS.

0#lculos para la preparación de las @ezclas(



Solución al *9 de ?aftaleno(

8 g Sol x *9 g ?aftaleno puro B 9.89 g?aftaleno

*99 g Sol C.89 g >enol

Solución al 29 de ?aftaleno(

8 g Sol x 29 g ?aftaleno puro B *.99 g?aftaleno*99 g Sol C.99 g >enol


8 g Sol x 69 g ?aftaleno puro B *.89 g?aftaleno

*99 g Sol 6.89 g >enol


8 g Sol x 89 g ?aftaleno puro B 2.99 g

?aftaleno*99 g Sol 6.99 g >enol


8 g Sol x 9 g ?aftaleno puro B 6.89 g?aftaleno

*99 g Sol *.89 g >enol



D A E S

iempoFsegG

emperaturas

@ezcla A

F°0G

emperaturas

@ezcla &

F°0G

emperaturas

@ezcla 0

F°0G

emperaturas

@ezcla D

F°0G

emperaturas

@ezcla "

F°0G9 8C.8 8.8 88 * HH29 86 8H 86 HI H8C9 82 8C 82 H HC.8H9 89 82 89.8 H8 H6.8I9 CI.8 8* 89 H6 H6*99 C.8 CJ CI.8 H* H2.8*29 CH C.8 C 8J H**C9 C8 CH CH 8I 8J.8*H9 CC C8 C8 8 8I K

*I9 C6 CC C6.8 K 8H 88299 C2 C6 C2.8 88 82229 C* C* C* 8C K CJ2C9 C9 6I C9 86 C82H9 6J 6H 6J.8 82 C62I9 6I 68 K 68 8*.8 6J699 6 2J 6* 89.8 6C.8629 68 28 69 CJ 696C9 6* K 2C.8 2J C 26H9 28 2C 2I C8 28.86I9 2C 26.8 2.8 C2 2C.8C99 26 26 2 C9 2C.8C29 22.8 22.8 2H 6I 2CCC9 22 22 28.8 68 2CCH9 22 22 28 66 2CCI9 22 22 2C.8 69899 22 2*.8 2C 2J829 2C 2I8C9 26.8 2.88H9 26 2H.88I9 22.8 28

H99 22 2C.8H29 2C

Determine los puntos de congelación y la temperatura eutéctica.



a temperatura eutéctica registrada en laboratorio

[ ]C Te

Te

º7.22

5

2424225.2122

=

++++=

os puntos de congelación registrados en el laboratorio son(

=ara *9 B 6* < 0

=ara 29 B 68 < 0

=ara 69 B C6.8 < 0

=ara 89 B 8C < 0

=ara 9 B 8I < 0

>racciones molares(

9.8 g naft. x * mol naft. B 9.996J mol naft. ) & + *2I g naft.

C.8 g fenol x * mol fenol B 9.9CI mol fenol ) A + JC g fenol

n B 9.98* A B 9.J2C & B 9.9H

De la misma forma calculamos para el resto de las muestras(

n B 9.9896 A B 9.ICC & B 9.*88

n B 9.9CI A B 9.8J & B 9.2C*

n B 9.9C8 A B 9.H* & B 9.62I

n B 9.9C62 A B 9.6HI & B 9.H62

7alores teóricos de entalpías y puntos de fusión

∆-fA B 22I.I2 calLmol A B C9.J2 <0 B 6*C <M



∆-f& B 66IC calLmol & B I9 <0 B 686 <M

Si despe'amos la temperatura de fusión la mezcla, tenemos(

* B 5 ln i N / O * .

∆ -! i

/eemplazando $alores para cada una de las composiciones, tenemos(

>racciónmolar de

A

fusión deA en lamezcla

>racciónmolar de

&

fusión de& en lamezcla

9.J2C

9.ICC

9.8J

9.H*

9.6HI

6*2.8

696.96

2J8.IH

2II.*I

288.8

9.9H

9.*8H

9.2C*

9.62J

9.H62

262.9H

288.*9

22.H6

2IH.JC

622.6

7alores medidos experimentalmente(

0omposición eutéctica en porcenta'e en peso( )denaftaleno+

emperatura eutéctica( 22. <0

7alores calculados teóricamente(

0omposición eutéctica en fracción molar( 9.2I )de naftaleno+

emperatura eutéctica( 26.I2 <M

Calcular la varianza del sistema en todas las áreas, líneas en el!unto eut"ctico.



A#EA $

> B *0 B 2

7 B 0 5 > O* A =resión constante7 B 2 5 * O *% & '

Se necesitan dos $ariables intensi$as para de!nir el sistema, estas sonla temperatura y una composición

A#EA '

> B 20 B 2

7 B 0 5 > O* A presión constante

7 B 2 5 2 O *% & $

Sólo se necesita una $ariable intensi$a para de!nir el sistema, esta es latemperatura o una composición.

