Universidad Nacional Autónoma de México

Integrantes:

Alan Giovani Miranda Estrada

Teresa Irene Marin Olicon

José Palomares

EQUILIBRIO ENTRE FASES

Interpretar el diagrama de fases de una

sustancia pura, construida a partir de

datos de presión y temperatura

obtenidos a través de diferentes

métodos. Además de poder graficar el

punto triple del ciclohexano.

OBJETIVO

Regla de las fases de Gibbs

Esta regla relaciona para un sistema el número de

componentes “C”, el número de fases ”F” y los grados de libertad

“L” (al menos en nuestro sistema solo hay un

componente)

En su formula L= C –F + 2

COMPONENTE: número de especies químicas presentes en un sistema y que

se pueden diferenciar a través

de su estructura.

FASE: porción homogénea

del sistema físicamente

distinguible y mecánicamente

separable.

GRADOS DE LIBERTAD:

cantidad de variables que

pueden cambiarse en forma

independiente sin perturbar la

cantidad de fases

Ecuación de Clausius – Clapeyron

es una forma de caracterizar el cambio de fases para obtener una presión o temperatura mientras se realice un cambio de estos.Donde su fórmula general es :

R= 8.314 J/K molΔH= depende del equilibrio entre fases

In(P2/P1) = -(∆H/R)(1/T2 – 1/T1)

PUNTO TRIPLE

Representa las condiciones de presión y temperatura a las cuales coexisten en el mismo ambiente las tres fases de un componente.

DATOS ADICIONALES

• Temperatura necesaria para que ocurra el cambio de estado sólido al líquido en una sustanciatemperatura de fusión

• Temperatura necesaria para que ocurra el cambio de líquido a gas.

temperatura de ebullición

• es la temperatura límite por encima de la cual un gas no puede ser licuado por compresión. Por encima de esta temperatura no es posible condensar un gas aumentando la presión.

temperatura crítica

presión crítica

entalpía de fusión

entalpía de vaporización

• La presión mínima requerida para licuar un gas a su temperatura crítica.

• es la cantidad de energía necesaria para hacer que un mol de un elemento que se encuentre en su punto de fusión pase del estado sólido al líquido, a presión constante.

• es la cantidad de energía necesaria para que la unidad de masa (kilogramo, mol, etc.) de una sustancia que se encuentre en equilibrio con su propio vapor a una presión de una atmósfera.

CICLOHEXANO

TOXICIDAD:Es un compuesto liquido incoloro el cual puede irritar la piel al

contacto, al inhalarse puede producir mareos y puede irritar las fosas nasales. Si se ingiere se debe inducir el vomito ya que puede

producir dolores estomacales. Este compuesto es muy inflamable y debe ser manejado con guantes y en espacios ventilados; además este compuesto es muy toxico ambientalmente por lo que no se

puede tirar a la tarja.

Temperatura de fusión normal 6.45 °C (279.6 (K)

Temperatura de ebullición normal 80.7°C(353.85K)

Temperatura critica 280.49 K

Presión critica 40.2 atm

ΔHf 2662.6 J/mol

ΔHv 33000 J/mol

Densidad del liquido 0.778 g/ml

Densidad del solido 1.59 g/ml

Desarrollo experimentalEquilibrio Sólido-Líquido

En un tubo de ensaye se colocó el ciclohexano , se

cerro con un tapón y se coloco un termómetro.

Se lleno un vaso de precipitado con agua y hielo.

Se introdujo el tubo de ensaye que contenía el ciclohexano

dentro del vaso de precipitado durante unos minutos.

Al momento en que el ciclohexano cambio de fase (sólido) se retiro del vaso.

Se observo hasta que regreso a su estado liquido, con lo cual se obtuvo su temperatura de

fusión.

Se realizaron los cálculos correspondientes.

EQUILIBRIO LIQUIDO-VAPOR

En el equilibrio liquido-vapor se

utiliza la ecuación de Clausius-Clapeyron

Ejemplo: 1/T2= (((In P2/P1))/-(ΔHvap/R)) + 1/T1

Donde P2=100 mmHg, P1=579.79mmHg, T1= 342.15 KT2= 1/(((In 100/579.79)/-(33000/8.314)) + 1/342.15) = 297.13 K

Como se busca obtener T2 se sustituye de la ecuación para dar:

1/T2= (((In P2/P1))/-(ΔHvap/R)) + 1/T1

ΔHvap = 33000 J/mol

Equilibrio Liquido-vapor

Para el equilibrio solido-liquido se utilizo la ecuación de Clausius-Clapeyron

donde

Se despeja de la ecuación, la

temperatura para darnos la forma:

T2= 1/(((In P2/P1))/-(ΔHsub/R)) + 1/T1

Ejemplo: 1/T2= (((In P2/P1)/-(ΔHsub/R)) + 1/T1)

