presentacion 2 y c
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ecuacion clapeyronTRANSCRIPT
Universidad Nacional Autónoma de México
Integrantes:
Alan Giovani Miranda Estrada
Teresa Irene Marin Olicon
José Palomares
EQUILIBRIO ENTRE FASES
Interpretar el diagrama de fases de una
sustancia pura, construida a partir de
datos de presión y temperatura
obtenidos a través de diferentes
métodos. Además de poder graficar el
punto triple del ciclohexano.
OBJETIVO
Regla de las fases de Gibbs
Esta regla relaciona para un sistema el número de
componentes “C”, el número de fases ”F” y los grados de libertad
“L” (al menos en nuestro sistema solo hay un
componente)
En su formula L= C –F + 2
COMPONENTE: número de especies químicas presentes en un sistema y que
se pueden diferenciar a través
de su estructura.
FASE: porción homogénea
del sistema físicamente
distinguible y mecánicamente
separable.
GRADOS DE LIBERTAD:
cantidad de variables que
pueden cambiarse en forma
independiente sin perturbar la
cantidad de fases
Ecuación de Clausius – Clapeyron
es una forma de caracterizar el cambio de fases para obtener una presión o temperatura mientras se realice un cambio de estos.Donde su fórmula general es :
R= 8.314 J/K molΔH= depende del equilibrio entre fases
In(P2/P1) = -(∆H/R)(1/T2 – 1/T1)
PUNTO TRIPLE
Representa las condiciones de presión y temperatura a las cuales coexisten en el mismo ambiente las tres fases de un componente.
DATOS ADICIONALES
• Temperatura necesaria para que ocurra el cambio de estado sólido al líquido en una sustanciatemperatura de fusión
• Temperatura necesaria para que ocurra el cambio de líquido a gas.
temperatura de ebullición
• es la temperatura límite por encima de la cual un gas no puede ser licuado por compresión. Por encima de esta temperatura no es posible condensar un gas aumentando la presión.
temperatura crítica
presión crítica
entalpía de fusión
entalpía de vaporización
• La presión mínima requerida para licuar un gas a su temperatura crítica.
• es la cantidad de energía necesaria para hacer que un mol de un elemento que se encuentre en su punto de fusión pase del estado sólido al líquido, a presión constante.
• es la cantidad de energía necesaria para que la unidad de masa (kilogramo, mol, etc.) de una sustancia que se encuentre en equilibrio con su propio vapor a una presión de una atmósfera.
CICLOHEXANO
TOXICIDAD:Es un compuesto liquido incoloro el cual puede irritar la piel al
contacto, al inhalarse puede producir mareos y puede irritar las fosas nasales. Si se ingiere se debe inducir el vomito ya que puede
producir dolores estomacales. Este compuesto es muy inflamable y debe ser manejado con guantes y en espacios ventilados; además este compuesto es muy toxico ambientalmente por lo que no se
puede tirar a la tarja.
Temperatura de fusión normal 6.45 °C (279.6 (K)
Temperatura de ebullición normal 80.7°C(353.85K)
Temperatura critica 280.49 K
Presión critica 40.2 atm
ΔHf 2662.6 J/mol
ΔHv 33000 J/mol
Densidad del liquido 0.778 g/ml
Densidad del solido 1.59 g/ml
Desarrollo experimentalEquilibrio Sólido-Líquido
En un tubo de ensaye se colocó el ciclohexano , se
cerro con un tapón y se coloco un termómetro.
Se lleno un vaso de precipitado con agua y hielo.
Se introdujo el tubo de ensaye que contenía el ciclohexano
dentro del vaso de precipitado durante unos minutos.
Al momento en que el ciclohexano cambio de fase (sólido) se retiro del vaso.
Se observo hasta que regreso a su estado liquido, con lo cual se obtuvo su temperatura de
fusión.
Se realizaron los cálculos correspondientes.