A#EA 6

TfA

TfB

TE

XEA1!

B1!

*

1

:

&

;



> B 20 B 2

7 B 0 5 > O* A presión constante7 B 2 5 2 O *

7 B *

Sólo se necesita una $ariable intensi$a para de!nir el sistema, esta es latemperatura o una composición.

()NTO C )sobre la línea de unión+

> B 20 B 2

7 B 0 5 > O* A presión constante

7 B 2 5 2 O *7 B *

Sólo se necesita una $ariable intensi$a para de!nir el sistema, esta essolo una composición.

()NTO 8 )sobre un costado del diagrama+

> B *0 B *

7 B 0 5 > O* A presión constante7 B * 5 * O *7 B *

Sólo se necesita una $ariable intensi$a para de!nir el sistema, esta essolo la temperatura.

()NTO H )sobre la base del diagrama+

> B 20 B 2



7 B 0 5 > O* A presión constante7 B 2 5 2 O *7 B *

Sólo se necesita una $ariable intensi$a para de!nir el sistema, esta es

solo una composición.

()NTO E)TECTICO

> B 60 B 2

7 B 0 5 > O* A presión constante7 B 2 5 6 O *7 B 9

?o se necesita ninguna $ariable intensi$a puesto qu el punto eutécticoes un punto ya de!nido en el diagrama.

7 B 6 ; > 7 B 6 ; 2 4 7 B *

"n el #rea P coexisten el sólido A pr#cticamente puro y la mezcla líquida,por lo tanto > B 2.

7 B 6 ; > 47 B 6 ; 2 7 B *

"n el #rea PP coexisten el sólido & pr#cticamente puro y la mezcla líquida,por lo tanto > B 2.

7 B 6 ; > 47 B 6 ; 2 7 B *

"l #rea PPP se encuentra a una temperatura por deba'o de la temperaturaeutéctica, por lo tanto existen dos fases sólidas(

7 B 6 ; > 47 B 6 ; 2 7 B *

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES.

• "l ob'eti$o de la pr#ctica fue cumplido con éxito, ya que se pudieronhallar tanto la temperatura eutéctica como la composición deleutéctico.



• ?o se cuenta con un dato bibliogr#!co para la comparación deresultados.

• Se tu$o un poco de di!cultades al realizar las mezclas de feno ;naftaleno, ya que la inexperiencia en el mane'o de los materiales nopermitió que las cantidades pesadas entrasen completamente dentro

de los tubos de ensayo )tu$imos pérdidas pequeQas+, lo cual podríalle$arnos a un error signi!cati$o.

BIBLIOGRAFIA.

0AS"A? R>isicoquimica

AMP?S R>isicoquimica

:1PA D" "="/P@"?ES T@0529H



Grafica T - t ( 10% Fenol )

8C,8

86

82

89

CI,8

CD,8

CH

C8

CC

C6

C2

C*

C9

6J

6I

6D

68

6*

28

2C

2622,8

22 22 22 22

0

10

20

30

40

50

60

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

Tiempo t (s)

T e m p e r a t u r a T ( c )



Grafico T - t ( 20% Fenol )

8D,8

8H

8C

82

8*

CJ

CD,8

CH

C8

CC

C6

C*

6I

6H

68

2J

28

2C,82C26,8

2622,8

22 22 222*,8

0

10

20

30

40

50

60

70

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

Tiempo t (s)




Grafico T - t (30% Fenol)

88

86

82

89,889

CI,8

CD

CH

C8

C6,8

C2,8

C*

C96J,8

68

6*

69

2J

2I2D,8

2D

2H28,8

282C,8

2C 2C26,8

26

22,822

0

10

20

30

40

50

60

0 5 0 1 00 1 50 2 00 2 50 3 00 35 0 4 00 4 50 5 00 5 50 6 00 6 50

Tiempo t (s)




Grafico T - t (50% Fenol)

D*

HI

HD

H8

H6

H*

8J

8I

8D

8H

88

8C

86

82

8*,889,8

CJ

CD

C8

C2

C9

6I

68

66

69

2J

2I2D,8

2H,8

282C,8

2C

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 100 200 300 400 500 600 700

Tiempo t (s)




Grafico T - t ( 70% Fenol )

HH

H8HC,8

H6,8H6H2,8

H*

8J,8

8I

88

82

CJ

C8

C6

6J

6C,8

69

2D

28,8

2C,82C,82C 2C 2C

0

10

20

30

40

50

60

70

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

T

e m p e r a t u r a T ( c )

08 mezcla eutectica

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