resumenEsta practica abarcara las relaciones de solubilidad del sistema de tres componentes como lo son el -Butanol - cido actico - agua, se traz el diagrama de equilibrio y se construy la curva de solubilidad (binodal) para una temperatura dada, luego se traz la lnea de reparto y por ultimo se determin las composiciones de los puntos crticos y mximos.La presente prctica experimental se realizo a condiciones de laboratorio de 20 C de temperatura, 756 mmHg de presin atmosfrica y 95% de humedad relativa.El procedimiento experimental a llevarse a cabo para lograr cumplir los objetivos anteriormente planteados se dividen en dos partes, la primera parte, para la construccin de la curva binodal, se preparan 4 soluciones que contenan 10-15-20-25 % de cido actico en agua y se titul con -Butanol, luego se prepararon 4 soluciones que contenan 10-20-30-40% de cido actico en -Butanol y se titul con agua, a partir del punto final de la titulacin se calcul cada una de las composiciones en peso de cada solucin, con ellas se traz la curva de solubilidad. La segunda parte se prepar una mezcla con cantidades conocidas de -Butanol, cido actico y agua, en una pera de decantacin, se separ las capas formadas, a continuacin se tomara una muestra de cada disolucin y se titul con hidrxido de sodio. Con el porcentaje en peso de cido actico de cada fase se proyectan las lneas de unin del sistema, que es la lnea de reparto. Con el diagrama completo se determin el punto mximo y el punto critico isotrmico del sistema.Los diagramas de lquidos ternarios son de considerable valor en problemas de separacin y extraccin con solventes y gracias a ellos es posible deducir si la separacin buscada puede realizarse y en cuales condiciones de operacin para lograr resultados ptimos.

INTRODUCCIONEs posible tratar todos los equilibrios heterogneos desde un punto de vista unificado por medio del principio conocido como Regla de las Fases, con el cual l numero de variables a que se encuentra sometido un equilibrio heterogneo cualquiera, queda definido bajo ciertas condiciones experimentales definidas. En los casos de sistemas de tres componentes se conviene fijar la temperatura y presin variando solamente las composiciones del sistema; la manera de representar este sistema es mediante la utilizacin de un triangulo equiltero donde cada uno de sus vrtices indica uno de los componentes puros, en cada lado se lee la composicin del sistema ternario.El que un sistema sea completamente miscible resulta relativamente raro. Es frecuente, por el contrario, encontrarse miscibilidad parcial en uno, dos o los tres pares de lquidos. En el sistema -Butanol - cido actico - agua, el agua y el -Butanol son parcialmente miscibles como se puede observar en la grafica del diagrama de solubilidad para este sistema ternario a temperatura y presin constantes.El cido actico es miscible tanto con el agua como con el -Butanol, por lo que en base a esto se determina la lnea de reparto. Cuando dos lquidos son parcialmente miscibles o inmiscibles es evidente que el comportamiento de uno con respecto al otro dista mucho de ser ideal. Un tercer componente soluble en ambos puede comportarse idealmente si se encuentra suficientemente diluido en las dos fases. En estas condiciones puede aplicarse la ley de reparto. Luego de esto se determina los puntos mximos de solubilidad del agua y -Butanol que son parcialmente miscibles.

