PRACTICA Tres Componentes
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UMSA 206
QMC-
PRACTICA # 7
“SISTEMA LIQUIDO DE TRES COMPONENTES”
1.
OBJETIVO
1
Const Constru ruir ir en for forma ma ex expe peri rime menta ntall la cueva cueva bino binoda dall (o curv curvaa de de solu solubi bililida dad) d) y la lass líneas de unión para el sistema ternario: cloroformo, agua y ácido acético
!
"nte "nterp rpre reta tarr el diag diagra rama ma de de fases fases de de un sist sistem emaa tern ternar ario io,, apli aplica cand ndo o la regl reglaa de las las fases
2.
FUNDAMENTO TEORICO
#n un sistema en e$uilibrio e$uilibrio el potencial potencial $uímico de cada componente debe ser el mismo en cual$uier parte del sistema %i &ay varias fases presentes, el potencial $uímico de cada componente (sustancia) debe tener el mismo valor en cada fase, en la $ue se encuentre el componente #xisten sistemas de un componente y varios componentes, entre estos pueden existir una o varias fases %e puede &acer una generali'ació generali'ación n referente referente al nmero de fases $ue puede coexistir coexistir en un sistema llamada regla de las fases #sta regla fue deducida y demostrada por *illard +ibbs y está dada por la siguiente ecuación: -C./0!
(1)
onde: - +rados de 2ibertad (arian'a) / - 3mero de /ases en el sistema C - 3mero de Componentes 1
- 3me 3mero ro refe referi rido do a las las va vari riab able less de pres presió ión n y temp temper erat atur uraa
2a regla de las fases nos proporciona un adecuado control de ideas acerca de los e$uilibrios entre fases en sistema más complicados Página 1
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#n un sistema sistema lí$uido de tres componentes componentes (C - 4) de acuerdo a la regla de las fases la varian'a del sistema será:
-C./0!-45/0!-6./
(1)
%i se fi7an la presión y la temperatura la varian'a será:
-4./
(!)
e modo $ue el sistema tendrá como máximo dos grados de libertad, $ue representan a las variables de composición relacionadas mediante la siguiente ecuación:
81 0 8! 0 84 - 1 (4) #s decir, $ue si variamos dos de las tres variables de composición, automáticamente la la tercera es fi7ada %i existen ! fases lí$uidas el sistema el sistema será monovariante, es decir $ue si se llega a variar cual$uiera de las composiciones, las composiciones de las soluciones con7ugadas en el sistema $uedan automáticamente definidas por medio de una de las líneas de unión de las muc&as $ue existen en la 'ona bifásica Diagrama Triangular
9ara la representación gráfica de un sistema lí$uido de tres componentes es conveniente el empleo del diagrama riangular riangular e$uilátero como el $ue se muestra en la /ig 1 donde los vértices del triángulo representan a un componente puro
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Cada lado del triángulo se divide en 1;; partes, para así tener la composición centesimal, cual$uier punto del lado del triángulo representa una me'cla binaria - 9a
@
= A - 9b
@
= C - 9c
2os diagramas triangulares se utili'an como isotermas o diagramas a temperatura constante Si!"ma Ai$% A&!i% ' Cl%r%(%rm% ' Agua
#n este sistema se tienen los siguientes pares:
B! 5 CB4CB
son totalmente miscibles entre sí
CBCl4 5 CB4CB son totalmente miscibles entre sí CBCl4 5 B!
son parcialmente miscibles entre sí
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QMCAcido Acético 100%
E M R
Cloroformo
Agua 100%
#n la anterior figura se muestra el diagrama de fases para este sistema a temperatura ambiente y presión atmosférica
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Cuando se agrega agua al cloroformo se obtiene un sistema &omogéneo, siempre $ue la cantidad de agua no exceda la correspondiente al punto de saturación indicado por 8 #l agregado posterior de agua separa al sistema en dos fases %i la composición inicial del sistema es D, al agregar ácido acético, éste se distribuye entre las dos fases formando las soluciones ternarias con7ugadas, cuyas composiciones están indicadas por los puntos # y E 2a línea $ue los une se denomina línea de unión o línea de reparto y no es paralela a la base del triángulo debido a $ue el ácido acético es más soluble en agua $ue en cloroformo
> medida $ue se va agregando más ácido acético, las líneas de unión se van acortando &asta $ue se llega al punto 9, donde las soluciones con7ugadas tienen la misma composición a este punto se le denomina punto de pliegue
plicando la regla de la palanca para soluciones con7ugadas de la me'cla se tiene:
onde: E - Cantidad de la solución con7ugada rica en CBCl4 # - Cantidad de la solución con7ugada rica en B! F - Cantidad de la me'cla 8E - /racción en peso de ácido acético en E 8# - /racción en peso de ácido acético en # 8F - /racción en peso de ácido acético en F
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).
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APARATOS * REACTIVOS
2os materiales $ue se usaron fueron los siguientes: 1
! Auretas de 6; ml
!
G Fatraces erlenmeyer de 16; ml
4
! 9in'as para buretas
H
>nillos
6
#mbudos de separación de 1!6 ml
G
%oportes universales
I
! 9ipetas de 6 ml
J
1 9ipeta de 1; ml
K
1 9robeta de 6; ml Página 6
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2os reactivos fueron: 1
Lcido acético glacial
!
Cloroformo
4
Bidróxido de %odio
H
/enolftaleína
+
>gua estilada
,.
