Practica 9

PRACTICA 9 LIQUIDOS PARCIALMENTE MISCIBLES. SISTEMA FENOL-AGUA

I.

OBJETIVO

Determinar la curva de la solubilidad de este sistema en función a la temperatura II.

MATERIAL Y REACTIVOS

Material 1 Agitador de alambre 1 sujetador de tubos de ensayo 1 Hornilla eléctrica 1 Pinza para bureta 1 Soporte universal 1 Termómetro 7 tubos de ensayo 1 vaso de precipitados de 1 litro Reactivos Agua Fenol

III.

RESULTADOS FINALES

GRÁFICA

%-T 345

Temperatura

340 335 330 325 320 315 310 0

10

20

30

40

50

60

70

80

composición en porcentaje

En la gráfica se puede observar claramente la separación entre la formación de las dos fases y de una sola fase separadas por la línea parabólica tenemos fuera de la parábola una sola fase y los puntos dentro la parábola son el de las 2 fases

IV.

FUNDAMENTO TEÓRICO

Con base en la regla de las fases de Gibbs: F= C-P+2, se analizará el comportamiento del sistema Fenol-Agua. Para este sistema binario, con C= 2, la regla de las fases indica que el número de grados de libertad será F=4-P, a temperaturas y presiones altas que solo estén presentes las fases líquidas. Se considerarán líquidos parcialmente miscibles, es decir, líquidos que no se mezclan en todas las proporciones a todas las temperaturas. Par realizar este estudio supongamos tener un muestra a una determinada temperatura, a la que se añade una pequeña cantidad de “B” que se disuelve completamente y el sistema binario sigue siendo de una sola fase. Al agregar más “B”, llega un momento en que ya no se disuelve. Ahora la muestra consiste de dos fases, siendo la primera una disolución de A saturada en “B”, y la otra una disolución de “B” saturada en “A”. En la figura siguiente, la aparición de dos fases a la composición “a” se indica por la división en dos de las líneas horizontales. Al agregar más “B”, “A” se disuelve ligeramente en él, lo que implica que la fase rica

en “B” crece a expensas de la otra. Se alcanza una etapa en que hay tanto “B” presente que puede disolver todo el “A”, y el sistema vuelve a ser de una sola fase. Esto se indica en la figura, por la fusión de la línea doble a la composición “a”. La adición de más “B” simplemente diluye la disolución que seguirá de una sola fase.

La temperatura del sistema afecta a las composiciones al las que ocurre la separación y la coalescencia de las fases. En el caso del hexano y el nitrobenceno la elevación de la temperatura aumenta su miscibilidad. La separación de fases no se produce hasta que haya más B presente en A, y a medida que se necesita menos B para absorber todo el A, la fase única se encuentra antes. Por tanto, el sistema de dos fases es menos extenso, como se ve en las líneas correspondientes las temperaturas más altas en la figura. Puede construirse el diagrama de fases completo repitiendo las observaciones a diferentes temperaturas y dibujando el contorno de la región de dos fases. Por encima de la temperatura de cosolubilidad, la separación de fases no tiene lugar, cualquiera sea la composición. Como se presenta un límite superior para las temperaturas a las que se presentan dos fases, se denomina temperatura de Cosulubilidad Superior o Temperatura crítica Superior de disolución. Este comportamiento también se presenta en el sistema fenol-agua que se estudia en esta práctica. En estas regiones debajo de la cuyrva se presenta dos fases, por lo tanto, 2 grados de libertad. En la región por encima de la curva se tiene una fase y 3 grados de libertad.

V.

PROCEDIMIENTO EXPERIENCIAL

Para el procedimiento experimental se prepararon soluciones acuosas de fenol al 10,20, 30,40,50,60 y 70% en peso, con una masa total de 5g. estas soluciones se pusieron en los tubos en los tubos de ensayo, identificamos cada tubo para no equivocarse en el momento de tomar los datos por tal motivo con la ayuda de un marcador los enumeramos del 1 al 7 después los colocamos en el sujetador de los tubos de ensayo, comenzando por el tubo 1 uno a uno introducimos cada tubo a un baño maría, primero esperamos a que el tubo alcance una temperatura la mezcla de agua y fenol se homogénea se cristalizará, una vez ocurrido dicho suceso esperamos que la temperatura baja hasta que en la parte inferior del tubo aparezcan unas manchas como nubes que nos indicaban que ese era la temperatura buscada el paso de un liquido de de dos fases a una de una sola fase, por lo tanto anotamos la temperatura encontrada, hay que recalcar que para ver el comportamiento de la sustancia se debe agitar con mucho cuidando para observar se enturbia o no. Repetimos le mismo procedimiento para cada uno del os tubos.

VI.

DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS

Masa de Masa de fenol (g) agua (g) 0,5 4,5 1 4 1,5 3,5 2 3 2,5 2,5 3 2 3,5 1,5

T (ºC) 39,8 58,8 66,74 69,34 64,5 53,86 37,03

COMPOSICION TEMPERATURA (%) (ºK) 10 312,8 20 331,8 30 339,74 40 342,34 50 337,5 60 326,86 70 310,03

GRÁFICA

%-T 345

Temperatura

340 335 330 325 320 315 310 0

20

40

60

80

composición en porcentaje

En la gráfica se puede observar claramente la separación entre la formación de las dos fases y de una sola fase separadas por la línea parabólica tenemos fuera de la parábola una sola fase y los puntos dentro la parábola son el de las 2 fases

VII.

CONCLUCIONES

Las conclusiones tornan en base de la grafica realizada que demuestra que el laboratorio llevado a cabo pudo demostrar el objetivo planteado que era marcar las temperaturas o puntos de temperaturas en las cuales existe un formación de dos fases en función a la temperatura que como siempre la tomamos en grados Kelvin. En la práctica es interesante observar el comportamiento de dichas sustancias que en determinado momento se separan. En resumen podríamos mencionar que si la temperatura se mantiene constante, el sistema constituido por dos fases líquidas tiene una presión de vapor definida, y el agregado de uno de los componentes modificará solamente las cantidades relativas de las fases líquidas presentes. Cuando la temperatura cambia, la composición de las dos soluciones también lo hace, y este hecho dará lugar a la obtención de dos curvas de solubilidad, una mostrando la solubilidad del componente 1 en el 2 y la otra del 2 en el 1. Dado que la formación de las soluciones está acompañada con cambios térmicos, la solubilidad puede aumentar o disminuir con el incremento de la temperatura. Las dos soluciones que a una temperatura dada coexisten en equilibrio, se denominan soluciones conjugadas.

BIBLIOGRAFÍA GUÍA DE LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA CORONEL, Rodríguez Leonardo QUIMICA GENERAL