Principios tericosSolubilidadLa solubilidad es una medida de la capacidad de disolverse una determinada sustancia (soluto) en un determinado medio (solvente); implcitamente se corresponde con la mxima cantidad de soluto disuelto en una dada cantidad de solvente a una temperatura fija y en dicho caso se establece que la solucin est saturada. Su concentracin puede expresarse en moles por litro, en gramos por litro, o tambin en porcentaje de soluto (m(g)/100 mL) . El mtodo preferido para hacer que el soluto se disuelva en esta clase de soluciones es calentar la muestra y enfriar hasta temperatura ambiente (normalmente 25 C). En algunas condiciones la solubilidad se puede sobrepasar de ese mximo y pasan a denominarse como soluciones sobresaturadas.No todas las sustancias se disuelven en un mismo solvente. Por ejemplo, en el agua, se disuelve el alcohol y la sal, en tanto que el aceite y la gasolina no se disuelven. En la solubilidad, el carcter polar o apolar de la sustancia influye mucho, ya que, debido a este carcter, la sustancia ser ms o menos soluble; por ejemplo, los compuestos con ms de un grupo funcional presentan gran polaridad por lo que no son solubles en ter etlico.Entonces para que un compuesto sea soluble en ter etlico ha de tener escasa polaridad; es decir, tal compuesto no ha de tener ms de un grupo polar. Los compuestos con menor solubilidad son los que presentan menor reactividad, como son: las parafinas, compuestos aromticos y los derivados halogenados.El trmino solubilidad se utiliza tanto para designar al fenmeno cualitativo del proceso de disolucin como para expresar cuantitativamente la concentracin de las soluciones. La solubilidad de una sustancia depende de la naturaleza del disolvente y del soluto, as como de la temperatura y la presin del sistema, es decir, de la tendencia del sistema a alcanzar el valor mximo de entropa. Al proceso de interaccin entre las molculas del disolvente y las partculas del soluto para formar agregados se le llama solvatacin y si el solvente es agua, hidratacin.Sistema de 3 componentes EQUILIBRIO LQUIDO-LQUIDOSe hace un anlisis de dos lquidos parcialmente miscibles cuando se agrega un tercero, soluble en ambos, el sistema formado consistir en dos Fases. Dentro del tringulo, tales sistemas son representados por una curva binodal. Los puntos en el interior de la regin delimitado para la curva representan los sistemas de dos fases, y los puntos de esta regin representan los sistemas homogneos. Por consiguiente, los puntos en la curva representan la frontera entre estas dos situaciones. Al lado de la base al tringulo, las dos fases poseen la composicin suficientemente diferente: uno de ellos rico en el componente B y la otra pobre en C, y a otro rico en C y la otra pobre en B. Se forma una nica fase, lo que ocurre en un punto, el Punto llamado Pliegue. Esto ocurre porque, al alejarse la base, nosotros estamos aumentando la cantidad del agregado al sistema, lo de que no slo provoca el aumento del porcentaje, sino el aumento de la solubilidad mutua de B y C. Experimentalmente, el diagrama ternario de fase se ha hecho para mezclas conocidas de 2 lquidos miscibles y se agrega volmenes conocidos de un tercer lquido hasta que la turbidez aparezca. Calculando los fragmentos molares de cada componente en el momento dnde la turbidez aparece, los puntos en el diagrama son determinados y permite el trazado del diagrama el sistema en cuestin.

TABLA 1: Condiciones experimentales

PRESION (mmHg)TEMPERATURA(C)H. R. (%)

7562095

TABLA 2: Soluciones de cido Actico en agua y tituladas con n-butanolSUSTANCIA10%W15%W20%W25%W

cido actico1.01.52.02.5

Agua9.08.58.07.5

n-butanol2.22.64.66.7

TABLA 3: Soluciones de cido Actico en n-butanol y tituladas con aguaSUSTANCIA10%W20%W30%W40%W

cido actico1.02.03.04.0

n-butanol9.08.07.06.0

Agua2.02.44.46.1

TABLA 4: Densidades tericas de las sustancias en su respectiva temperatura de estado puroSUSTANCIAT(o C)(g/mL)

cido actico231.0458

n-butanol23.50.8063

Agua220.9978

TABLA 5: Porcentaje en peso de cada sustancia presente en las soluciones de cido actico en agua, tituladas con n-butanol10%V15%V20%V25%V

SustanciaW(g)%wW(g)%WW(g)%WW(g)%W

cido Actico1.04588.861.568712.912.091615.182.614516.87

Agua8.980276.118.481369.837.982457.917.483548.28

n-butanol1.773215.032.096417.263.708926.915.402234.85

TABLA 6: Porcentaje en peso de cada sustancia presente en las soluciones de cido actico en n-butanol, tituladas con agua10%V20%V30%V40%V

SustanciaW(g)%wW(g)%WW(g)%WW(g)%W

cido Actico1.045810.162.091619.133.137423.824.183227.70

n-butanol7.25470.466.44859.975.64242.844.83632.01

Agua1.995619.382.394721..904.3903233.346.0865840.29

TABLA 7: Titulo en gramo de cido actico por mL de NaOHW(g)V(mL)

Matraz vaci-cido actico1.0

Matras + cido actico-NaOH gastado12.7

cido actico1.0078Titulo (g HAc/mLNaOH)0.0794

TABLA 8: Mezcla para determinar el coeficiente de repartoSustanciaV(mL)W(g)%W

cido Actico2.02.091611.41

n-butanol9.07.256739.59

Agua9.08.980249.00

TABLA 9: Determinacin de la lnea de repartoFASE ACUOSAFASE ORGANICA

WMUESTRA (g)4.93274.3844

VNaOH (mL)6.17.1

WAC. ACETICO (g)0.48430.5637

%WAC. ACTICO9.8212.86

1. EJEMPLO DE CALCULOSA. Calculo del porcentaje de cada componente de las mezclasCIDO ACETICO EN AGUA:

SI:

