informe N° 9

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Laboratorio de Fsico-Qumica II: Equilibrio Lquido - Vapor

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR

DE SAN MARCOS

(DECANA DE AMEICA!

FACULTAD DE QUIMICA E INGENIERIA QUIMICA

E. A. P. DE INGENIERIA QUIMICA

Laboratorio de Fsico-Qumica II

Proesor! "ara#$o Ro%as A&e%a#dro

A&um#o! Rodrguez Carrillo Sol ngel

C'di$o!080700!

Fec(a de rea&i)aci'# de &a *r+ctica! ,/01/

Fec(a de e#tre$a! //01/

Gru*o! A-2

Tur#o! 3ier#es 4-11 a.m.

LIMA-"E#

$

E"uili#rioL"uido$Va%or

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Detalles experimentales

%

Armar el equipo especial de ebullicin que consta de unbaln de 25mL, un refrigerante de reflujo y un separador de

destilado.

Parte 1: Determinacin de los puntosde ebullicin del sistema

Agua 1-propanol

Coloque 25mL (aprox. en el baln y coloque eltermmetro

Calentar la solucin !asta la ebullicin "igorosa y temperatura

constante.

#omar una muestra de $mL de residuo en un tubo limpio yseco. %xtraiga el destilado del separador. %n otro tubode"uel"a el exceso del destilado !asta quedarse con $ mLaprox.

A&ada cada incremento se&alado en la tabla del sistema$'propanol agua y rep)talos 2 pasos anteriores

La"e y seque el baln. Luego coloque 25mL aprox. *e + yrepita los -ltimos pasos.

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Tabulaciones de datos y resultados

$. #abla /$0 Condiciones de laboratorio

&

Parte 2: Determinacin la composicinde la mezcla

1reparar mL de mecla indicada en la tabla n/2, midiendotemperaturas del agua y $'propanol

3edir el )ndice de refraccin de las meclas

3edir el )ndice de refraccin de cada una de las muestras de destilado yresiduo obtenidas en la primera parte.

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1resin atmosf4rica(mmg

#emperatura (/C umedad relati"a (6

758 22 98

2. #ablas de datos tericos

2.$. #abla de datos f)sico'qu)micos de los compuestos utiliados

:ustancia 1eso;rmula(g

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3uestra Cuando seagrega A(mL en

25mL de +

#emperaturade ebullicin

(/C

>ndice derefraccindestilado

>ndice derefraccin

dereciclado

F G

$ =.= $=$ $.5 $.5 =.= =

2 =.5 99.7 $.525 $.@5 =.==2 =.=75

$.= 9?.8 $.72= $.5= =.==5 =.275

@ $.5 95.? $.75= $.95 =.=2= =.@=

5 2.= 92.7 $.7?= $.@@= =.=5 =.@25

8 2.5 9$.2 $.7?5 $.555 =.=9= =.@@5

7 2.? 9=.7 $.79= $.585 =.=9? =.@85

.$.2. #abla /2 del :istema A ($'propanol + (agua

3uestra Cuandose

agrega +en 25 ml

de A

Hango detemperaturasde ebullicin

(/C

1romedio detemperatura

s deebullicion

(/C

>ndice derefraccin*estilado

>ndice derefraccin

delreciclado

F G

$ =.= 97.7'9?.$ 97.9= $.?8= $.?8= $.= $.=

2 =.@ 9@.?'95.$ [email protected] $.?@5 $.?55 =.?85 =.77=

=.@ 92.@'92.? 92.8= $.?= $.?5= =.?$= =.855

@ =.@ 9=.2'9=.9 9=.55 $.?25 $.?@= =.72= =.8=

5 =.5 ?9.8'9=.2 ?9.9= $.?$= $.?= =.85= =.55=

8 =.5 ?9.@'?9.8 ?9.5= $.?=5 $.?2= =.8== =.5=

7 =.5 ??.?'?9.= ??.9= $.795 $.?$5 =.575 =.@?=

? =.5 ?9.='?9.$ ?9.=5 $.79= $.?=5 =.5= =.@8=

9 =.$ ?9.2'?9.7 ?9.@5 $.7?5 $.775 =.@$= =.@@5

.2.#ablas de determinacin de composicin de la mecla':istema A ($'propanol en + (Agua

