informe EQUILIBRIO LÍQUIDO

EQUILIBRIO LÍQUIDO- LÍQUIDO DEL SISTEMA TERNARIO AGUA-ETANOL-CLOROFORMO Jhon Alexander Hurtado, Jorge Aguilar Laboratorio de fisicoquímica (sección 2) – Facultad ciencias exactas y naturales Universidad de caldas Introducción Esta práctica tuvo como objetivo principal la construcción del diagrama de equilibrio líquido-líquido del sistema ternario cloroformo – etanol -agua, a temperatura y presión constante, a partir de datos experimentales. Para ello, se mezclaron cantidades conocidas de dos componentes miscibles entre sí.

Palabras clave: diagrama, equilibrio, líquido, sistema ternario Introducción La representación más simple de un sistema ternario a presión y temperatura constantes, es mediante un diagrama triangular, donde los dos disolventes implicados son inmiscibles o parcialmente miscibles entre sí.

Estos diagramas presentan una curva de equilibrio que delimita el campo de existencia de los sistemas heterogéneos, conocida como curva binodal. Las mezclas cuya composición se encuentra dentro de la curva binodal, se separan en dos fases líquidas; estas se encuentran unidas por una línea de reparto, cuyos extremos sobre la curva indican la concentración de cada fase. La relación entre fases se denomina coeficiente de reparto Materiales y Procedimiento Para la realización del laboratorio se utilizaron un beaker de 5º ml, dos erlenmeyer de 250 ml, dos embudo de tallo largo, pipeta de 10 y 1 ml, bureta de

25 ml, vaso lavador, dos pipeteadores y reactivos se usaron cloroformo, etanol y agua destilada. Se prepararon dos soluciones: la solución 1 tenía 20 ml de agua con 1 ml de cloroformo, la solución 2 contenía 20ml de cloroformo con 1ml de agua; se prepararon dos equipos de destilación, en los cuales el titulante fue etanol. Se tituló cada una de las soluciones con etanol hasta que desapareció la capa grasosa que hay en la solución 1 y hasta que existió claridad en la solución 2, se anotó el volumen gastado en la tabla de dato, los datos registrados fueron acumulativos. Se adiciono a la solución uno 1 ml de cloroformo y se tituló nuevamente con etanol y se registró el volumen gastado en la tabla 1, este procedimiento se realizó 14 veces, luego a la solución dos se le agregó 1 ml de agua y se tituló nuevamente con etanol también se registró el volumen gastado,

este procedimiento se realizó 14 veces, en total se realizaron 30 titulaciones. Los datos se registraron en la tabla 2 Tabla 1. Proporciones de cada componente del sistema volumen (ml)

agua

cloroformo

etanol

20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

8,4 5,8 3 2 1,5 1,8 1,1 1,5 1,48 1,48 1,3 1,5 1,3 1 1,2

Tabla 2 volumen (ml)

agua

cloroformo

etanol

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

11 4,5 3 2,5 2,3 1,7 1,6 1,5 1,5 1,5 1,3 0,8 1 1,2 1

Resultados y discusión En el sistema en estudio, el par de líquidos totalmente miscibles entre sí son el cloroformo y el etanol en cualquier proporción lo mismo ocurre para el agua y el etanol. Sin embargo, el agua solo son levemente solubles entre sí, por lo tanto una limitada solubilidad ocasiona que se formen dos líquidos. Al agregar el etanol este se disolverá y distribuirá en dos capas liquidas. Por lo tanto se formaran dos soluciones ternarias conjugadas en el equilibrio. Si la temperatura y la presión permanecen fijas en la región de dos fases solo queda un grado de libertad y ese se obtiene mediante la composición de una de las soluciones conjugadas. Debido a la solubilidad del etanol, en las dos capas, la línea de enlace que conecta a las soluciones conjugadas no es paralela a la base de cloroformo y agua este tipo de curva se llama binomial. Dicha curva es la mejor representación de los tres componentes coexistiendo en

equilibrio debido a la saturación de la mezcla, es decir, ya se han agregado las máximas cantidades de las sustancias que la componen. Tabla 3. Concentraciones másica de cada componente del sistema ternario correspondientes a la curva binodal del diagrama.

