practica no. 6(modificar residuos)

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ORIZABA

PRÁCTICA No. 6.

“PROPIEDADES DE SOLUCIONES LIQUIDAS NO IDEALES”(LEY DE RAOULT. DIAGRAMA P – X A TEMPERATURA CONSTANTE)

OBJETIVO.

Comprobar el comportamiento de las soluciones no ideales. Determinar la presión de vapor de las soluciones binarias y comprobar si el sistema estudiado se comporta como solución no ideal.

COMPETENCIAS: 1. Manejar el equipo para determinar la presión de vapor.

2. Determinar la presión de vapor de las soluciones binarias

3. Obtener la curva de Presión de vapor - Fracción de molar

4. Identificar lo que es una solución no ideal.

FUNDAMENTO.

La presión de vapor depende de las propiedades de los compuestos puros y de la composición. Las soluciones no ideales son las que no cumplen con la Ley de Raoult, por lo que se dice que tiene desviaciones, ya sea positivas o negativas.

INTRODUCCION

LEY DE RAOULT:

La ley de Raoult se fundamenta en el concepto general de solución ideal y nos indica que si a temperatura constante mezclamos dos o más líquidos volátiles miscibles y cuyos componentes sean muy similares en sus propiedades físicas y químicas (forma molecular, tamaño molecular y fuerzas intermoleculares), la presión de vapor P de la mezcla resultante dependerá de las presiones de vapor de los componentes puros y de la fracción molar en el líquido.

P = xi Pi°

A las soluciones que satisfacen la ecuación anterior se les denomina soluciones ideales en el sentido de la ley de Raoult. En mezclas líquidas presión parcial (Pi ) a la contribución en la presión de vapor que tendría un componente particular sobre la presión de vapor de la solución. Por tanto para una solución ideal la presión parcial será:


Pi = xi Pi°y la presión de vapor de la solución:

P = xi Pi° = Pi

Para un sistema binario la ley de Raoult se puede expresar también de la siguiente manera:

P = P1 + P2 = x1 P1° + x2 P2° = x1 P1° + (1- x1) P2° P = x1( P1°- P2°) +P2°

En la ecuación anterior, se observa que a temperatura constante existe una relación lineal entre la presión de vapor de la solución P y la composición x1.Por tanto, un sistema sigue la ley de Raoult si al graficar los datos experimentales de presión de vapor de la solución contra la composición de la fase líquida se obtiene una recta cuya ordenada al origen será P2° con pendiente m = (P1°- P2°).

Si los datos experimentales de presión de vapor se encuentran por encima de la línea recta que representa la ley de Raoult, el sistema presenta desviaciones positivas. En caso contrario, las desviaciones serán negativas. Los sistemas que presentan desviaciones de la Ley de Raoult no son soluciones ideales en sentido de ésta ley. Las soluciones constituidas por componentes muy similares en sus propiedades físicas y químicas a bajas presiones, por lo general siguen la Ley de Raoult. Algunos ejemplos de éstas mezclas podrían ser : mezclas de pentano – hexano; benceno – tolueno; mezclas de xilenos; etanol – 2 propanol, en general mezclas de miembros adyacentes de series homólogas.

Frecuentemente a la combinación de la ley de Dalton que se utiliza en mezclas gaseosas ideales con la ley de Raoult se le ha denominado también Ley de Raoult.

Pi = yi P= xi Pi°

GENERALIDADES (ANEXO)

Una disolución es una mezcla homogénea, o sea un sistema constituido por una sola fase que contiene más de un componente. La fase puede ser: sólida (aleaciones), líquida (agua de mar, disoluciones en el laboratorio) o gaseosa (aire).

Constituyentes:

Disolvente. Medio dispersante.Soluto: Sustancia dispersa.Sistema binario. Disoluciones de dos componentes.

Disolución ideal. Es aquella en la que las moléculas de las distintas especies son tan semejantes unas a otras que las moléculas de uno de los componentes pueden sustituir a las del otro sin variación de la estructura espacial de la disolución o de la energía de las interacciones intermoleculares.Al considerar un sistema binario ideal en equilibrio, para cada componente podemos establecer:


Así,

Si la sustancia i estuviera en equilibrio con su vapor y en estado puro:

La ley de Raoult indica que en una mezcla binaria ideal líquido-líquido, la presión parcial de vapor de cada componente es directamente proporcional a su fracción molar en el líquido:

Pi = XiPi *

Pi= Presion parcial del componente i en la disoluciónPi

* = Presion de Vapor Del Componente i PuroXi = Fraccion molar del componente i en face liquida.

Ley de Raoulf modificada

Para presiones de bajas a moderadas, se obtiene una ecuación mucho más realista para EVL cuando la ecuación se simplifica justamente mediante la suposición del modelo de gas ideal para la fase de vapor, estableciendo así las @‘i = 1.0 por medio de la ecuación (12.2). Cuando se hace esta suposición, la ecuación se reduce a:

SEGURIDAD EN EL LABORATORIO.

Tener cuidado con el manejo de la bomba de vacío para evitar que el mercurio se pase a la bomba.

MATERIAL.MATERIAL Y EQUIPO REACTIVOS.1 Recirculador de inmersión con 150 ml de Acetona.

controlador de temperatura. 150 ml de Cloroformo.1 Tina metálica.1 Termómetro6 Matraces erlenmeyer de 250 ml. (con las soluciones

previamente preparadas)1 Bomba de vacío1 Matraz balón de dos bocas


1 Barómetro aneroide.

PROCEDIMIENTO.