-merode

muestra

Iolumen de A(mL

Iolumen de+ (mL

>ndice derefraccin de

la mecla

Cantidadde moles

de A

Cantidadde moles

de +

;raccinmolar de

A

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$ .= =.= $.?8= =.=@= = $

2 2.9 =.$ $.?55 =.=?7 =.==55 =.?78

2.? =.2 $.?@5 =.=7@ =.=$$$ =.77$

@ 2.5 =.5 $.?$= =.=@ =.=277 =.5@7

5 2.$ =.9 $.775 =.=2?= =.=@99 =.59

8 $.7 $. $.7=5 =.=227 =.=72$ =.29

7 $.@ $.8 $.85= =.=$?7 =.=??7 =.$7@

? $.= 2.= $.5?= =.=$ =.$$=9 =.$=7

9 =.5 2.5 $.@?= =.==87 =.$?8 =.=@8

$= =.= .= $.@ =.==== =.$88 =.===

@. #abla de porcentaje de error de composicin y temp. de ebullicin del aetropo

*atos tericos *atosexperimentales

6 %rror

#emp. deebullicin (/C

??.$ ??.7 =.8?6

Composicin 6molar

@.29 @8.5= 7.@2

Clculos y e!emplos de clculos

$. CJlculo de la densidad a 22/C del $'propanol

*ensidad a #x/C K (*ensidad a #o/C

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#o indica la densidad a una temperatura conocida. %n el libro Bandboo de;)sico'qu)micaD aparece la densidad a 2=/C igual a =.?=5gndice de refraccin"s. 6 molar de $'propanol

Calculamos el n-mero de moles de $'propanol, para ello usamos la frmula0

n K (*ensidad a 22/CIolumen

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FiKni

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Conclusiones

$ %xaminando las grJficas n/2 y n/, podemos concluir que experimentalmente la

composicin del aetropo es aproximada a @8,56 molar de $'propanol enambas grJficas, ya que en ambas se coincide en el mismo punto aeotrpico, yde la grJfica n/ la temperatura de ebullicin del aetropo es de ??,7/C, queestJ por encima del "alor terico.

2 %l punto de ebullicin del aetropo es del tipo punto de ebullicin m)nimo, yaque la grJfica muestra un m)nimo de temperatura.

"ecomendaciones

$ #ener muc!o cuidado al momento de medir las temperaturas y e"itarsobrecalentamientos.

2 Calibrar con cuidado el refractmetro y limpiar con acetona solamente.

Ap#ndice

Cuestionario

$ 1ara las meclas l)quidas binarias ideales, explique la aplicacin de las leyes de*alton y Haoult.H1#A.' La ley de Haoult establece que para soluciones binarias ideales, la presin

,

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parcial de "apor de un componente "olJtil de una solucin es igual a la presinde "apordel componente puro multiplicada por la fraccin molar de esecomponente. Como se tienen 2 componentes la presin total de "apor 1 es0

*onde podemos graficar la presin de "apor de la solucin en funcin de lacomposicin molar de un compuesto, obteniendo una recta como resultado.

La ley de *alton establece que para determinar la composicin molar G$ de uncompuesto A$en el "apor sobre una solucin de composicin F$estJ dado por

La -ltima ecuacin establece que !ay una composicin determinada de "aporcorrespondiente a cada composicin de la solucin, y que G$ y F$no serJniguales, exepto en el caso muy especial en que 1$/ K 12/.

