Práctica 2 Propiedades molares parciales

8/19/2019 Práctica 2 Propiedades molares parciales

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

Escuela Superior de IngenieríaQuímica e Industrias Extracti as

!epartamento de Ingeniería Química Industrial

Academia de "isico#uímica

Laboratorio de Termodinámica del equilibrio de fases

Práctica 2

Propiedades molares parciales

Grupo: 2IM37

González Al a !eniffer !ocel"n

Profesor: In#$ %odolfo &e La %osa %i era

'quipo (


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Laboratorio de Termodinámica del Equilibrio de Fases

I$ O%&ETI'OS (ENE)ALES• Preparar una serie de soluciones de metanol )(*+a#ua )2* de diferentes concentraciones " medir a

cada una su olumen molar ),*$• -alcular a cada soluci.n su olumen molar ideal ), ideal* " su cambio de olumen$• A/ustar los datos e0perimentales a una ecuaci.n )e0pansi.n de redlic1+ ister*$

• &eterminar el olumen molar parcial ),i * del metanol " el a#ua en cada una de las soluciones$• Presentar los resultados en forma tabular " #ráfica$

II$ INT)O!UCCI*N TE*)ICAP% PI'&A&'4 PA%-IAL'4 M LA%'4'l concepto de propiedad parcial molar nace como una forma práctica para estimar lapropiedad total o absoluta de un sistema no ideal$ 4i se tiene por e/emplo5 el caso deformulaci.n de una soluci.n al 6 8 en olumen para el sistema binario a#ua " metanol5 lateor9a nos dice que el olumen total de la soluci.n resultante será la suma de los ol menes

de las sustancias puras )al mezclar medio litro de a#ua con medio litro de alco1oldeber9amos de obtener ( litro de soluci.n al 6 8 en olumen de metanol*$ Lo anterior no escierto para una soluci.n no ideal )obtendremos menos de un litro de soluci.n al 6 8 en

olumen de la ilustraci.n anterior*$ 'sta ariaci.n se ori#ina en el reacomodo espacial "el;ctrico de las mol;culas de cada especie presente$ Para el caso del a#ua " el alco1ol5 lapresencia de enlaces d;biles tipo puente de 1idr.#eno del a#ua5 fa orecen la apro0imaci.nmolecular inter+especies ori#inando esa disminuci.n en el olumen pre isto$

Las propiedades parciales son tiles "a que nos permiten determinar el alor de unapropiedad total a partir de la contribuci.n de cada uno de los constitu"entes$ -ada propiedadparcial molar de un sistema puede considerarse como una parte a escala indi idual de lapropiedad total de un sistema$ Por lo tanto5 todas las relaciones que se cumplan para elsistema en total se cumplirán para cada una de las propiedades parciales del sistema$ Laecuaci.n )(* define la propiedad molar parcial de la especie i en una soluci.n5 donde es

iable establecer el s9mbolo #en;rico Mi para la ener#9a interna molar parcial es una funci.n de respuesta5 que representa el cambio de la propiedad total nM a causa dela adici.n a temperatura " presi.n constantes de una cantidad diferencial de la especie i auna cantidad finita de soluci.n$ M i ? @ )nM* B ni C P5T5n/ ec$ )(*

Práctica 2 2


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Las interacciones moleculares en disoluci.n son diferentes a las interacciones que e0istenentre los componentes puros5 lo mismo ocurre para todas aquellas propiedades e0tensi as5por e/emplo


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Calcular losvolumenes que se

deben mezclar parapreparar las

soluciones metanol-agua

Vertir las cantidadesnecesarias de cadacomponente de lasmezclas en rascos

!sellarlos"#

$rmar el equipo deapo%o para pesar elbuzo en cada una

de las mezclas#

&btenci'n de lasdensidades de cada

soluci'n

Calcular laspropiedades

molares#


I'$

!ESA))OLLO E-PE)I+ENTAL

Práctica 2 (


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'$ C.LCULOSa/ Preparaci0n de soluciones

,T ? H mL

Fase de cálculo: ( mol de sol n

Metanol )(* $( moles J A#ua )2* $K moles

P( ? $7K( #Bcm3 PM( ? 32$ 2 #B#mol

P2 ? $KK #Bcm3 PM2 ? ( $ (6 #B#mol

Para Sol1n 2$3 de +etanol

Metanol $( moles 0 32$ 2 #B#mol 0 ( cm3B $7K( # ? $ 6 cm3 ? $ 6 ml

A#ua $K moles 0 ( $ (6 #B#mol 0 (cm3B $KK # ? (H$2 6 ml

,ide ? ) $ 6 E (H$2 6* ml ? 2 $2K6 ml

Por re#la de 3

) $ 6 0 H * B 2 $2K6 ? (2 ml Metanol

Por re#la de 3

)(H$2 6 0 H * B 2 $2K6 ? ml A#ua

mL +etanol 4-3/ mL Agua 4-5/ -32$2 H $35$2 $ $(53$2 3 $ $256$7 3 $H $389$6 2 $( $73$9 ( $6 $67:$8 (3$7 $H92$7 K$H $7

