LU08LFQ II -C(LU:Lunes, 08:ocho horas, LFQII:L Lab. de Fisicoqumica II-C:grupo)
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Per, decana de Amrica)Facultad de Qumica e Ing. qumicaDepartamento Acadmico de Fisicoqumica
LABORATORIO DE FISIQUIMICA IITemaEquilibrio liquido-vapor
ProfesorYarango Rojas , Alejandro
AlumnosMorn Cahuana, Alan R. Crdenas Medina ,RicardoHuertas Bentez, Cesar
FECHA DE REALIZADO18 - 05 - 15
FECHA DE ENTREGA15 - 05 - 15
Ciudad Universitaria
INTRODUCION
La estimacin del Equilibrio Lquido-Vaporen mezclas es unode los aspectos de inters para la ingeniera qumica, ya que aporta informacin importante para el diseo de equipos de separacin y especialmente de destilacin. La destilacin es una de las operaciones de separacin ms utilizada en la industria qumica, tanto en el acondicionamiento previo de las materias primas como en la separacin de los productos. El requerimiento bsico para separar los componentes de una mezcla lquida por destilacin es que la composicin del vapor sea diferentede la composicin del lquido del cual se forma, esto es lo que sucede en las mezclas azeotrpicas. Las cuales se definen como mezclas de dos componentes las cuales hierven a temperaturas ms altas o ms bajas que sus respectivos puntos de ebullicin. Los conceptos y propiedades, entendidas como ventajas, de la destilacin fraccionada y mezcla azeotrpica son empleados en la industria del petrleo y del etanol en las que son muy comunes el empleo de la columnas de Fraccionamiento. Tambin es empleado el criterio de mezcla azeotrpica en la sntesis de esteres en qumica orgnica, donde se forma un azetropo de tres componentes, permitiendo as la obtencin del ster por destilacin.
RESUMEN
Esta prctica tiene como objetivo graficar temperatura-composicin y X-Y para una mezcla liquida de dos componentes, para asi poder determinar la temperatura y composicin de la mezcla azeotropica.Las condiciones delaboratorio ala cualse trabajaron fueron: Presin de 756mmHg, Temperatura 24C y Humedad Relativa 92%.Unazetropo(o mezcla azeotrpica) es una mezclalquidade dos o mscompuestos qumicosque hierven a temperatura constante y que se comportan como si estuviesen formadas por un solo componente.Para determinar la composicin azeotrpicase determinhaciendo el diagrama composicin Molar del componente ms voltil en el vapor VS.Composicin del componente ms voltil en el lquido. Ypara determinar la temperatura de ebullicinde la mezcla azeotrpica se obtuvo al graficar Temperatura de ebullicin vs.Composicin (AB) en el residuo y destilado.A partir de la grfica N2 sedetermin que la composicin del 1-propanol en la mezcla azeotrpica fue de 35%, dando como error: 18.98%; ytambin se hall latemperatura del azetropo la cual fue de 81C, dando como error: 8.06%.De la prctica realizada se concluye que esposible analizar el equilibrio liquido-vapor para un sistema binario porque de acuerdo a la regla de Gibbs, solo senecesitan especificar dos variables para definir el sistema (Temperatura y composicin de un componente).Se recomienda esperar que la temperatura de ebullicin de la mezcla se mantenga constantepara determinar su punto de ebullicin.
PRINCIPIOSTERICOS
LEYDERAOULT:LaLeydeRaoultestablecequelarelacinentrelapresindevapordecadacomponenteenuna solucin idealesdependientedelapresindevapordecadacomponenteindividualyde lafraccin molardecadacomponenteenlasolucin,esdecir:0Ax Xa y tambin para 0B x XbDnde: Pi0: es la presin de vapor del componente puro.SiseintroduceunamezcladeAyBenunrecipienteenelquesehahechoelvacoyenelquese mantieneunatemperaturaconstante,sevaporizarnAyBhastaalcanzarunestadodeequilibrio enel que la presin reinante ser la presin total de vapor de la mezcla P, que de acuerdo con la ley de Raoult, tendr el vapor: P = PA+PB= PA0 x XA + PB0 x XB
SOLUCIONESREALES:
SonaquellassolucionesquenoseajustanalaLeydeRaoult,yquepresentandesviacinpositivaonegativadelaley,debidoalasfuerzasdeinteraccinintermoleculardeatraccinorepulsinentre loscomponentesycomoconsecuenciadeellonocumplenconlapropiedaddeaditivitadesus volmenes.
MEZCLAAZEOTRPICA:Sonaquellassolucionesreales,cuyacaractersticaesquehiervenaunatemperaturamsaltao ms bajarespectoalatemperaturadeebullicindecadaunodesuscomponentes.Dichodeotra manera,esunamezcladedoscomponentesquehiervencomosifueseunasustanciapura,conun puntodeebullicinconstanteyoriginandounvapordeigualcomposicinquelamezclalquidade partida.Esevidente,queparaestasmezclasnopuedeconseguirseningunaseparacinmedianteelempleodeladestilacin.
DETALLESEXPERIMENTALES1. MATERIALESYREACTIVOS:Materiales:Equipoespecialparapuntosdeebullicin,termmetrodedcimas,mecherodealcohol,refractmetro,tubos contaponesdecorchoypipetas.Reactivos:1-propanol(A),aguadestilada(B)yacetonacomercial.
