By DETERMINACION DE LA ISOTERMA DE SOLUBILIDAD DE UN SISTEMA TERNARIO OBJETIVO Obtener experimentalmente la curva de solubilidad para un sistema ternario a una temperatura determinada. INTRODUCCIÓN Los diagramas ternarios son aquellos que representan el equilibrio entre las distintas fases que se forman mediante tres componentes, como una función de la temperatura. Normalmente, la presión no es una variable indispensable en la construcción de diagramas de fases ternarios, y por lo tanto se mantiene la presión de 1 atm.
La concentración de cada uno de los tres componente PACE 1 org en peso o fracción m r. res componentes de es usado para deter Gibbs es un triángulo a sea mediante % centraciones de los triángulo de Gibbs eral. El triángulo de los componentes puros están representados en cada vértice. La cantidad de variables que pueden fijarse arbitrariamente en un sistema termodinámico puede calcularse mediante la regla de las fases: L; No. de grados de libertad C; No. de componentes químicos F; No. de fases En un sistema de tres componentes, los grados de libertad son 3-P+2 =5-P.
Si el sistema consta de sólo de Swipe to View nexr page de una fase se necesitan cuatro variables para describirlo, ue pueden tomarse convenientemente como T, p, XI, x2. No es posible dar una representación gráfica completa de estos sistemas en tres dimensiones y mucho menos en dos. En consecuencia, es costumbre representar el sistema a presión y temperatura constantes. Los grados de libertad o variables que necesitamos conocer para describir un sistema, son por consiguiente, 3-P, de modo que el sistema tiene como máximo dos variables y puede representarse en el plano.
Después de fijar la temperatura y la presión, las restantes son variables de composición XI, x2 y x3, relacionadas mediante XI +x2 + x3 – 1. Especificando dos de ellas se fija el valor de la tercera. El método de Gibbs y Roozeboom emplea un triángulo equilátero para la representación de la gráfica. Los vértices del triángulo representan el 100% de A, el 100% de By el 100% de C. las lineas paralelas AB representan los varios porcentajes de C. cualquier punto de la línea AB representa un sistema que contiene el 0% de c. METODO EXPERIMENTAL 1.
Prepare mezclas de agua y tolueno que contengan 10, 20, 30, 40, 50, 50, 70, 80 y 90 % en volumen de agua. El volumen total de cada mezcla debe ser de 10 ml. 2. Las mezclas se estratificarán formando dos capas, la inferior e las cuales es la acuosa. Cuando se agita se se estratificarán formando dos capas, la inferior de las cuales es la acuosa. Cuando se agita se forma una dispersión que se caracteriza por su turbidez, pero las dos capas se vuelven a separar inmediatamente al cesar la agitación. 3. Estas mezclas se titulan con ácido acético hasta que desaparezca la turbidez que se produce con la agitación. 4.