97$2 H$ $9;$5 2$ $K:2$2 $ ($

%/ Peso del


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Nb=2 ? 6$32 # ,buzo? E

ρH 2 O 18 °C

'mpu/e )'*? $32 # ,buzo?4.32 g

1.0013 g / cm 3 ? $3( 3 cm3

C/ !eterminar el empu>e del ?lotador

' ? K$H # J Nba#ua P ? E

Vbuzo

Soluci0n 2$3

Nb=2 ? 6$ #

' ? $2 # P ?4.2 g

4.3143 cm 3 ? $K736 # B cm3

%e#istrar estos alores en la tabla de datos e0perimentales " llenarla con a"uda de las si#uientes formulas:

,e ? ( B P , ide ? (a), (* E 2a), *

PM ? (a)PM(* E 2a)PM2* Q, ? , + , ide

, ? ,e)PM*

C@8O@ @52 -3 E !en 'e P+ ' 'ide 'ex

2H $32 ($ (3 $KK 7 ( $ (6 (7$KK(H (7$KK(H

35$( $2 $K736 ($ 272 (K$ (77 (K$K H3 2 $2 HK

53$:3 $ $2 $(( $K62H ($ K 2 $ 2 2($ 6H 22$6 2(

56$73 $H $3 $ ( $K2K6 ($ 76 22$223( 23$K 7 2 $767

89$62 $( $ 3$K2 $K H ($( H 23$H26 2H$ 2 27$ (2H

( $6 $6 3$ 3 $ 77 ($(2H6 26$ 2 6 2 $(K 2K$2H7K

Práctica 2 *


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73$9

7:$8(3$7 $H 3$H7 $ 6 H ($(76H 2H$ 3(2 3($ 73H 3($623(

92$7

K$H $7 3$H6 $ H ($( 2 27$ 33K 32$K H 33$77

97H

$3$67 $ 27 ($2 H 2K$23HH 36$3366 3H$ 33H

9;$52$

$K3$ 6 $7KKH ($26 H 3 $H3K3 3 $3( 3 3 $2

:2 ($3$ ( $7K 3 ($2H63 32$ 2 $6 ( $6 (

A/uste los datos e0perimentales a la e0pansi.n de %edlic1+Rister por el m;todo de m9nimos cuadrados dado:

"i ? Q, A ? + $ F ? ($6 - ? ($2

A ? +3$ (HK F ? + $ 3 - ? $3633

-ambio de olumen a/ustado

∆Vaj i x1i x2i⋅ 3.8169− 0.0843 x1 i x2i−( )⋅− 0.3533 x1 i x2i−( )2

⋅+ ⋅:=

Q,a/ A ? ) 0(* @+3$ (HK J $ 3 ) J (* E $3633 ) J (*2C ? $

,olumen ideal a/ustado

Vi 40.4934 x1 i⋅ 17.9916 x2 i

⋅+ x1i x2i⋅ 3.8169− 0.0843 x1 i x2i−( )⋅− 0.3533 x1 i x2i−( )2

⋅+⋅+:=

Práctica 2 +

0

i

x1i x2i⋅ A B x1i x2i

−( )⋅+ C x1i x2i−( )2

⋅+ ⋅ yi− x1i x2i⋅( )⋅ ∑

0

i


−( )⋅+ C x1i x2i−( )2

⋅+⋅ yi− x1i x2i⋅( )⋅ x1i x2i−( )⋅∑

0

i


−( )⋅+ C x1i x2i−( ) 2

⋅+

⋅ yi−

x1i x2i⋅( )⋅ x1i x2i−( ) 2

⋅ ∑


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, ide a/u A#ua? $ K3 0 E (7$KK(H0( E 0( @+3$ (HK J $ 3) +(* E $3633) + (*2C ? (7$KK

, ide a/u A? $ K3 0 $( E (7$KK(H0 $K E $(0 $K @+3$ (HK J $ 3) $(+ $K* E $3633) $( + $2C ? (K$K2

&eri ada

3$26HK+2S)3$26HKS (*+)+ $ H2*EHS)+ $ H2S (*+HS)+ $ H2S) ( 2**+ $ 373+( S)+ $ 3$ 373S) ( 2**+(HS)+ $ 373S) ( 3** ?