EQUILIBRIO LIQUIDO-VAPOR
En el equilibrio liquido-vapor se
utiliza la ecuación de Clausius-Clapeyron
Ejemplo: 1/T2= (((In P2/P1))/-(ΔHvap/R)) + 1/T1
Donde P2=100 mmHg, P1=579.79mmHg, T1= 342.15 KT2= 1/(((In 100/579.79)/-(33000/8.314)) + 1/342.15) = 297.13 K
Como se busca obtener T2 se sustituye de la ecuación para dar:
1/T2= (((In P2/P1))/-(ΔHvap/R)) + 1/T1
ΔHvap = 33000 J/mol
Equilibrio Liquido-vapor
Para el equilibrio solido-liquido se utilizo la ecuación de Clausius-Clapeyron
donde
Se despeja de la ecuación, la
temperatura para darnos la forma:
T2= 1/(((In P2/P1))/-(ΔHsub/R)) + 1/T1
Ejemplo: 1/T2= (((In P2/P1)/-(ΔHsub/R)) + 1/T1)
Domde P1= 39.97mmHg, T1= 279.95 KP2= 35mmHg
T2= 1/(((In 35/39.97)/-(35662.6/8.314)) + (1/279.9))=277.54 K
ΔHsub=ΔHf+ΔHv = 2662.6+33000 = 35662.6 J/mol
Equilibrio Solido-Liquido
En el equilibrio solido-Liquido se utiliza la ecuación de Clapeyron
Ecuacion Clapeyron
dP/dT = ΔH/TΔV
Seintegra
P2-P1=ΔHf/ΔVf
(InT2/T1)
Vliquido= PMciclohexano/ Ɗliquido= 107.96 mlVsolido= PMciclohexano/ Ɗsolido= 52.83 ml
ΔVf = Vliquido + Vsolido = 160.79 ml
Ejemplo. P2-P1=(ΔHf/ΔVf)(InT2/T1)Donde despejamos T2 = e((ΔVfus/ ΔHf)(P2-P1))T1
Para P1 = 39.79mmHg T1= 279.95K P2=100mmHgT2= e((ΔVfus/ ΔHf)(P2-P1)) T2 = (e ((160.79/ 2662.6)(100 – 39.79))) *279.95
DATOS ELEGIDO
• Ɗsolido= 1.59 g/ml
• Ɗliquido= .778 g/ml
• PMciclohexano=84 g/mol
ΔHf= 2662.6 J/mol
Tabla de datos equilibrio proceso P(mmHg) T (°C) T (K)
Datos experimentales
S-L Punto de fusión
579.79 5.6 278.75
L-V Punto de ebullición
579.79 69 342.15
S-L-V Punto triple 39.79 6.8 279.95
Datos teóricos
S-L (ΔHf=
2662.6 Jmol)
Punto de fusión normal
760 6.45 279.6
L-V (ΔHvap=
33000 Jmol)
Punto de ebullición
normal 760 80.7 353.85
Condiciones
criticas 305.52 280.85 554
Esta es la tabla de los datos teóricos y
experimentales donde se encuentra el punto triple del cual deben de colindar todas las líneas de la grafica
Resultados Prácticos
S-L S-V L-V P(mmHg) T(K) P(mmHg) T(K) P(mmHg) T(K)
39.79 279.95 6 249.11 39.97 279.95 100 280.29 11 258.20 100 297.13 250 281.17 15 263.11 250 319.07 300 281.46 17 265.15 300 323.76 475 282.48 20 267.84 500 337.83
579.79 283.09 24 270.93 579.79 342.15 605 283.24 27 272.96 600 343.16 700 283.80 30 274.80 700 347.79 760 284.15 35 277.54 800 351.91 800 284.39 39.97 279.95 760 353.85
S L
V
Análisis de resultados
Con nuestra formula de la
regla de Gibbs:
L=C-F+2
Punto Triple
Para cada area existe un componenete y una sola
fase
L= 1-1+2= 2
Para el punto triple existe un componente y
las 3 fases
L= 1-3+2= 0
Para cada una de las tres lineas existe un
componente y 2 fases en ellas
L= 1-2+2= 1
Área Líneas
conclusiones
Alan Giovani Miranda Estrada
Se pudo notar que para cada compuesto solo tiene un punto critico
que depende de la temperatura y presión además de que de igual
manera existen tres puntos donde se esta presente el liquido-solido,
solido-vapor, vapor-liquido el cual se puede dar a diferentes temperaturas
pero a una misma presión y lasa fases solidas y liquidas se dan a diferentes
presiones con diferentes temperaturas.
Teresa Irene Marín Olicon
En esta práctica fue posible elaborar el diagrama de fases del ciclohexano a partir de la ecuación de
clausius –clapeyron y la de clapeyron, con esto fue
posible ver cómo se comporta físicamente esta
sustancia a diferentes valores de temperatura y presión, al igual que se
pudo observar el equilibrio que existe entre las tres fases que es lo que se
conoce como punto triple
JOSE PALOMARES P.
EN ESTA PRACTICA EMPLEAMOS EL
CICLOHEXANO EL CUAL SE ENCONTRABA SOMETIDO A PRESION Y TEMPERATURA
PARA PODER OBSERVAR LOS EQUILIBRIOS ENTRE SUS FASES Y CON ELLO PODER OBTENER
EL DIAGRAMA DE FASES CORRESPONDIENTE, ESTE SE DIVIDE EN TRES REGIONES Y CADA UNA REPRESENTA SUNA FASE PURA, LAS LINEAS NOS
INDICAN LAS CONDICIONES EN LAS QUE LAS FASES INVOLUCRADAS SE
ENCUENTRAN EN EQUILIBRIO Y UN ASPECTO IMPORTANTE ES
EL PUNTO EN EL QUE SE INTERSECTAN ESTAS LINEAS ( PUNTO TRIPLE) EL CUAL ES
LA UNICA CONDICION EN QUE PODEMOS ENCONTRAR EL
EQUILIBRIO ENTRE LAS TRES FASES.