Domde P1= 39.97mmHg, T1= 279.95 KP2= 35mmHg

T2= 1/(((In 35/39.97)/-(35662.6/8.314)) + (1/279.9))=277.54 K

ΔHsub=ΔHf+ΔHv = 2662.6+33000 = 35662.6 J/mol

Equilibrio Solido-Liquido

En el equilibrio solido-Liquido se utiliza la ecuación de Clapeyron

Ecuacion Clapeyron

dP/dT = ΔH/TΔV

Seintegra

P2-P1=ΔHf/ΔVf

(InT2/T1)

Vliquido= PMciclohexano/ Ɗliquido= 107.96 mlVsolido= PMciclohexano/ Ɗsolido= 52.83 ml

ΔVf = Vliquido + Vsolido = 160.79 ml

Ejemplo. P2-P1=(ΔHf/ΔVf)(InT2/T1)Donde despejamos T2 = e((ΔVfus/ ΔHf)(P2-P1))T1

Para P1 = 39.79mmHg T1= 279.95K P2=100mmHgT2= e((ΔVfus/ ΔHf)(P2-P1)) T2 = (e ((160.79/ 2662.6)(100 – 39.79))) *279.95

DATOS ELEGIDO

• Ɗsolido= 1.59 g/ml

• Ɗliquido= .778 g/ml

• PMciclohexano=84 g/mol

ΔHf= 2662.6 J/mol

Tabla de datos equilibrio proceso P(mmHg) T (°C) T (K)

Datos experimentales

S-L Punto de fusión

579.79 5.6 278.75

L-V Punto de ebullición

579.79 69 342.15

S-L-V Punto triple 39.79 6.8 279.95

Datos teóricos

S-L (ΔHf=

2662.6 Jmol)

Punto de fusión normal

760 6.45 279.6

L-V (ΔHvap=

33000 Jmol)

Punto de ebullición

normal 760 80.7 353.85

Condiciones

criticas 305.52 280.85 554

Esta es la tabla de los datos teóricos y

experimentales donde se encuentra el punto triple del cual deben de colindar todas las líneas de la grafica

Resultados Prácticos

S-L S-V L-V P(mmHg) T(K) P(mmHg) T(K) P(mmHg) T(K)

39.79 279.95 6 249.11 39.97 279.95 100 280.29 11 258.20 100 297.13 250 281.17 15 263.11 250 319.07 300 281.46 17 265.15 300 323.76 475 282.48 20 267.84 500 337.83

579.79 283.09 24 270.93 579.79 342.15 605 283.24 27 272.96 600 343.16 700 283.80 30 274.80 700 347.79 760 284.15 35 277.54 800 351.91 800 284.39 39.97 279.95 760 353.85

S L

V

Análisis de resultados

Con nuestra formula de la

regla de Gibbs:

L=C-F+2

Punto Triple

Para cada area existe un componenete y una sola

fase

L= 1-1+2= 2

Para el punto triple existe un componente y

las 3 fases

L= 1-3+2= 0

Para cada una de las tres lineas existe un

componente y 2 fases en ellas

L= 1-2+2= 1

Área Líneas

conclusiones

Alan Giovani Miranda Estrada

Se pudo notar que para cada compuesto solo tiene un punto critico

que depende de la temperatura y presión además de que de igual

manera existen tres puntos donde se esta presente el liquido-solido,

solido-vapor, vapor-liquido el cual se puede dar a diferentes temperaturas

pero a una misma presión y lasa fases solidas y liquidas se dan a diferentes

presiones con diferentes temperaturas.

Teresa Irene Marín Olicon

En esta práctica fue posible elaborar el diagrama de fases del ciclohexano a partir de la ecuación de

clausius –clapeyron y la de clapeyron, con esto fue

posible ver cómo se comporta físicamente esta

sustancia a diferentes valores de temperatura y presión, al igual que se

pudo observar el equilibrio que existe entre las tres fases que es lo que se

conoce como punto triple

JOSE PALOMARES P.

EN ESTA PRACTICA EMPLEAMOS EL

CICLOHEXANO EL CUAL SE ENCONTRABA SOMETIDO A PRESION Y TEMPERATURA

PARA PODER OBSERVAR LOS EQUILIBRIOS ENTRE SUS FASES Y CON ELLO PODER OBTENER

EL DIAGRAMA DE FASES CORRESPONDIENTE, ESTE SE DIVIDE EN TRES REGIONES Y CADA UNA REPRESENTA SUNA FASE PURA, LAS LINEAS NOS

INDICAN LAS CONDICIONES EN LAS QUE LAS FASES INVOLUCRADAS SE

ENCUENTRAN EN EQUILIBRIO Y UN ASPECTO IMPORTANTE ES

EL PUNTO EN EL QUE SE INTERSECTAN ESTAS LINEAS ( PUNTO TRIPLE) EL CUAL ES

LA UNICA CONDICION EN QUE PODEMOS ENCONTRAR EL

EQUILIBRIO ENTRE LAS TRES FASES.