Solución 1 (tabla 3a) % en peso (+/- 0,1)

agua cloroformo 70,67 72,3 74,4 72,6 69,9 65,88 64,0 60,5 57,89 55,51 53,52 51,26 49,6 48,1 46,28

5,24 10,72 16,5 21,5 25,9 29,31 33,2 35,9 38,63 41,16 43,65 45,61 47,8 49,9 51,47

etanol 24,1 17,0 9,1 5,9 4,3 4,8 2,9 3,7 3,5 3,3 2,8 3,1 2,6 2,0 2,3

Solución 2 (tabla 3b) % en peso (+/- 0,1)

agua cloroformo etanol 2,53 5,7 8,5 11,2 13,7 16,20 18,4 20,6 22,57 24,46 26,37 28,36 29,9 31,4 32,99

74,92 83,99 84,5 83,1 81,2 80,08 78,1 76,3 74,38 72,56 71,10 70,10 68,2 66,5 65,23

22,6 10,3 6,9 5,7 5,1 3,7 3,4 3,1 3,1 3,0 2,5 1,5 1,9 2,2 1,8

Experimentalmente, se parte de los datos de volumen obtenidos (Tabla 1 y 2) para determinar la composición másica de cada componente, expresada en porcentaje peso-peso (%p/p), las cuales representaban un punto sobre la curva binodal. Dichas composiciones obtenidas experimentalmente se encuentran registradas en la Tabla 3a y 3b. Luego, se procedió a ubicar dichos puntos dentro del triángulo equilátero obteniéndose el diagrama del equilibrio líquido-líquido del sistema ternario cloroformo-etanol-agua Los errores asociados a los datos obtenidos experimentalmente, pueden haberse debido a que algunas buretas goteaban (no quedaban completamente cerradas), lo que ocasionaba deficiencias a la hora de tomar el verdadero valor de titulante gastado la agitación durante la titulación puede no haber sido constante o lo suficientemente vigorosa; la adición

de volúmenes de titulante puede haber sido mayor o menor a los necesarios para alcanzar el punto final, entre otros

Anexos Importancia del equilibrio liquidoliquido en la ingeniería ambiental. Homogenización de caudales La homogenización de caudales se realiza en los tratamientos de aguas residuales para tener caudales de tratamiento iguales y concentraciones de contaminantes mucho más homogéneas. Esta operación produce una mayor efectividad en los tratamientos posteriores. La homogenización de caudales puede realizarse en todo el caudal de agua que llegue a la planta de depuración (disposición en línea), o bien solo se homogeneiza el caudal que excede a la media diaria, añadiéndolo a la depuración cuando el caudal de agua residual que llega es menor que el de la media (disposición en derivación). En este caso el gasto de bombeo es mínimo pero las concentraciones de contaminantes no son tan uniformes. En aguas residuales de ciertos tipos de industrias es indispensable la homogeneización; puesto que los vertidos son puntuales y las aguas residuales homogenizadas serán de más fácil tratamiento que por separado. La ubicación de los homogeneizadores en una planta depende del tipo de planta que se tenga pero, de una forma general, podemos decir que se encuentran entre el desarenado y el tratamiento primario. En algunos casos puede ser interesante situarlos entre el tratamiento primario y el secundario.

Aplicaciones del sistema de equilibrio liquido-liquido Estudio del equilibrio liquido-liquido de benceno + (hexano, heptano y ciclo hexano) con el líquido ionico 1-etil3metilimidazolio etilsulfato a 308,15k

Conclusiones

 La tendencia obtenida por la curva binodal al representar los puntos obtenidos experimentalmente, concuerda con la esperada, según la teoría, al igual que para las líneas de reparto.

Referencias bibliográficas 

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Castellan, G. (1998) Fisicoquímica. 2da Edición. Editorial Pearson Educación. México. Pág. 358-361. Maron, S. y Prutton, C. (1999). Fundamentos de Fisicoquímica. 2da Edición, Editorial Limusa, México. Pág.: 383-389.

Referencias bibliográficas   

Castellan, G. (1998) Fisicoquímica. 2da Edición. Editorial Pearson Educación. México. Pág. 358-361. Maron, S. y Prutton, C. (1999). Fundamentos de Fisicoquímica. 2da Edición, Editorial Limusa, México. Pág.: 383-389. Levine, I. (2004) Fisicoquímica (Volumen 1). 5ta Edición. Editorial Mc Graw Hill. Madrid, España. 457-460