Mezcla Eutéctica
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LABORATORIO DE FISICOQUIMICA
Mezcla Eutéctica Objetivo General •
Conocer el equilibrio de fusión de un sistema de 2 líquidos totalmente miscibles con el método del Eutéctico simple,
Objetivos específcos Determinar la temperatura de fusión del sistema naftaleno – fenol. Determinar temperaturas en el proceso de enfriamiento del sistema y registrar. Construir la curva de enfriamiento temperatura tiempo para cada uno de las soluciones. Construir el diagrama de fases temperatura – composición es este sistema a partir del anlisis de las curvas de enfriamiento. Determinar el punto eutéctico de la grfica. !eali"ar el mane#o adecuado de los materiales en el respectivo laboratorio.
Fundamento teórico. Como se $a $ec$o en la prctica sistema fenol – agua. %as reglas de las fases de &ibbs establece que'
V =C − F + 2 (ara un sistema de dos componentes, el n)mero m*imo de grados de libertad es +. Este resultado nos indica que sería necesario construir una grfica de + dimensiones para $acer una representación completa de las condiciones de equilibrio -,( -,(,/ ,/ donde' i' Es la composición de uno de los componentes. En esta prctica se estudiar un sistema de fases condensadas. (ara este tipo de sistemas el efecto de la presión es mínima y a menos que esté interesado en fenómenos de presiones altas, se puede mantener la presión fi#a a 0 atm y e*aminar los efectos de temperatura y composición. 1dems en proceso de fusión la presión es constante. Con esta condición impuesta los grados de libertad disminuyen en una variable y las reglas de la fase se reduce a'
V =C − F + 1 En esta figura se muestra el diagrama de fases temperatura – composición a presión constante típico de un sistema de líquidos totalmente miscibles que forman eutéctico simple.
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te$peratura
% &'$p'si&i(n (ara poder construir un diagrama de este tipo se utili"an las curvas de enfriamiento de sistemas de diferentes composiciones.
Consideremos lo que sucede al enfriar un líquido puro 1/ para un sistema de componentes puro en la fase liquida $ay un grado de libertad, la temperatura y usando la ecuación anterior los grados de libertad son 30 siendo la temperatura la variable que describe el sistema tan puro para una pronta e*istencia de dos fases 45%6D5 – %6786D5/, C32 9 :3;, y por lo tanto la temperatura es constante. Cuando todo el sistema se convierte en solido la temperatura vuelve a variar el cambio en la pendiente se debe a la diferencia en la capacidad calorífica del líquido y el sólido. En la figura < representa la curva de enfriamiento de una me"cla simple, la solución líquido comien"a a enfriarse disminuyendo la temperatura a cierta velocidad. 1 cierta temperatura comien"a a separarse un sólido formado por alguno de los componentes puros. El congelamiento es un proceso e*otérmico y por eso la velocidad de enfriar disminuye, a medida que el estado sólido se separa, la composición del líquido se $ace ms rica en el otro componente y su temperatura de fusión disminuye. Cuando la solución alcan"a una cierta composición la composición eutéctica el sistema se congela como si se tratase de una sustancia pura y la temperatura se mantiene constante.
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:undamentación Consideremos el equilibrio solido puro – solución, como se ver ms adelante. %a condición de equilibrio requiere la igualdad de energías libres molares parciales de cada componente en cada fase
μ ASOL (T ,P , Xa ) = μ ASOL ( T ,P , ) Xn
(ara las soluciones liquidas ideales el potencial químico puede escribirse como'
μ ASOL (T ,P , Xa ) = μ A + RTln ( xa ) ∅
❑
∅
Donde'
❑
μ A = μ A × μQ
= por lo tanto ❑
❑
μ ASOL (T ,P , Xa ) = μ A × μQ + RTln ( xa ) !eordenando se tiene' ln ( xa )=
μ ASOL ( T , P ) − μ A μQ RT
Derivando con respecto a la temperatura
∂ ln ( xa ) −1 = × ∂T R
d ∆ fus·
G A ( T , P ) P
dT
=
∆ fus ( A ) 2
RT
Donde se $a utili"ado la ecuación de &ibbs – >elmont"
d
( )
∆G T −∆ H = 2 dT T
amos a integrar la siguiente ecuación'
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LABORATORIO DE FISICOQUIMICA x A ln ¿ ¿ d¿ xa
∫¿ 1
x A
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Materiales y Reactivos ítem ! " # $ % & ' ( ) !*
Material *as's de pre&ipitad's Tub's de ensa/' 0radia S'p'rte Universa Pin1as de $adera *idri' re'3 Esptua Cepi' 4'rnia e5&tri&a Ter$'&upa
aracterísticas
antidad
Capa&idad de +,, $L$ateria de vidri' Materia de vidri' Materia de psti&' Instru$ent' Meti&' Instru$ent' de $adera Materia de vidri' Materia $eti&' Materia de i$pie1a E6uip' ee&tr(ni&' E6uip' ee&tr(ni&'
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Rea&tiv's7 •
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1nali"ando el diagrama se tiene lo siguiente' %os puntos 1 y C corresponden a los puntos de fusión de los componentes puros. El punto E es el punto Eutéctico en el cual aparecen los cristales El punto *e es la composición Eutéctica %a línea Tf −−−− F =1 −V =1−1 + 1 V =1
T 1 < Tf −−−− F = 1 − V =1−1 + 1 V =1 T 1=Tf −−−− F =2− V =1− 2+ 1 V =0 c/ :uera de la "ona bifsica con :30 y C32 y a presión constante
V =C − F + 1 V =2 −1 + 1=¿ V = 2 (T , X ) d/ En la curva de separación Con :32 y C32 y a presión constante
V =C − F + 1 V =2 −2 + 1=¿ V = 1 (T ) e/ En el punto Eutéctico Con :3+ y C32 y a presión constante
V =C − F + 1 V =2 −3 + 1=¿ V =0
onclusiones 4e logro estudiar el equilibrio en el punto de fusión en donde la temperatura se mantiene constante y a esa temperatura se la llama temperatura de fusión el cual es registrado. 8na ve" encontrado la temperatura de fusión, se procedió al enfriamiento del sistema registrado las respectivas temperaturas. Como podemos observar en la parte de clculos se logro construir las curvas de enfriamiento la cual estas curvas tienen pendientes diferentes.
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LABORATORIO DE FISICOQUIMICA 4e llegó a construir el diagrama de fases para el sistema con los datos de temperatura de congelación y temperatura eutéctica en función a la composición en peso. 4e determinó el punto Eutéctico mediante grficas y se encontró los siguientes resultados.
Recomendaciones. 4e llegó a utili"ar los materiales de laboratorio correctamente. 4e recomienda reali"ar los clculos de las masas correctamente para obtener un error ba#o al reali"ar la grafica 4e recomienda no de#ar el vaso de precipitados con agua en una $ornilla eléctrica esta para evitar que el vaso se clise o se rompa. 1sí también mane#ar con cuidado los tubos de ensayo para evitar romperlos, debido a su fragilidad. (ara lavar los tubos de vidrio en esta prctica después o acabando el laboratorio, se debe $acer que se funda en bao maría para lavarlo con facilidad.
iblio9ra7ía. F libro de :isicoquímica , Castellan F guis de laboratorio – %aboratorio de :isicoquimica, 6ng. Gorge 1vendao %evit
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