Lab3

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA E INGENIERÍA EN ALIMENTOS
FISICOQUÍMICA II
REPORTE DE LABORATORIO III
“EQUILIBRIO DE FASES BINARIO: LIQUIDO-VAPOR”
Catedrático:
Inga. Carmen Dinora Cuadra Zelaya
Instructor: Br. Alejandro Enrique Torres Ramos
Semana A
Mesa: 04
Integrantes:
Peñate Mejía, Juan Diego
Reyes Hernández. Giovanni Antonio
Rivera Sigüenza, Samuel José
Ciudad Universitaria, 6 de Mayo de 2014

“Equilibrio de fases binario: Liquido-Vapor”
1
INDICE
Resumen 2
Introducción 3
Marco Teórico 4
Objetivos 6
Metodología 7
Cuestionario 9
Conclusiones 13
Bibliografía 14

2
RESUMEN
En sistemas binarios se pueden presentar varios tipos de equilibrio, en
este caso estamos tratando con equilibrio liquido-vapor, que es, como su
nombre lo refiere una especie liquida que se haya en equilibrio con su
vapor. Este tipo de fenómenos puede ser presentado en diagramas presión-
composición a una temperatura fija, o bien en un diagrama temperatura-
composición en donde la presión es fija.
Se pueden presentar tres tipos de comportamiento para pares miscibles,
en algunos de ellos se presenta un punto azeotropico ya sea con
composiciones y temperatura fijas o composiciones y presiones fijas según
sea el diagrama presentado.
De las aplicaciones más importantes que se le da a este tipo de equilibrios
es el de destilado que es un proceso de separación de mezclas, en el que
idealmente se obtienen las sustancias puras involucradas en la mezcla.
Siendo este el propósito de esta práctica en la cual se estudia el sistema
acetona-cloroformo, para analizar el equilibrio de fases a presión
constante.

3
INTRODUCCIÓN
La destilación o la rectificación es una técnica que consiste en la separación
de los componentes de mezclas, (binarias o multicomponentes),
generalmente de líquidos, por vaporización parcial de los mismos. En esta
operación hay que evaporar parte del líquido y, por tanto, hay que
suministrar importantes cantidades de energía para la misma. La mayor o
menor cantidad depende de la facilidad de separación de los componentes,
la cual a su vez se ve influenciada por la forma en que éstos se distribuyen
en el equilibrio líquido-vapor.
Esta distribución depende, a su vez, de la volatilidad o presión de vapor de
esos componentes; los volátiles, de elevada presión de vapor, tenderán a
pasar a la fase vapor, mientras que los pesados, de baja presión de vapor,
permanecerán en la fase líquida. Los primeros saldrán como productos de
cabeza o destilados, y los segundos como productos de colas o residuos.
Presentamos en este reporte de laboratorio la determinación del equilibrio
de fases binario líquido-vapor en un sistema Acetona-Cloroformo tomando
como base para los cálculos y el análisis de datos tres soluciones elaboradas
con volúmenes de ambos componentes, recolectando el resto de cantidades
de los demás grupos para poder construir la curva completa, además de
considerar las referencias bibliográficas para la comparación de los
diagramas teórico y experimental.

4
MARCO TEÓRICO
Una fase de acuerdo a la definición clásica se define como materia uniforme
en todas sus partes, tanto en composición química como física, ejemplos de
esta son: agua líquida, hielo, vapor de agua, solución de sacarosa en agua,
la mezcla de gases en una muestra de aire, entre otros.
Cuando se tienen mezclas de líquidos que son miscibles entre sí, al
someterlas a calentamiento y alcanzar la temperatura de ebullición de la
mezcla el vapor saturado de la misma contendrá una cantidad proporcional
de cada uno de los componentes de acuerdo a la temperatura que se tenga.
Sin embargo puede existir algún componente que no esté presente en el
vapor debido a que dicha temperatura está por debajo de su temperatura de
ebullición, este hecho es utilizado para separar una mezcla en sus
componentes. Para poder realizar la separación, es necesario conocer bien
la composición de la mezcla y aplicar las leyes correspondientes.
Si se coloca en un recipiente evacuado una solución que contiene
componentes volátiles, se producirá una fase vapor que contiene a los
constituyentes de la solución y que estará en equilibrio con la fase líquida.
La presión que el vapor ejerce sobre la solución liquida se conoce como
presión de vapor de la solución, el valor de esta presión depende tanto de la
temperatura como de la composición.
El comportamiento cualitativo del equilibrio liquido- vapor puede
representarse mediante diagramas presión-composición, a T fija, o
diagramas temperatura- composición, a P fija.
El comportamiento de equilibrio líquido- vapor de todos los pares miscibles
se clasifican en tres tipos que son:
-Tipo I: son sistemas binarios cuya presión total de vapor es intermedia
entre aquella de los componentes puros.
-Tipo II: son sistemas que exhiben un máximo en la curva presión de vapor-
composición, a T fija, y un mínimo en la curva temperatura-composición, a
P fija.
-Tipo III: estos sistemas exhiben un mínimo en la curva presión de vapor
total composición, a T fija.
Los diagramas de fases de líquido vapor, y en particular los de punto de
ebullición, son de importancia para la destilación, la cual generalmente
tiene como objetivo la separación parcial o completa de una solución liquida.

