equilibrio de fases en sistemas de un componente
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7/17/2019 EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS DE UN COMPONENTE.
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Índice
Nombre de la Práctica: EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS DE UN COMPONENTE 1
1. Objetivo...........................................................................................................1
2. Introducción....................................................................................................1
3. Marco teórico.................................................................................................. 2
4.- Observaciones...............................................................................................4
Ejercicio 1........................................................................................................ 4
Ejercicio 2........................................................................................................ 5
Ejercicio 3........................................................................................................ 6
Ejercicio 4........................................................................................................ 7
5.- conclusiones :................................................................................................
6. !e"erencias biblio#r$%cas............................................................................. 1&
7/17/2019 EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS DE UN COMPONENTE.
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'nidad:Instituto Tecnológico Superior
de Coatzacoalcos.
Edició
n (o.1
)ec*a de Edición:Enero de 2&13
+e,artaen
to:Ingeniería Química.
Materia: Fisicoquímica 1
'nidad:Instituto Tecnológico Superior
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Materia: Fisicoquímica 1
Práctica o. !
Nombre de la Práctica: EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS DE UN
COMPONENTE
1. "#$eti%o.Resolver problemas que involucren el equilibrio de fases en sistemas de un componente
mediante el uso de la ecuación de claperon.
&. Introducción.
Como !abemo! la materia e"i!te e# tre! e!tado! $%!ico!: !&lido' l%()ido * +a!eo!o Al i#crema#ta o di!mi#)ir la ,re!io# * tem,erat)ra la materia tie#de a cambiar adi$ere#te! e!tado!' ,a!a#do ,or !olidi$icacio#' !)blimacio#' cri!tali-acio#' $)!io#'.a,ori-acio# * co#de#!acio#
Lo! !&lido! cambia# a l%()ido!' lo! l%()ido! cambia# a +a!e! al !er !ometido! a.ariacio#e! de tem,erat)ra * ,re!i&# Lo! l%()ido! * lo! +a!e! recibe# el #ombrede $l)ido! ,or()e ,)ede# $l)ir co# libertad Lo! !&lido! * l%()ido! !e co#oce# comoe!tado! co#de#!ado! ,or()e tie#e# de#!idade! má! alta! ()e lo! +a!e!
1
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Materia: Fisicoquímica 1
A co#ti#)acio# !e dara# e/em,lo! ba!ado! e# e/ercicio! ,ara la determi#acio# de
di$ere#te! .ariable! * como i#$l)*e# e# el cambio de la materia