PROCEDIMIENTO E-PERIMENTA
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QMCSISTEMA L;QUIDO DE TRES COMPONENTES
ona orgánica
ona acuo!a
"#n$a! d$
una m !e c#r#$#rm# Preparar % 2&",re m mezca !e a'ua !e en a #,r#*'u*en,e Erenme%er c #mp !e Prepara una mezca !e " m !e c#r#$#rm#Prepara % 0&" m !emezca a'ua en!eun( Erenme%er !e (00m
)c*!# ac+,*c# A're'ar )c*!# ac+,*c# !e!e una .ure,a /a,a #.,enerA4a!*r una #uc*n cara1 % #.,ener una #uc*n cara 1
A're'ar 5 p#rc*#ne !e 2&" m !e a'ua % en ca!a ca# a're'ar )c*!# ac+,*c# /a,a ue a ,ur.*!ez ! An#,ar e #umen !e )c*!# ac+,*c# 'a,a!#1 Trapaar a # em.u!# !e eparac*n % a'*,ar *'#r#ame
Repe,*r e pr#ce!*m*en,# a're'an!# a a mezca reu,an,e 0&" 3(3(&"3(0 % (" m !e a'ua ca!a ez1 Pear ca!a una !e a $ae % ana*z
Uar ,#!a a $ae #r')n*ca % una a9cu#,a !e " m !e a $ae ac
Página '
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+.
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CACUOS * CUESTIONARIO
Eeali'amos reorgani'ando nuestra &o7a de cálculos: /%na Org0nia
N
V%lum"n CCl)
V%lum"n 2O
ml3
ml3
V%lum"n C)COO ml3
1
6
;6
H;
!
6
1;
6H
4
6
!6
J;
H
6
I6
16;
6
6
1I6
!G;
G
6
4!6
H16
/%na Au%a
N
V%lum"n CCl)
V%lum"n 2O ml3
ml3
V%lum"n C)COO ml3
1
1
!6
6G
!
1
6;
J!
4
1
I6
11H Página (
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H
1
1;;
1H6
6
1
1!6
1I;
4n"a $" Uni5n
9reparación:
M"6la
CCl)ml3
C)COO ml3
2O ml3
>
6!6
4I6
G;;
A
H6;
6!6
6!6
C
H6;
GI6
4I6
9esos y olmenes de cada fase:
(2os pesos se &allaron directamente en laboratorio aprovec&ando las bondades de la balan'a electrónica usada %e taró el peso de cada probeta vacía, de modo $ue luego se midiera directamente el peso de cada fase 2os volmenes fueron medidos directamente con la probeta correspondiente)
M"6la
Fa" Org0nia P"% g3
Fa" Org0nia V%lum"n ml3
Fa" Au%a P"% g3
Fa" Au%a V%lum"n ml3
>
I;K;
6!;
K6H;
K!;
A
G6!;
H46
1;HJ
1;6
C
6I1;
H6;
1;I1;
1;1
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1.
D"!"rminar l% %r"n!a8" "n "% $" l%r%(%rm%9 ai$% a&!i% : agua $" a$a m"6la9 !a;ular r"ul!a$%.
/%na Org0nia
V%lum"n CCl)
V%lum"n 2O
ml3
ml3
V%lum"n C)COO ml3
>plicando la ecuación: ρCHCL 3=1.47
6
;6
H;
6
1;
6H
6
!6
J;
6
I6
16;
6
1I6
!G;
6
4!6
H16
m<
V
( ) g ml
ρCH 3 COOH =1.05
ρ H 2 O =1 (
( ) g ml
g ) ml
TABA1=
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QMCMaa CCl )
Maa 2O
g3
g3
Maa C)COO
Maa T%!al g3
g3
I46
;6
H!;
1!;6
I46
1;
6GI
1H;!
I46
!6
JH;
1J!6
I46
I6
16I6
4;G;
I46
1I6
!I4;
6!16
I46
4!6
H46J
J4H4
#ntonces las fracciones en peso serán: TABA2= > CCl)
> 2O
>C)COO
G1;;
H16
4HJ6
6!H!
I14
H;HH
H;!I
14I;
HG;4
!H;!
!H61
61HI
1H;K
446G
6!46
JJ1
4JK6
6!!H
/%na Au%a
TABA)= Página 12
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QMCV%lum"n CCl)
V%lum"n 2O
ml3
ml3
V%lum"n C)COO ml3
1
!6
6G
1
6;
J!
1
I6
11H
1
1;;
1H6
1
1!6
1I;
>plicando la ecuación: ρCHCL 3=1.47
m<
V
( ) g ml
ρCH 3 COOH =1.05
ρ H 2 O =1 (
( ) g ml
g ) ml
TABA,= Maa CCl)
Maa 2O
g3
g3
Maa C)COO
Maa T%!al g3
g3
1HI
!6
6JJ
KJ6
1HI
6
JG1
16;J
1HI
I6
11KI
!;KH
1HI
1;
16!!
!GGK
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QMC-
1HI
1!6
1IJ6
41J!
#ntonces las fracciones en peso serán:
TABA+=
2.
> CCl)
> 2O
>C)COO
1HK!
!64J
6KI;
KI6
441G
6I1;
I;!
46J!
6I1G
661
4IHI
6I;!
HG!
4K!J
6G1;
?ra(iar la ur@a ;in%$al uan$% l% r"ul!a$% %;!"ni$% "n "l an!"ri%r un!%9 %ml"!ar %n l% igui"n!" $a!%= una %lui5n a!ura$a $" agua "n l%r%(%rm% %n!i"n" > "n "% $" l%r%(%rm%. Mi"n!ra u" la %lui5n %n8uga$a $" l%r%(%rm% "n agua %n!i"n" 1. > $" l%r%(%rm% !am;i&n "n "%.
#l presente grafico se reali'ara en un papel milimetrado mostrando en comportamiento de cada sustancia:
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QMC).
Tra6ar la l4n"a $" uni5n
La c#mp#*c*#ne en #umen !e a mezca #n7
M$)cla
Clorofor mo
Acido Acético
Agua
A
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