5
La destilación es la separación de los constituyentes de un mezcla liquida
por evaporación parcial de la misma y la recuperación separada del vapor y
el residuo, donde los constituyentes más volátiles de la mezcla inicial se
obtiene en creciente concentración en el vapor y los menos volátiles en
mayor concentración en el residuo líquido, la separación es más o menos
completa dependiendo del sistema.
El proceso de destilación puede efectuarse variando la presión a
temperatura constante, sin embargo es más frecuente destilar a presión
constante y variando la temperatura.
Tipos de destilación:
a) Destilación de sistemas tipo I:
En general en los sistemas de tipo I los dos constituyentes que forman la
solución pueden separarse por destilación fraccionada en sus
componentes puros.
b) Destilación de sistemas tipo II:
Una mezcla que tiene composición entre dos puntos sean estos, un
componente puro y el otro un punto azeotropico, se puede separar un
destilado final con la composición del punto azeotropico y un residuo del
componente puro.
En este tipo de destilación los residuos tienden a los constituyentes puros.

6
OBJETIVOS
•Analizar el equilibrio de fases líquido- vapor de una mezcla binaria a
presión constante en un sistema Acetona-Cloroformo.
•Instruir al estudiante en el uso correcto de sistemas de destilación a nivel
de laboratorio.

7
METODOLOGÍA EXPERIMENTAL
V Cloroformo (ml) V Acetona
(ml)
Densidad
9 1 1.37
8 2 1.4
7 3 1.24
6 4 1.14
5 5 1.12
4 6 1.11
3 7 0.98
2 8 1.03
1 9 0.91
Para la determinación de la masa y la fracción mol, se describen los
siguientes cálculos:
1. Encontramos la masa de los compuestos relacionando sus
respectivas densidades y el volumen que conforma la solución (10 ml).
Ejemplo: mezcla 1
m(acetona) = (1ml)(0.79g/ml) = 0.79g
m(cloroformo) = (9ml)(1.483g/ml) = 13.347g
2. Ya dispuestas las masas de los compuestos, procedemos a
encontrar moles de los compuestos.
Ejemplo:
n(cloroformo) = 13.347/119.38 = 0.1118 mol
n(acetona) = 0.79/58.08 = 0.0136 mol
3. Ahora disponemos a encontrar la fracción mol de los compuestos
Ejemplo:
x(cloroformo) = 0.1118/0.1118+0.0136 = 0.451170
x(acetona) = 1- 0.451170 = 0.54883

8
El resumen de los cálculos se plasma en la siguiente tabla:
m(cloroform
o)
m(acetona) n(acetona) n(cloroform
o)
x(acetona) x(cloroform
o)
13.35 0.79 0.01 0.01 0.89 0.11
11.86 1.58 0.03 0.1 0.79 0.21
10.38 2.37 0.04 0.09 0.68 0.32
8.9 3.16 0.05 0.07 0.58 0.42
7.42 3.95 0.07 0.06 0.48 0.52
5.93 4.74 0.08 0.05 0.38 0.62
4.45 5.53 0.1 0.04 0.28 0.72
2.97 6.32 0.11 0.02 0.19 0.81
1.48 7.11 0.12 0.01 0.09 0.91
Fases de destilado
V Cloroformo (ml) V Acetona (ml) Densidad
destilado
g/ml
Densidad
residuo
g/ml
40 10 1.29 1.26
10 40 0.81 1.07
Para calcular la masa de los componentes, la fracción mol y los moles
de las mesclas se realizó el procedimiento anteriormente descrito.
m(acetona) m(cloroform
o)
n(acetona) n(cloroform
o)
x(acetona) x(cloroform
o)
7.9 59.32 0.14 0.5 0.21 0.79
31.6 14.83 0.54 0.12 0.81 0.19