!. 'arco teóricoEc!aci"# de cla$e%ro#
E!ta ec)aci&# e! $)#dame#tal ,ara )#a relaci&# de e()ilibrio e#tre do! $a!e! de)#a !)!ta#cia ,)ra * e",re!a la de,e#de#cia c)a#titati.a de la tem,erat)ra dee()ilibrio co# la ,re!i&# o la .ariaci&# de la ,re!i&# de e()ilibrio co# la
tem,erat)ra
Co#!id0re!e )#a !)!ta#cia ,)ra de la c)al e"i!te# e# e()ilibrio do! de !)! $a!e! 1
* 2' ,ara la c)al la co#dici&# de e()ilibrio a tem,erat)ra * ,re!i&#co#!ta#te! e!:
De modo ()e:
Si !e e",re!a e# t0rmi#o! de dP * dT ,ara relacio#ar e!to! do! e!tado! de e()ilibrio* !e obtie#e:
Si la tra#!$ormaci&# !e e",re!a: ' e#to#ce!:
*
Obte#ie#do la ec)aci&# de Cla,e*ro#:
Ec)aci&# 33
Como e# el e()ilibrio:
2
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La ec)aci&# de Cla,e*ro# !e tra#!$orma e#:
Ec)aci&# 34
()e e! otra $orma de la ec)aci&# de Cla,e*ro#
Partie#do de la ec)aci&# a#terior * reorde#a#do !e obtie#e: ' e i#te+ra#do:
E!ta e",re!i&# !e#cilla ,ro,orcio#a la relaci&# del cambio de ,re!i&# al cambio detem,erat)ra e# t0rmi#o! de ma+#it)de! $ácilme#te medible! tale! como el .ol)me# * elcambio de e#tal,%a e# el ,roce!o
Se a,lica a la $)!i&#' la .a,ori-aci&# * la !)blimaci&#' a!% como a lo! e()ilibrio! e#tre do!$orma! alotr&,ica! como el +ra$ito * el diama#te
Em,lea#do e!ta ec)aci&#' ,odemo! re,re!e#tar de $orma e!()emática la ,re!i&# dee()ilibrio e# relaci&# co# la tem,erat)ra ,ara c)al()ier tra#!$ormaci&# de $a!e
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(.) "#ser%aciones
*$ercicio 1Determi#e la relaci&# de cambio de ,re!i&# de e()ilibrio co# la tem,erat)ra' ,ara )#
cambio de $a!e de a+)a !olida a li()ida a 56783 9' e# atm9
8
dado ()e
∆$)!;< 4=8
9>mol8 ?L<==8@= Lmol8 * ?! < ==84 Lmol 8
DATOS:
• Solido Li()ido
• T< 56783 9
• ∆
$)!;< 4=8 9>mol8
• V
L< ==8@= Lmol8
• V
S < ==84 Lmol8
• PM < 8@ +mol8
Para cambio de $a!e 1F)!i
∆ m< ?m 1S2 ?m 1S2
KJ
mol−→
L . atm
mol
dP
dT = ∆ Hm
T ∆ V m
Em,lea#do $&rm)la!:
∆F)!;< =48
KJ
mol[1000J
1 KJ ]
< 4=8=J
mol
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4=8=
9.87 x10
J
mol¿ 7Latm< 378@
L . atm
mol
∆F)!?m< 1==8@= Lmol82 1==84 Lmol82
V m < 84 " 8= 7
S)!tit)*e#do .alore!
dP
dT =
59.318 L .atm
mol
(273.15 K )(−1.6 x 10−3
L
mol)
dP
dT =
59.318 L . atm
mol
−0.43704 k . L
mol
dPdT =−135.726 atm
mol
*$ercicio &
2. ajo la ,resión de una atos"era/ el sodio "unde a 7.0 . observ$ndose un
auento del voluen es,eci%co de &.&27 l # -1. alclese la
te,eratura de "usión del sodio a 1&& at.
M 82O 9 10 g(mol)−1
"us8 63& Cal(mol)−1
5
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1 at 1/&13;m¿−2
10−5
N ¿
mol¿−1
P M ( SOLIDO )=23 g¿
T =97.8℃+273.2=371° K
g¿−1
Vm=0.0279ml¿
p=100atm
∆ fusN =25.97 L( TM )
mol¿−1= 1 l
0.2394 !al=2,631.57
l
mol
630!al ¿
2,61.57 "
mol=
1000 "
1k" =2,631.57
k"
mol
2631.57 k"
mol=
9.87 l (atm )1k"
=2597395 g (l ) ( atm)
dp
dt =
25,973684.21l (atm) ( mol )
370.8k ( 0.0279m
g ) =2,511961.722
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∫ P
P1
dp=2,511961.722 (T 2−T 1 )
P1 P2
2,511961.722atm+(T 2−T 1 )
100atm
2511961.722atm +370.8 k =371k