3$26HK+2S)3$26HKS *+)+ $ H2*EHS)+ $ H2S *+HS)+ $ H2S) 2**+ $ 373+( S)+ $ 373(HS)+ $ 373S) 3** ? + $77

&elta de ,(

Q,(? Q,a/usE) dUS 2* ?

Q,(? E)+ $77 S(* ? + $77

&elta de ,2

Q,2? Q,a/usE) dUS (* ?

Q,2? E)+ $77 S * ?

,olumen molar parcial de componente)(*

,n(?( $ 2H+ Q,2

,n(?( $ 2H+ ?( $ 2H

,olumen molar parcial de componente)2*

,n2? $ H+ Q,2

,n2? $ H + ? $ H

'I$ )ESULTA!OSXw

MetanolXw

AguaPeso del

agua(gr)

Empuje(gr)

E=W aire -W agua

Densidad(g/cm 3 )

ρ= EV buzo

especi!co

( cm 3 )

Ve =1

ρ

PMg/mol

PM=X"#3$%X$#"&'

2 ( )#32 (#32 ,# ,3 #../+ ,/# )2$3 $K )#(( (#2 #.+3) ,# 2+2 ,.#(()2$5 $ )#)3 (#,, #.)2* ,# (.+ 2 #/(2$8 $7 )#*3 (# , #.2.) ,# +). 22#23)2$7 $H )#+2 3#.2 #. /* ,#, * 23#*32$9 $6 )#/, 3#/3 #//++ ,#,2*( 2)# 2)2$: $ )#.+ 3#*+ #/) * ,#,+)* 2*#(22$; $3 )#.. 3#*) #/(* ,#,/2 2+#/,)

Práctica 2 /


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2$ $2 *# + 3#)+ #/2+( ,#2 /) 2.#2,2$6 $( *#,. 3#() #+..* ,#2) ) 3 #* )3 *#23 3#(, #+. 3 ,#2*)2 32

e*p( cm 3 )

ideal( cm 3 )

D( cm 3 )

D+ajustada

( cm 3 )

Peso delaire ( gr)

del,u o

( cm 3 )Vexp = Ve∗ PM i=X"#. '.& %X$#"&' $

D = e*p- i

"&' $ ,/# 2* # .#*( (#3,(3"0'01. 2 #2+2 - #2./ - #3,+$"'&1 22#),/ - #*(2 - #)/2$3'0$$ 2(#+*( - #/(2 - #+/3$ ' 1 2+# , -,# 3 - #. .$&'"&0 2.#2)* -,# *+ - #.)(3"' & 3,#) 2 - #((( - #.,+3$'&11 33#+(/ - #/+, - #+.+3 '3 3)#..( - #*.( - #)./3&'$1$ 3/#2( # 32 - #32.. '.& ( #(/* #

!E)I'A!A !ELTA !E '3 !ELTA !E '5 'nparcial 34cm8/'nparcial 5

4cm8/B2$;;7 + $77 $ ( $ 2H $ H3$;27 ($2(7 + $ 7 ( $6(3 $K735$:88 ($62 +($( K (K$(36 ($6K65$866 $ K7 +($6 3 (K$62K ($K K3$865 + $ 7 +($ HH (K$ K2 ($K62B2$228 + $K6H + $K62 ( $K7 ($ 3B3$86; +($ 7H + $ 7K ( $( 6 $6H6B5$728 +($6( $ 6 (7$( ( 3K$H (B5$:85 +($(2 ($6 (H$6( 3 $K7B3$:6 + $ KK ($(KK (H$ 27 3K$2 7

2$; ; $ + $7 7 ( $ (3 ($273

Práctica 2 .


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'II$ ()A"ICAS

V vs 0l,

V e1p V ideal

V vs 0l,

V

Práctica 2 ,


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Va s- V vs 0l,

va ustada V

'III$ CONCLUSI*N'n esta práctica se prepar. una serie de soluciones de metanol " a#ua a diferentes

concentraciones5 se calcul. el olumen molar5 olumen molar ideal " el cambio de este5 dun ob/eto sumer#ido en dic1as soluciones5 obteniendo una #ráfica5 en la cual se en loerrores que se tu ieron en las mediciones5 por lo cual se 1izo su correspondiente a/uste porm9nimos cuadrados5 aunque al realizar la #ráfica se obser a un error mu" #rande "a queesta se distorsiona muc1o por lo tanto podemos decir que en ese punto se realiz. mal lamedici.n$

I-$ %I%LIO()A" A

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