LUEGO: Clculo del peso de cada componente:Al 10%VAC. ACETICO = 1.0 ml; Wacido=acidoVacido=11.0458VAGUA = 9.0 ml; Wagua=aguaVagua=90.9978VN-BUTANOL = 2.2 ml; Wbutanol=butanolVbutanol=2.20.8063Al 15%VAC. ACETICO = 1.5 ml; Wacido=acidoVacido=1.51.0458VAGUA = 8.5 ml; Wagua=aguaVagua=8.50.9978VN-BUTANOL = 2.6 ml; Wbutanol=butanolVbutanol=2.60.8063Al 20%VAC. ACETICO = 2.0 ml; Wacido=acidoVacido=21.0458VAGUA = 8.0 ml; Wagua=aguaVagua=80.9978VN-BUTANOL = 4.6 ml; Wbutanol=butanolVbutanol=4.60.8063Al 25%VAC. ACETICO = 2.5 ml; Wacido=acidoVacido=2.51.0458VAGUA = 7.5 ml; Wagua=aguaVagua=7.50.9978VN-BUTANOL = 6.7 ml; Wbutanol=butanolVbutanol=6.70.8063

Clculo del porcentaje en peso de cada componente:Porcentaje en peso de cada sustancia presente en las soluciones de cido actico en agua, tituladas con n-butano

Al 10%%wacido==100%=8.86

%wagua==100%=76.11

%wn-butanol==100%=15.03

Al 15%%wacido==100%=12.91

%wagua==100%=69.83

%wn-butanol==100%=17.26

Al 20%%wacido==100%=15.18

%wagua==100%=57.91

%wn-butanol==100%=26.91

Al 25%%wacido==100%=16.87

%wagua==100%=48.28

%wn-butanol==100%=34.85

Porcentaje en peso de cada sustancia presente en las soluciones de cido actico en n-butanol, tituladas con agua

Al 10%%wacido==100%=10.16

%wagua==100%=70.46

%wn-butanol==100%=19.38

Al 20%%wacido==100%=19.13

%wagua==100%=59.97

%wn-butanol==100%=21.90

Al 30%%wacido==100%=23.82

%wagua==100%=42.84

%wn-butanol==100%=33.34

Al 40%%wacido==100%=27.70

%wagua==100%=32.01

%wn-butanol==100%=40.29

B. Titulo en gramo de cido actico por mL de NaOH

W (cido actico) = 1.0078 gV (NaOH gastado) = 12.7 mLLuego:

C. Composicin global de la mezcla- Clculo del peso de cada componente:VAC. ACETICO = 2.0 ml; Wacido=acidoVacido=21.0458=2.0916gVAGUA = 9.0 ml; Wagua=aguaVagua=90.9978=8.9802gVN-BUTANOL = 9.0ml; Wbutanol=butanolVbutanol=90.8063=7.2567gClculo del porcentaje en peso de cada componente:

D. Determinacin de los porcentajes en peso del cido actico para la determinacin de la lnea de reparto

FASE ACUOSA:Si:V (NaOH gastado) = 6.1 mLW (muestra) = 4.9327 gLuego:

FASE ORGANICA:Si:V (NaOH gastado) = 7.1 mLW (muestra) = 4.3844gLuego:

2. ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS Luego de ubicar los porcentajes en peso de cada mezcla en el diagrama triangular, se observa que este es un sistema de tres lquidos: n-butanol-cido actico-agua, donde el cido actico con el butanol son completamente miscibles, as como el cido actico con el agua, mientras que el agua y el n-butanol son parcialmente miscibles. Para trazar la curva binoidal, se mezclo cantidades conocidas de los lquidos miscibles, luego se mezclo con el tercer componente (titilacin) hasta homogeneidad, que es ligeramente turbio, los porcentajes en peso de cada componente dan un punto que pertenece a la curva, luego de ubicar todos los puntos se traz la curva completa. La curva trazada representa un arco binoidal donde toda mezcla de los tres lquidos que esta dentro de la curva dar como resultado la formacin de dos capas saturadas, una acuosa y la otra orgnica, formando mezclas ternarias conjugadas. El agua y el n-butanol que son parcialmente miscibles, al mezclarse en el equilibrio habrn dos capas conjugadas cuyas composiciones estn representados por los puntos a y b, que son los puntos de mxima solubilidad, es decir, el punto a representa la mxima solubilidad del agua en el n-butanol y el punto b representa la mxima solubilidad del n-butanol en agua. Para obtener la lnea de reparto se mezclaron tres cantidades definidas (punto x) luego de haber alcanzado el equilibrio y separado las capas y obtener el porcentaje en peso de cido actico en cada capa se llev a la grafica, uniendo estas dos lneas se obtuvo la lnea de reparto y el punto x pertenece a esta lnea, aunque este fuera de esta lnea, lo importante es la tendencia a alcanzar este criterio, la ligera desviacin se debe a errores sistemticos.

3. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESCONCLUSIONES El sistema ternario n-butanol-cido actico-agua forma sistemas con un par de ellos parcialmente miscibles, en este caso el n-butanol y agua. Por encima de la curva binoidal, se obtendr una solucin de una fase lquida. Manteniendo la temperatura y la presin constantes para este sistema, los grados de libertad dentro de la curva binoidal ser uno, y en cambio por encima de esta curva son dos los grados de liberta, el otro se obtiene automticamente. Existieron errores sistemticos en cuanto a la pesada de cido actico para el titulo, por ello se considero la masa con respecto a la densidad a 20 C.RECOMENDACIONES: Al momento de titular para obtener la turbidez, se debe tener en cuenta el punto exacto, porque pasa do este punto la turbidez desaparece y se obtiene datos errneos. Despus de cada operacin se de tapar los matraces, porque de lo contrario las sustancias voltiles perderan su concentracin inicial, siendo en base a esta concentracin la realizacin del grafico. Para entender mejor el experimento seria importante la realizacin de este a distintas temperaturas.

CUESTIONARIO1. Indicar las ventajas y desventajas que ofrece el diagrama de Roozebon.Ventajas: Se puede usa el sistema para un sistema de tres componentes para diferentes temperaturas, las que al elevar la temperatura aumenta las solubilidades de los componentes. Se puede analizar sistemas: dos pares lquidos miscibles parcialmente y tres pares de lquidos miscibles parcialmente teniendo temperatura y presin fijados. Nos permite saber las composiciones de las sustancia en una mezcla determinada y usando un mtodo de separacin.Desventajas: Se usa con mayor precisin para fases liquidas, ya que al haber tres fases tres fases liquidas y tres slidas, solo cuatro de estas estarn en equilibrio temperatura y presin fijadas. Por ello se supondr que no hay fases slidas. Solo es aplicable a sustancias ya establecidas dependiendo de su naturaleza y la temperatura a que se trabaja. Hay tendencia a que por hidrlisis se formen cantidades minsculas de productos gelatinosos. Sistema de dos sales y agua solo se analiza cuando dichas sales presentacin comn.2. Describa tres procesos qumicos a nivel industrial, donde tiene aplicacin los criterios del diagrama de solubilidad.a) Contacto sencillo: Extraccin de cido actico y benceno utilizando agua. b) Contacto mltiple: Tiene varias entradas de solventes a medida que avanza la mezcla de cido actico y benceno, para recuperar ms productos derivados. c) Extraccin con reflujo: extraccin de metil ciclo hexano de una mezcla de metil a ciclo hexano y n-heptano usando solvente como anilina. Extraccin de nicotina en solucin acuosa con kerosene como agente de extraccin (solvente). Extraccin de estireno con solucin etilbenceno utilizando como disolvente dietilenglicol. Uso para la separacin de algunos productos obtenidos en desintegracin nuclear y para lograr separacin del plutonio del uranio. Se usa en proceso de metalurgia; fundicin de metales, ejemplo: plomo, plata, zinc. Plomo y plata, zinc y plata son miscibles completamente, pero plomo y zinc parcialmente, cuando se funden forman dos capas, una consiste en plomo y la otra en zinc.3. Explique la regla de Tarasenkov.Por la regla emprica de Tarasenkov, las prolongaciones de todas las lneas de conexin en los diagramas de este tipo, en muchos casos se cortan en un punto. Una de las lneas de conexin se encuentra en las prolongaciones de uno de los lados del triangulo. Determinando las composiciones, aunque no sea ms que un par de soluciones conjugadas, por ejemplo x e y, se puede encontrar el punto b y por el mismo construir el sistema de conexin para la zona de separacin en capas. Trazando desde el punto b una tangente a la curva pxyq, obtenemos el punto a, correspondiente a la composicin en que el sistema se hace homogneo a la temperatura dada (figura 2). La regla de Tarasenkov esta lejos de cumplirse para todos los sistemas.

4. BIBLIOGRAFIA F. D. Ferguson, La Regla de Las Fases, 1 Edicin, Editorial Alhambra, Espaa, 1977. Pgs. 85-96. Castellan G., Fisicoqumica, 2a Ed., Ed. Addison Wesley Longman S. A., Mxico, 1998. Pgs. 358-361. Jhon H. Perry, Chemical Engineers Handbook, Third Edition, Mc Graw Hill Book Company Inc., USA, 1950, Pgs. 187, 193. Lange, Norbert Adolph, Handbook of Chemistry, 10a Ed.,Mc Graw Hill, New York, 1967, Pg. 1632. Glasstone, Samuel Tratado de Qumica Fsica, 1era Ed., Espaa, 1979, Pgs. 710-717. http://www.monografias.com/trabajos14/sistemas-ternarios/sistemas-ternarios.shtml http://tools.search.yahoo.com/language/translation/translatedPage.php?tt=url&text=http%3a//www.marvial.hpg.com.br/engqui/topicos/fisqui17.html&lp=pt_en