En el proceso de titulación después de cada adición de ácido acético, agite vigorosamente durante varios segundos y observe si las capas mantienen su estratificación o si se produjo la homogenización del sistema. Registre el dato. 5. Los datos de Peso molecular y densidades, se registraron a partir de las etiquetas de los reactivos utilizados. OBSERVACIONES para que el desarrollo de la práctica sea lo más rápido posible los experimentos se repartieron entre dos equipos y se intercambiaron los datos obtenidos. RESULTADOS Y CÁLCULOS MEZCLA H20 (mL) I TOLUENO (m» I ÁCIDO ACÉTICO GLACIAL 9112 4 122 (mL) I 12 30% | 3 17 18 81 15. 1 7118. 1 1 6121. 11 5 | 23. 1 | 3 | 20. 1 | 21 19. 6 | | 15. 9 | 1. Determine las fracciones molares de cada uno de los componentes para cada una de las mezclas. XI =nntotal Cálculos para el númer el Agua cada una de las mezclas. Cálculos para el número de moles del Agua 1 wrnol MEZCLA 10% II 13 19 H20 (mL) I n=m(g)PM(gmol) I n (moles) n-118 n=218 n-318 n=418 n=518 n=618 n=718 n=918 0. 0556 | 0. 1667 | 02222 | 0. 2778 | 0. 3333 | 0. 3889 | 0,4444 | 0. 5 * Cálculos para el número de moles del Tolueno PM— 94. 14 g/mol 0. 8710 g,’mL MEZCLA TOLUENO (ITIL)I p-mvm=p (gmL)xv m (g) n=m(g)PM(gmol) n (moles) I m=O. 710xg rn=o. 8710×8 1 m-O. 8710×7 m=o. 8710×6 m=O. 8710X5 m =0. 8710×4 m=o. 8710×2 7. 839 6. 968 6. 097 5. 226 4. 355 3. 484 2. 613 1. 742 0. 871 n=7. 83994. 14 | 0,0833 | =6. 96894. 14 n-6. 09794. 14 n=5. 22694. 14 n-4. 35594. 14 n=3. 48494. 14 n=2. 61394. 14 n=1. 74294. 14 0. 074 | 0. 0648 0. 0555 | 0. 0463 | 0. 037 | 0. 0278 | 0,0185 | n=o. 87194. 14 1 9. 25AlO-3 * Cálculos para el número de moles del Ácido acético glacial PM— 60. 05 g/mol 1. 049 (mL) I m (g) I n (moles) . 049X121 12. 588 | 11-12. 58860. 05 0. 2095 . 049X15. 5 16. 2595 n=16. 259560. 05 1 | 12 | 15. 5 | 0. 2708 | | 18. 1 I rn=l . 49×18. 1 0,3162 | | 21. 1 I . oagx21. 1 0. 3686 | | 23. 1 ,049×23. I 0. 4035 | | 22 | 20. 1 0. 3511 | 18. 9869 n=18. 986960. 05 1 22. 1339 n=22. 133960. 05 1 24. 2319 n=24. 231960. 5 1 . 049X221 23. 078 | n=23. 08760. 05 0. 3843 I | 21. 0849 n=21. 084960. 05 1 | 19. 6 | rn=l . 049×19. 6 | 20. 5604 | 15. 9 | rn-l | 16. 6791 03424 | * Cálculos para Fracción Molar n=20. 560460. 05 1 n=16. 679160. 05 1 MEZCLA ntotal=nH20+nTolueno+nAc. Acetico I ntotal(moles) I n: 0,0556 + 0,0833 + 02096 0,3485 0. 4559 30% | 0. 1667 + 0,0648 + 0. 3162 0,5476 n- 0. 2222 + 0. 0555 + 0. 3686 0. 6463 0. 2778 + 0. 0463 + 0. 035 0. 7276 n- 0. 3333 + 0. 0370 + 0. 3843 0. 7547 0. 3889 + 0. 0278 + 0. 3511 0. 7678 n- 0. 4444 + 0,0185 + 03424 0. 8053 0. 5 + 9. 2910-3+0. 2778 | 0. 787C MEZCLA xH20=nH20ntotal XH20 Tolueno=nToluenontotal I xTolueno xAc. Acetico=nAcAceticontotal xÁc Acetico 10% | xH20-O. 05S60. 348 xTolueno-O. 08330. 348S I 0. 239 | mc. Acetico=O. xÁc. Acetico I | XH20=O. 05560. 3485 | 0. 1594 molueno=o. 08330. 3485 1 0. 239 | xAc. Acetico=O. 20960. 348S | 0. 6016 xTolueno— xTolueno 0. 5545 0,5093 0. 1624 | mc. Acetico=O. 27080. 4559 0. 5939 30% | xH20=O. 16670. 5476 | 0,3043 0. 1183 | mc. Acetico=O. 31620. 5476 0. 774 40% | xH20-O. 22220. 6463 | 0. 3438 0. 0859 | mc. Acetico=O. 36860. 6463 0. 5703 | xH20-O. 27780. 7276 | 0. 3818 0. 0636 | mc. Acetico=O. 40350. 7276 | xH20=O. 33330. 7547 | 0. 4417 0. 49c I xAc. Acetico=O. 38430. 7547 | XH20=O. 38890. 7678 | 0. 5065 0,0362 | xAc. Acetico=O. 35110. 7678 0,4573 | XH20=O. 44440. 8053 | 0. 5519 0. 023 | xAc. Acetico-O. 34240. 8053 | 0. 4251 -0. 07400. 4559 | -0. 06480. 5476 | -0. 05550. 6463 | -0. 04630. 7276 | -0. 03700. 7547 | =0. 02780. 7678 | =0. 01850. 8053 | | XH20=O. 50. 7870 0. 6353 | nolueno=9. 25A10-30. 7870 1 0. 0118 | xAc. Acetico-O. 27780. 7870 0. 3529 2.