*$ercicio !calc)lar la tem,erat)ra a la ()e er.irá el a+)a !ometida a )#a ,re!i&# de 5 atm'
!abie#do ()e la tem,erat)ra de eb)llici&# #ormal e! de 8==c a #i.el del mar el
calor de .a,ori-aci&# del a+)a !e !),o#e co#!ta#te e i+)al a 557 " . g−1
* R<
@78 " . mol−1
k −3
7 NOTA: co#!idere el .a,or de a+)a como +a! ideal
Te<G
P5< 5 atmT8<8== c H 567<767
P8< 8 atm
J;<557 >K+
R<@78 >Kmol
Fl)ido A+)a
?a,or ;5O a! ideal
dp
dT =
∆ H
T ∆ Vap
P.b<RT
V = #T
p !)!tit)*e#do ? e# 8
dpdT
= ∆ H T ∆ Vap
=
∆ Vap H
1T .#T
p
<dpdT
=∆ Vap H . pT
2 #
dp
p =
∆Vap H.dT
T 2 # ∫
1
2dp
p =∫
1
2
T −2
. dT = T
−2+1
−2+1=
T −1
−1=−1
T
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∫1
2
dT
T 2=−( 1T 2
− 1
T 1 ) ¿
p1
p2
=(−∆ Vap H
# )( 1T 2−
1
T 1 )
Co#.er!io#e!:
∆ H =2239.4 J
g
J
mol
∆ H
T =2239.4
J
g ( 18g
mol )=40309.2 J
mol
¿ p
1
p2
−∆VapH #
=( 1T 2
− 1
T 1)=
¿ p
1
p2
−∆VapH #
+ 1
T 1
= 1
T 2
T 2=
1
¿ p1
p2
−∆Vap H
#
+ 1
T 1
!)!tit)*e#do
T 2= 1
¿( 2atm
1atm )−40309.2 " /mol
8.31J /mol .k
+ 1
373k
=394.01
0
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*$ercicio ( Utilice lo! dato! de la tabla 68 ,ara e!timar el ,)#to de eb)llic&# del Ar+&# 83
atm Re,orte !)! re!)ltado! e# 9
Eleme#to T$#
&'(
)*!+,m
&'-.mol(
)*!+Sm
&-.mol/
'(
T$e#
&'(
)0a$,m
&'-.mol
(
)0a$Sm
&-.mol/'
(
Ar+&# @7@ 858 8 @67 437 6@
Ob!er.emo! lo! dato! ()e te#emo! * el Ar+&# e! )# +a! ideal ,or ta#to)tli-aremo! lo! !i+)ie#te! dato! * $orm)la de Cla,e*ro#
Dato! a )tili-ar:
P8< 8atm
P5< 83 atm
T8< T,#< @679
J.a,;m< 4379>Kmol
T5< G
J.a,;m< 4379>Kmol | 1J
1000 KJ | < 437= >Kmol
Utili-a#do la $orm)la de Cla,e*ro# ,ara +a!e! ideale!' * de!,e/a#do T 5' te#emo!
()e: T5<
1
ln
( P2
P1 )−∆$ap H m
#
+ 1
T 1
S)!tit)*e#do lo! dato! e# la ec)acio#:
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T5<
1
ln(1.5atm
1atm )−6530J /mol
8.3144J /molK
+ 1
87.3 K <
+.) conclusiones ,Lo$e1 Sá#c2e1 Na#el%: En esta ,r$ctica a,rendios la "ora de coo calcular,robleas en los <ue est=n identi%cados el e<uilibrio de "aces en sisteas deun co,onente ediante la ecuación de cla,e>ron. En uno de nuestros
ejercicios deterinaos la relación < e;ist?a entre la ,resión > la te,eratura
*step-ania Petrio/si 0amírez, E# e!ta ,ráctica a,re#dimo! a re!ol.er
,roblema! media#te la ec)aci&# de Cla,e*ro# E# do#de determi#amo! la relaci&# de
cambio de ,re!i&# ()e e"i!te co# la tem,erat)ra A todo e!to !e le co#oce como:
EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS DE COMPONENTES
Q!i#tela Pere1 Da0id 3erardo: En esta ,r$ctica se dieron a conocer diversoscasos con la "orula de cla,e>ron en la cual se dieron casos de eva,oración/"usión > subliación los cuales debeos detectar desde un ,rinci,io ,ara,oder ,oder deterinar la "órula adecuada al ,rocediiento/ en la a>or?ade los casos esta "órula se ocu,a cuando nos re"erios a eva,oración >
,resión de va,or es una ecuación con de la terodin$ica/ en si de cierta"ora lo <ue concluios con esta ecuación <ue se dio en cada caso di"erente"ue la relación entre los cabios de te,eratura > ,resión de 2 "ases ene<uilibrio.