PROCEDIMIENTODeterminacindeterminacinde lospuntosde ebullicin Instalamoselequipopara destilar(balnde125ml,refrigerantedereflujoyun separadorpararetirareldestilado).Adicionamos20mlde1-propanol(B)enelbaln,luego introducimoseltermmetrodemodoqueelbulboqueda aproximadamenteenlamitaddellquidocontenidoenel baln,calentamoshastaalcanzarelpuntodeebulliciny tomamoslecturadelatemperatura; inmediatamente extrajimos1mldeldestilado;dejamosenfriarconunbao deaguafrayluegoretiramosaproximadamente1mldel componenteAdelbaln(estelquidoeselresiduo).As mismoaadimoscadaincrementodeagua(A)deacuerdo alatabla:repetimostodoelprocedimiento,esdecirparacadaincremento:calentamos,puntosdeebullicindelsistema tomamoslecturadelpuntodeebullicin,retiramos1mldedestilado,enfriamosyextrajimos1ml de residuo.Porotroladorealizamosunprocedimientoparecido;estavezcon20mldeagua(B):calentamos, determinamospuntodeebullicin,retiramos1mldedestilado,enfriamosyextrajimos1ml de residuo.Ladiferenciaestuvoenqueparacadaincrementode1- propanolsegnlatabla2.1,serealiz siemprecon20mldeagua(B)ysurespectivoincremento;lavandotodoelequipoparacada incremento.
DeterminacindelacomposicindelasmezclasSeprepar3mldemezclasentuboscontapndecorchosegnlatabla2.3ytomandolecturade temperatura deaguay1 -propanolpuros;yacontinuacinmedimoselndicederefraccindecadamezcla.Finalmentemedimosndicesderefraccinparalosdestiladosyresiduosobtenidosanteriormente.
TABULACINDEDATOSYRESULTADOS
TABLAN1:CondicionesdelaboratorioP(mmhg)T(C)%H.R.
75624
TABLAN2:DatosexperimentalesTabla2.1:Para20mLdeaguaconincrementosde1-propanol
Numero de incrementoVolume de 1-propanol (ml)T ebullicion (C)n(indice de refraccion)
DestitladoResiduo
11.0971.35391.3341
23.093.91.37201.3398
35.091.31.35121.3697
48.089.41.35971.3743
59.088.91.36631.3748
610.088.71.37071.3753
Tabla2.2:Para20mLde1-propanolconincrementosdeagua
Tabla2.3:Datosparalasmezclas
Vol B (mL)Vol A (mL)n
301.3860
2.90.11.3852
2.80.21.3845
2.50.5 1.3810
2.10.91.3775
1.71-31.3705
1.41.61.3650
1.021.3580
0.52.51.3480
031.3330
Numero de incrementoVolume de agua (ml)T ebullicion (C)n(indice de refraccion)
DetistladoResiduo
10.496.71.38321.3828
20.493.71.38311.3828
30.490.61.38151.387
40.589.71.38081.3823
50.589.31.37921.3808
60.588.81.37871.3640
70.588.41.37811.3485
TABLAN3:DatostericosTabla3.1:Datostericosparaelaguay el1-propanolComponenteDensidad a 25C (g/mL)T ebullicion (T)PM(g/mol)n (indice de refraccion)
Agua 0.9977210018.0151.3334
1-propanol0.8034097.260.0951.383
Tabla3.2:Datostericosparaelazetropo
T de ebullicion (TC)88.1C
% peso de 1-propanol43.2%
()PerrysChemicalEngineersHandbook8ThEdition.DonW.Green,RobertH.Perry
TABLAN4:Resultadosyporcentajedeerror
Tabla4.1:ndicesdeRefraccindeloslquidospurosComponenteTeb(teorico)Teb(exper.)%error
Agua1.332621.33340.0585
1-propanol1.3831.38460.115
Tabla4.2:Temperaturasdeebullicindelos lquidospuros
ComponenteTeb (teorico)Teb(exp.)%error
Agua100991%
1-propanol97.2961.2346%
Tabla4.3:DatosdelamezclaazeotrpicaAzeotropicoV.teoricoV.expe.%error
Agua88.1C
1-propanol43.2%
TablaN5:Datosparagrficas
Tabla5.1:DatosparalaGrfica: ndicedeRefraccinvs%molardel1-propanol
Eje yEje x
Indice de refractionComposicion molar del 1-propanol
1.3860100%
1.385587.54%
1.384577.24%
1.381054.79%
1.377536.13%
1.370524.07%
1.365017.5%
1.358010.81%
1.34804.62%
1.33300.00%
Tabla5.3:DatosparalaGrfica:DiagramaTemperaturavsComposicindelSistemaAB
%X1-propanol
Teb(C)DestiladoResiduo
977.211.536
93.929.682.3398
91.35.8424.8
89.411.3535.52
88.919.0136.94
88.726.8138.41
De agua con incremento de 1-propanol
%X1-propanol
Teb(C)DestiladoResiduo
96.771.273.47
93.770.6569.01
90.662.3595.82
89.759.0366.37
89.352.0959.03
88.850.1015.88
88.447.84.13
1-propanol con incremento de agua
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