2 %xplique la solubilidad de los gases en los l)quidos. P%n qu4 casos se aplica laley de enry y la ley de HaoultQH1#A.' Los gases se pueden disol"er en l)quidos formando "erdaderas soluciones. %lgrado de solubilidad depende de la naturalea del gas, la naturalea del gas, lanaturalea del disol"ente, la presin y la temperatura. Rases como el nitrgeno,!idrgeno, ox)geno y !elio se disuel"en en agua en cantidades peque&as,mientras gases como el cloruro de !idrgeno y el amoniaco son muy solubles enagua, ya que entre soluto y disol"ente !ay una reaccin qu)mica donde se formaJcido clor!)drico e !idrxido de amonio. Stro ejemplo que podr)amos citar ser)a

el nitrgeno, el ox)geno y el dixido de carbono que son muc!os mJs solublesen alco!ol et)lico que en agua a la misma temperatura y presin, en tando elsulfuro de !idrgeno es mJs soluble en agua que en alco!ol et)lico.

%l efecto de la presin sobre la solubilidad de un gas dado en un l)quidoparticular a temperatura constante, se obtiene examinando el proceso in"erso,es decir, considerando el gas como un soluto que se "aporia para estableceruna presin de "apor sobre la solucinT entonces se establece0

$

1 K 1$ 12

1 K 1$/x$ 12/x2

x$x2K $

x$K $ ' x2

1 K (1$/ ' 12/x2 1$/

G$K1$

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*onde f2(g es la fugacidad del gas sobre la solucin y a2es la acti"idad del gasen la solucin, entonces si la solucin se comportase idealmente, tendr)amosque f2(gK12T a2KF2, obteniendo0

A la -ltima ecuacin se le conoce como la ley de enry, y establece que atemperatura constante la solubilidad de un gas en un l)quido es directamenteproporcional a la presin del gas sobre el l)quido. La ley slo se aplica apresiones bajas, ya que a presiones ele"adas la ley es menos exacta, y lacontantes de proporcionalidad tienen una "ariacin considerable. 1or lo generalcuanto mJs alta sea la temperatura y mJs baja sea la presin, se cumplirJ la leycon mJs exactitud. La ley no se cumple para casos los que el gas disueltoreacciona con el disol"ente o cuando se ionia el gas disuelto.

La ley de Haoult se aplica para representar las presiones de "apor totales y

parciales como una funcin de las fracciones molares de los componentes deuna solucin. %l resultado que se obtiene son funciones lineales. #ambi4nusamos la ley de Haoult para determinar la composicin de componentes en el"apor de las soluciones.

P%n qu4 casos se aplica la destilacin fraccionada a presin constanteQH1#A.'La destilacin fraccionada a presin constante se aplica a la separacin desustancias en soluciones, basJndose en que en el "apor de la solucin !ay unamayor concentracin de la sustancia mJs "olJtil que en la solucin a una

determinada temperatura, pero podemos "ariar la composicin !acia elcomponente menos "olJtil eliminando el "apor del mJs "olJtilT asimismo, si secondensan los "apores y se quita el nue"o "apor de encima del condensado, los"apores nue"os serJn considerablemente mJs ricos en el componente "olJtil.Hepitiendo el proceso es posible obtener una concentracin del componentemJs "olJtil en el "apor, y una concentracin del componente menos "olJtil en lasolucin. 1ara 4sta prJctica es com-n el uso de la columna de fraccionamiento.$"%&'CA( )A *A +(PA*DA,

ibliogra./a

$ B;)sico'qu)mica fundamentalD, Autores0 :amuel 3aron y Verome Lando, editorialLimusa, pag @97'528

2 B;undamentos de ;)sico'qu)micaD, Autores0 :anuel 3aron y Carl 1rutton,editorial Limusa, Cap)tulo ? 0:oluciones

Bandboo of C!emistry and p!ysicsD %dicin ?@, 2=='2==@, Cap)tulo 80;luidproperties, !oja 9?=, #abla B:tandard density of EaterD

@ Bandboo of c!emistry and p!ysicsD %dicin 5@, paginas C'$9 C'@55

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