1. Instalar el baño termostático con recirculación y controlar la temperatura a 25°C como se observa la figura.

2. Coloque, vacío, el matraz de dos bocas. Comprobar que el sistema de vacío no presente fugas. Revisar que la llave de la trampa de vacío esté cerrada y la del adaptador.

3. Determine la presión de vacío del sistema (L1) Accionar la bomba de vacío.

Abrir lentamente la llave de la trampa de vacío, hasta que quede totalmente abierta. Esperar que la columna de Hg deje de subir.Cerrar la válvula de la trampa de vacío.Apagar la bomba de vacío.Tomar la lectura del vacío en el manómetro tipo U.Verificar que en 5 minutos no haya variaciones de presión en la columna.Romper vacío abriendo la llave del adaptador.

4. Determine la presión de vapor de cada muestra (L2). Abra el matraz, coloque la primera muestra y determine su presión de vapor, así continúe con las demás muestras.P vapor = L1 – L2

5. Una vez que se haya determinado la presión de vapor, a todas las muestras apague el equipo termostático.


Fig. 5.1. BAÑO TERMOSTÁTICO CON SUMIDERO DE CALOR.

Sustancia (A) = Acetona. Sustancia (B) = Cloroformo.

PMA = 58g/mol δA = 0.7857 g/cm3

PMB= 92.14 g/mol δB = 0.86g/ml

DATOS EXPERIMENTALES A 25 °C OBTENIDOS EN LA PRÁCTICA.

Muestra

Ml. sust.

A

Ml. sust.B

L1 Pvacío sistema

Sin muestra

L2 Pvacío

con muestra

Pvapor =L1 – L 2

Ln Pvapor

1 25 0 666 554 112 4.718498872 20 5 666 558 108 4.682131233 15 10 666 564 102 4.624972814 10 15 666 580 86 4.45434735 5 20 666 610 56 4.025351696 0 25 666 620 46 3.8286414

CONTINUACIÓN DE LA TABLA.Muestra

XA= mA/ mTotales

XB = 1– XA

PA = PA

°(XA)

PB = PB

°(XB)

PT = PA+PB

1 1 0 112 0 1122 0.8 0.2 86.4 21.6 1083 0.6 0.4 61.2 40.8 1024 0.4 0.6 34.4 51.6 865 0.2 0.8 11.2 44.8 566 0 1 0 46 46

CÁLCULOS:1. Calcular la fracción molar para cada una de las muestras proporcionadas.

nA = VA x δA / PMA nB = VB x δB / PMB

nT = nA + nB

XA = nA / nT .XB = 1 – XA

Muestra nA nB Xa Xb Nt


1 0.33866379 0 0.33866379 0.66133621 0.338663792 0.27093103 0.04666811 0.27093103 0.72906897 0.317599153 0.20319828 0.09333623 0.20319828 0.79680172 0.29653454 0.13546552 0.14000434 0.13546552 0.86453448 0.275469865 0.06773276 0.18667245 0.06773276 0.93226724 0.254405216 0 0.23334057 0 1 0.23334057

2. Calcular la presión de vapor para cada muestra estudiada.P vapor = L1 – L2

Pvapor =L1 – L 2

112108102865646

3. Graficar la presión de vapor de las muestras proporcionadas contra la fracción molar

.

4. Comprobar si el sistema sigue la Ley de Raoult.La ley de Rauolt no se cumple en este sistema ya que la sumatoria de las presiones parciales multiplicadas por la concentración da diferente a 1.

OBSERVACIONES.


Etiquetamos los matraces.

Procedimos a llenar los matraces con las concentraciones que se requería para la realización de la práctica

Posterior al llenado de los matraces, estos fueron llevados al baño termostático para mantener una temperatura de 25 ̊C.

Llenado del matraz para obtener la primer lectura de presión. Y esta acción se repetirá con las demás muestras,


En el equipo de vacío se verifico que este funcionara correctamente y que las llaves estuvieran en su condición adecuada para iniciar con la práctica.

CONCLUSIONES.

Durante la realización de esta práctica observamos y aprendimos el comportamiento de una mezcla binaria acetona-cloroformo, y determinamos su presión de vapor a distintas concentraciones y a una temperatura constante, con estos datos los sustituimos en la ecuación de Raoult y obtuvimos un resultado en la sumatoria diferente a 1, por lo tanto comprobamos que nuestro sistema no cumple con dicha Ley.BIBLIOGRAFÍA.

G.W. CASTELLAN. Fisicoquímica. Editorial Fondo Educativo Interamericano. Bogotá (1975). R. PERRY (Ed.). Manual del Ingeniero Químico. 6a Edición. Cap. 13. Edit. McGraw-Hill. México, D.F. (1992).

IDENTIFICACIÓN Y TRATAMIENTO DE RESIDUOS GENERADOS.

Obtuvimos un total de residuos de 151 ml, los cuales pueden ser tratados por medio de una destilación fraccionada.

TABLA DE EVALUACIÓNIndicador Puntos a evaluar del indicador Calificación a

obtenerCalificación

obtenidaParticipación en la práctica

20

Asiste 5Participación activa 15

Reporte 10

Entregado a tiempo 2.5Elaborado en computadora 2.5Limpio 2.5Engargolado 2.5

Resultado 70

Calculó la fracción molar para cada una de las muestras

10

Calculó la presión de vapor para cada muestra

10

Graficó la presión de vapor de las 10


muestras proporcionadas contra la fracción molarConcluyó que el sistema sigue o no la Ley de Raoult

10

Escribió sus conclusiones 10Incluyó evidencias en su reporte 10Anotó como se deben tratar los residuos

10

TOTAL 100

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