UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN

EQUILIBRIO QUIMICO

REPORTE EXPERIMENTAL

EQUILIBRIO LÍQUIDO-VAPOR DE UN COMPONENTE PURO

Equipo 4

Aguilera Martínez Luis Erasmo Romero Sánchez SalvadorTorres Muñoz José Marcos

Ingeniería química

2201- A

Semestre 2014 – 2

OBJETIVOS

1. Determinar la presión de vapor, aplicando la ecuación del gas ideal.

2. Aplicar la ecuación de Clausius-Clapeyron al equilibrio liq-vap.

3. Determinar las ecuaciones de Antoine para el equilibrio liquido-vapor.

INTRODUCCION

Muchas de las operaciones industriales como por ejemplo, la extracción, la absorción, la destilación o la adsorción relacionan varias fases coexistiendo en equilibrio. El equilibrio es una condición estática en la que no ocurren cambios en las propiedades macroscópicas de un sistema con el tiempo; esto implica un balance de todos los potenciales que podrían causar un cambio. El equilibrio de fases hace referencia a la ausencia de cualquier transferencia neta de una o más especies químicas de una fase a otra en un sistema multifásico.

Un equilibrio de fases se da cuando los potenciales químicos de los componentes en cada fase son iguales.

Las moléculas de un líquido no se encuentran fijas a una retícula. Aunque carecen de la libertad total de movimiento de las moléculas gaseosas, están en continuo movimiento. Como los líquidos son más densos que los gases, la velocidad de colisión entre las moléculas es mucho mayor en la fase liquida que en la fase gaseosa.

Cuando las moléculas de un líquido tienen suficiente energía para escapar de la superficie, sucede un cambio de fase. La evaporización o vaporización es el proceso en el cual un líquido se transforma en un gas. Cuando mayor es la temperatura, mayor es la energía cinética y, por tanto, más moléculas dejan la fase liquida.

Para describir estos sistemas multicomponentes se deben incluir los efectos de la composición. Una magnitud molar parcial siempre se obtiene por derivación de una propiedad extensiva con respecto al número de moles de uno de los componentes y manteniendo constante la presión, temperatura y el número de moles de todos los otros componentes.

PROCEDIMIENTO

1. Lo primero que realicé fue introducir una probeta de forma inversa en un vaso de precipitados de 2L, llenado previamente con agua, de modo que la probeta conservara una muestra de entre 4 a 4.5 mL de aire. Utilicé las pinzas con nuez para fijar la probeta dentro del vaso.

2. Coloqué un termómetro de precisión dentro del vaso de precipitados, el bulbo del termómetro lo coloqué al nivel de la burbuja de aire con la ayuda de unas pinzas con nuez para mantenerlo fijo.

3. Agregué hielo al vaso de precipitados hasta que la temperatura del agua contenida en el vaso estuviera por debajo de los 3°C.

4. Tomé la primera medición del volumen del aire dentro de la probeta cuando la temperatura del agua estaba por debajo de los 3°C.

5. Calenté el agua con una parrilla y un agitador magnético, cuando la temperatura llegó a 30°C volví a anotar el volumen del aire dentro de la probeta.

6. Seguí calentando el agua hasta llegar a 75°C, conforme se siguió calentando el agua, anoté las variaciones del volumen, de tal manera que, para cada variación de 0.2 mL anoté su temperatura correspondiente.

7. Reporte los resultados más congruentes.

RESULTADOS

Datos experimentales de Temperatura (ºC ) y volúmenes (mL)

P=580 mmHg. (0.7632 atm)

Dato 1 2 3 4 5 6 7 9 9 10 11 12T/ºC 1.5 30 36.3 44.8 51.5 56.4 61 63.6 66 70 71.5 72.6V/mL 4.2 4.8 5 5.4 5.8 6.2 6.8 7.2 7.6 8.6 9.2 9.6

1. La presión en el lugar donde se realizó el experimento es de 580 mmHg (0.76332 atm)

2. Para el cálculo del número de moles se toma al aire como gas ideal tomando 1.5ºC y 4.2 mL suponiendo que el vapor del vapor del agua es despreciable.

PVRT

=n

Sustituyendo:

(0.7632atm )(0.0042L)

(0.08206atm Lmol ºK

)(274.65K )=1.42 x10−4mol

3. Para la presión parcial del aire se considera como gas ideal por lo tanto

Pi=n RTV

Para la primera medición se considera que no hay vapor de agua por lo cual Paire=580mmHg y Pagua=0

Sustituyendo para la segunda medición. T= 30º C y 4.8 mL, los valores se transforman a unidades de nuestra R

Pi=(1.42 x10−4mol )(0.08206

atm Lmol ºK

)(303.15k )

0.0048 L=0.7359atm

Para la presión de vapor de agua, ya que en a burbuja hay una presión igual a la del ambiente y el aire ejerce una presión menor se obtiene la siguiente expresión.

Pagua=Ptotal−Paire

Sustituyendo

Pagua=0.7632atm−0.7359atm=0.0279 atm

Se realiza lo mismo para cada intervalo de temperatura.

T /ºc T / K V / mL V/ L P- aire p- agua1.5 274.65 4.2 0.0042 0.7632 030 303.15 4.8 0.0048 0.7359 0.0273

36.3 309.45 5 0.005 0.7212 0.042044.8 317.95 5.4 0.0054 0.6861 0.077151.5 324.65 5.8 0.0058 0.6522 0.111056.4 329.55 6.2 0.0062 0.6194 0.143861 334.15 6.8 0.0068 0.5726 0.1906

63.6 336.75 7.2 0.0072 0.5450 0.218266 339.15 7.6 0.0076 0.5200 0.243270 343.15 8.6 0.0086 0.4649 0.2983

71.5 344.65 9.2 0.0092 0.4365 0.326772.6 345.75 9.6 0.0096 0.4197 0.3435

250.00 260.00 270.00 280.00 290.00 300.00 310.00 320.00 330.00 340.00 350.000.0000

0.0500

0.1000

0.1500

0.2000

0.2500

0.3000

0.3500

0.4000

Valores Y

Valores Y