Mart4#e1 Sá#c2e1 E+$era#1a Ste$2a#ie En esta ,r$ctica se ocu,o lo <ue es la
ecuación de cla,e>ron en casos coo son la "usion > subliación en donde se
,uede deterinar lo <ue es te,eraturas >@o ,resiones de un ,roblea de
1&
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e<uilibrio de "ases/ >a con los resultados se deterina dic*as relaciones <ue
,udieran e;istir si auenta o disinu>en lo <ue es la te,eratura >@o ,resión.
EDE5AIR ESCAMILLA OL5ERA: U# e()ilibrio de $a!e! e# !i!tema! de )#
com,o#e#te' ,odra re!ol.er!e em,lea#do la $orm)la de Cla,e*ro#' e! #ece!ario
ob!er.ar !i e! #ece!ario )tili-ar co#!ta#te!' *a ()e el em,leo de ella! cambiara
radicalme#te el re!)ltado ()e de!eemo! obte#er Como !e mo!tro e# lo! ca!o!
a#teriore!' la relacio# e"i!te#te e#tre la ,re!io# * tem,erat)ra' otor+a )# e()ilibrio
e# !i!tema!' debido a la relacio# ()e e"i!te e# amba! .ariable!' aora bie# la
)tili-acio# de la! di$ere#te! $orma! de la $ormla de Cla,e*ro#' de,e#dera
)#icame#te de ()e !i e! )# +a! ideal o #o
Rodr46!e1 de la Cr!1 Beatri1 Adria#a: E# e!ta ,ráctica a,re#dimo! como
determi#ar el e()ilibrio de $a!e! e# )# !i!tema ,or medio de la ec)aci&# de
cla,e*ro#' ,ara ,oderla! relacio#ar te#emo! ()e co#ocer ()0 ti,o de cambio! de
$a!e e!tamo! em,lea#do *a !ea# e.a,ori-aci&#' !)blimaci&#' * $)!i&#
E!to #o! !ir.e ,ara !aber la relaci&# e#tre lo! cambio! ()e e"i!te e#tre la
tem,erat)ra * la ,re!i&#' de do! $a!e! e# e()ilibrio S) e",re!i&# matemática e!:
dPdT = ∆ HmT ∆ V m
LI7BET, ADRIANA ROMERO 5A7QUE7:
E# lo! e/er!icio! ,re!e#tado! a#teriorme#te' !e ob!er.a la em,leacio# de la
$orm)la de la Cla,e*ro# e# do! $orma!:
dP
dT =
∆ Hm
T ∆ V m
A()% !e )tili-a c)a#do co#temo! co# dato! comoel calor e!,ecic$ico' .ol)me#
molar' ,re!i&# * tem,erat)ra
dP
dT =
∆ Hm
# T 2 ∗dT
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E# e!te ca!o !e )tili-ara !iem,re * c)a#do co#temo! co# la co#!ta#te R *
#ece!itemo! obte#er di$ere#te! tem,erat)ra!' como lo e! e# el e/ercicio 7
E! im,orta#te co#cl)ir ()e ta#to ,re!io# como tem,erat)ra de,e#de# )#a de la
otra' * ()e el re!)ltado ()e !e ,rete#da obte#er de,e#dera de e!ta relaci&#
. 0e2erencias #i#liográ3cas.
8 O A B)rm%!to.a et al' Prácticas de Química Física' Ed Mir' Moscú' 866
5 Ca!tella#' Fisicoquímica, Ed Addi!o# e!le* Iberoamerica#a' México'8@6
7 B P Le..itt' Química Física Práctica de Findlay ' Ed Re.ert0' España' 86
Ra*mo#d Ca#+' Fisicoquímica con Aplicaciones a istemas !iol"#icos, EdCECSA' M0"ico' 8@6
3 E#+el Toma! * Reid Pili,' Química Física, Ed Pear!o# Addi!o# e!le*'
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