Determine los porcientos en peso de cada uno de los %Peso=mmtotalx100 mtotal=mH20+mtoleno+mac acetico %=mH20mtotal I %peso H20 1 %-mToluenomtotal I %peso TOLUENO I %-rmc. Aceticomtotal %peso AC ACETICO 1. 427 | | 4. 67% 136. 58%1 %-12. 58821. 427 58. 75%1 25. 2275 7. 93% %-7. 83921. 427 36. 58%1 %-12. 58821427 58. 75% 1 64. 45%1 28. 0839 1 67. 61%1 31. 3599 170. 58%1 33. 5869 %-533. 5869 14. 89% 172. 15%1 32. 5621 %-632. 5621 18. 43%1 %-3. 48432. 562 1 10. 70%1 70. 87%1 30. 6979 22. 80% %-21. 084930. 6979 1 68. 59%1 30. 3024 26. 40% 1 67. 85%1 26. 5501 33. 90%1 3. 28% | %-16. 679126. 5501 1 62. 82%1 ,3599 %-4. 5533. 5869 27. 62%1 21. 71%1 16. 66%1 12. 97%1 8. 51% | 5. 75% | 3. Tabular los resultados de 1 y 2 para cada una de las mezclas, expresando las cantidades correspondientes a los tres omponentes en por ciento en fracción molar y en por ciento en peso. MEZCLA xH20 xTolueno I xÁc. Acetico I % xH20 % xTolueno % xÁc. Acetico I 10% | 0. 1594 | 0. 239 0. 6016 | 60. 16% | 0. 2437 | 0. 1624 0. 5939 24. 37%1 16. 24%1 59. 39% | 0. 3043 | 0. 1183 0. 5774 30. 43%1 11. 83%1 57. 74% | 0. 3438 | 0. 0859 0. 5703 34. 38%1 8. 59% 57. 03% | 0. 3818 | 0. 0636 0. 5546 38. 18%1 6. 36% 55. 46% | 04417 | 0,0490 8. 59%1 57. 03%1 | 0. 818 | 0. 0636 0. 5546 38. 18%1 6. 36% 55. 46% | 0. 4417 | 0. 0490 0. 5093 | 50. 93% | 05065 | 0,0352 0,4573 50. 65%1 | 0. 5519 | 0. 023 0. 4251 142. 51%1 | 0,6353 | 0. 0118 MEZCLA %peso H20 ACÉTICO GLACIAL | 7. 93% 1 27. 62%1 64. 45%1 21. 71% 16. 66% 12. 97% 3. 28% 4. Representar los dos conjuntos de valores en el triángulo de Gibbs-Roozeboom. Estos puntos establecen la curva de solubilidad para la temperatura a la que se realizó este experimento. 5. Dibuje una curva de solubilidad de color rojo a una temperatura inferior a la de su trabajo y otra de color verde a una temperatura superior a la de su trabajo.
Curva de Solubilidad Porcentaje de acuerdo a Fracción Molar | 4. 67% | 1 10. 58%1 1 12. 76%1 1 14. 89%1 1 18. 43%1 10. 70% 70% 122. 80%1 126. 40%1 5. 75% 133. 90%1 ,3529 63. 53%1 1. 18% 3529% %peso TOLUENO I %peso ÁCIDO 58. 75% 67. 61% 70. 58% 72. 15% 70. 87% 67. 85% 62. 82% Ácido acético Dos Fases Tolueno Agua 6. ¿Qué puede decir si en lugar de trabajar con ácido acético glaclal trabajase con ácido acético de una determinada concentración en la práctica desarrollada. 7. Aplique la regla de las fases de Gibbs en los gráficos obtenidos.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES Mediante los resultados obtenidos pudimos construir un triángulo equilátero denominado triángulo de Gibbs, este nos indica que concentración encontramos en cualquier punto figurativo entro del triángulo, observamos que mediante aumentaba la concentración de ácido acético una de las fases iba disminuyendo hasta llegar a formarnos una mezcla que es miscible ya que el tolueno y el agua en ausencia del ácido acético son inmiscibles, pero al ir agregando ácido acético esta mezcla se va volviendo miscible ya que disminuye una de las fases.
BIBLIOGRAFÍA Castellan, G. (1974). Sistemas de tres componentes. Fisicoquímica. México, ed. Fondo educativo interamericano. http://fainweb. uncoma. edu. ar/materias/materiales_ll/Archivos 0. pdf Cisternas, L (2009). Sistem Diagramas de fases y su aplicación. Barcelona: Reve