9
CUESTIONARIO
1. ¿Cuál es la composición de cada una de las fases para cada mezcla
realizada? Determinar los valores y representarlos en un diagrama de T vs
x.
Diagrama T vs Xcloroformo

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2) ¿Cuál componente es el más volátil?
Cloroformo, punto de ebullición: 61.2 °C
Acetona, punto de ebullición: 56.5 °C
Por ende, el más volátil es la acetona.
3) ¿Comparar el grafico obtenido con el diagrama teórico?
Grafico teórico Cloroformo-Acetona
Como podemos observar, el azeotropo que forma el sistema Cloroformo-
Acetona es un azeótropo de ebullición máxima, basándonos en el grafico
teórico del comportamiento de este sistema podemos concluir en que si nos
dio este mismo comportamiento nuestro experimento en la práctica de
laboratorio.
4) ¿Cuál sería el componente más volátil suponiendo que se realizara
una destilación simple de una mezcla acetona-benceno? La
temperatura normal de ebullición de estos dos compuestos es:
Tb (acetona)= 56.5°C
Tb (benceno)= 80.2°C
Por lo tanto el más volátil será la acetona.

11
5) Describa cada una de las fases en el proceso.
Al destilarse una mezcla que contenga estos dos compuestos se obtiene el
destilado que corresponde a la fase vapor que contiene ambos componentes
pero es más rica en la acetona por ser esta más volátil, también se obtiene
un residuo que al igual que el destilado contiene ambos componentes, esta
corresponde a la fase liquida y es más rica en benceno.
6) ¿Cuál es la composición de cada una de las fases presentes en los
siguientes casos? Válgase de la figura 2.
Composición de
A (% peso)
Temperatura (ºC) Composición
leída de la figura
2
20 116 80
40 124 60
75 137 25
7) ¿Cuál sería la masa del componente A en cada una de las fases si se
alimenta al sistema 120Kg de A con una composición del 60% peso y el
sistema opera a una temperatura de 130ºC?Válgase de la figura 2 y
regla de la palanca.

12
Mt =
𝑀𝑎
𝑍𝑎
=
120
0.4
= 300𝑘𝑔
Del diagrama pueden leerse:
Ya= 0.525; Xa= 0.37; Za= 0.4
𝑀𝑙
𝑀𝑡
=
𝑌𝑎−𝑍𝑎
𝑌𝑎−𝑋𝑎
->
𝑀𝑙
300
=
0.525−0.4
0.525−0.37
-> 𝑀𝑙 =
0.525−0.4
0.525−0.37
(300) -> Ml = 241.9355
De manerasimilarpuede calcularseMva partir de:
Mv = Mt – Ml; Mv = 300 – 241.9355 -> Mv = 58.0645Kg

13
CONCLUSIONES
Tomando como análisis el comportamiento de los diagramas experimental
y teórico, se puede certificar que se hizo un buen uso los cálculos
obtenidos en la destilación del sistema acetona-cloroformo de la práctica
de laboratorio, ya que los datos no presenta mayor discrepancia entre los
valores experimentales y los teóricos
Teniendo en cuenta como base teórica el punto azeotropo del diagrama
teórico, se puede decir que el diagrama experimental del destilado presenta
un margen de error un poco alejado, ya que el experimento se realizó con
prisa y no se dejó que el destilado se completara totalmente
Error entre puntos azeotropos (temperatura, °C):
Error =
64 .5−55.5
64.5
= 0.1395 o 13.95%

14
BIBLIOGRAFÍA
- Ricardo Kobain (publicado por),” Azeotropía”, 30 de octubre/2010,
es.scribd.com, http://es.scribd.com/doc/38456381/azeotropia
- Castellan, Gilbert W., “Fisicoquímica”, 2da edición, Addison-Wesley
Iberoamericana, México, D. F., 1995.
- Smith, J.M.; Van Ness, H.C. y Abbott, M.M., “Introducción a la
termodinámica en Ingeniería Química”, 7ma edición., McGraw Hill;
México, 2007
- Gordon M. Barrow, “Química física volumen 1”

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