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• Fersho Gunner

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RESULTADOS Tabla 1.0 𝐧𝐝𝐞𝐬𝐭𝐢𝐥𝐚𝐝𝐨 ____ 1.3381 1.3367 1.3423 1.3445 1.3432 ____

Destilación 𝑪𝑯𝟑 𝑶𝑯 1 2 3 4 5 𝑯𝟐 𝑶

𝐧𝐫𝐞𝐬𝐢𝐝𝐮𝐨 ____ 1.3400 1.3442 1.3409 1.3388 1.3370 ____

𝐓𝐞𝐛 64°C 66.3°C 70°C 74.3°C 79°C 87°C 70°C

1.- Busque en la literatura los coeficientes de la ecuación de Atoine para el H2O y el CH3OH. Con estos valores elabore el diagrama T vs X a la presión donde se realizó el experimento, asuma que la solución es ideal 𝑯𝟐𝑶 A=16.3872 B= 3885.70 C= 230.170 La ecuación de Antoine ln 𝑃 = 𝐴 −

𝐵 𝐶+𝑇

Despejando la temperatura 𝑇= 𝐴−

𝐵 − 𝐶 ln 𝑃

Resulta lo siguiente T = 16.3872

3885.170 − 230.170 = 92.8153 °C ln(77.99)

CH3OH A =16.5785 B =3638.27 C =239.500 𝑇= 𝐴

𝐵 − 𝐶 ln 𝑃

Sustituyendo en la formula T = 16.5785

3638.27 − 239.500 = 58.1850 °C ln(77.9933)

Tabla 2.0 TEMPERATURA Barrido de Temperatura ln P1 58.1850 4.3566 T 60 4.4307 63 4.5512 66 4.6693 69 4.7851 72 4.8987 75 5.0101 78 5.1194 81 5.2266 84 5.3319 87 5.4353 90 5.5367 92.8153 5.6303 PT=PB*+(PA*-PB*)XA

P1 (Kpa) 77.9933 83.9891 94.7424 106.6198 119.7110 134.1100 149.9158 167.2320 186.1669 206.8338 229.3510 253.8413 278.7330

ln P2 2.9118 2.9961 3.1331 3.2674 3.3989 3.5279 3.6543 3.7783 3.8998 4.0191 4.1360 4.2508 4.3566

P2 (Kpa) 18.3898 20.0070 22.9454 26.2422 29.9321 34.0518 38.6403 43.7394 49.3932 55.6485 62.5547 70.1640 77.9933

x1 1 0.9063 0.7667 0.6438 0.5353 0.4392 0.3537 0.2774 0.2091 0.1478 0.0926 0.0426 0

y1 1 0.9760 0.9314 0.8802 0.8217 0.7551 0.6798 0.5947 0.4991 0.3920 0.2722 0.1387 0

x2 0 0.0937 0.2333 0.3562 0.4647 0.5608 0.6463 0.7226 0.7909 0.8522 0.9074 0.9574 1.0000

Diagrama T- X (P=cte) 100.0

Temperatura °C

90.0 80.0 t-x

70.0

60.0 50.0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

X1 (H2O)

y2 0 0.0240 0.0686 0.1198 0.1783 0.2449 0.3202 0.4053 0.5009 0.6080 0.7278 0.8613 1.0000

2. Utilizando su curva patrón y con los índices de refracción de la fase vapor (destilado) y de la fase liquida (residuo), Calcule XH2O y Y H2O a cada temperatura.

Gráfica 1.- Índice de refracción molar vs fracción molar de la sustancia METANOL

1.344 1.343

Índice de refracción vs fracción molar (Metanol)

1.342 n

1.341 1.34

1.339 1.338 1.337 1.336

Xi

1.335 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Gráfica 2.- Índice de refracción vs fracción molar del H2O

Temperatura °C

X1

Y1

56 57.5 58 59 60 61.5 63

1 0.888 0.857 0.725 0.6 0.412 0.22

1 0.64 0.513 0.445 0.387 0.301 0.225

Índice de refracción vs fracción molar (H2O) 1.343 1.344 1.342 1.341 1.34 n

1.339

1.338 1.337

1.336 1.335

Xi 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

3. Con ayuda de los datos anteriores, elabore el diagrama T vs X sobre el anterior, sin olvidar los datos de los componentes puros. Diagrama de H2O(1)Metanol (2)

T/°C 63.5

Diagrama T-x-y|77.93KPa

62.5 61.5 60.5 59.5

T-X

58.5

T-Y

57.5

56.5 55.5 0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

X1,Y1 (H2O)

̅ 4. Calcule el ∆𝐺𝑚𝑒𝑧 en todo el intervalo de composición y elabore un gráfico ̅ ∆𝐺𝑚𝑒𝑧 vs 𝑋𝐻 𝑂 . 2

De acuerdo a la formula ΔGmez = RT(X1 lnX1 + Y1 lnY1 )

R= 8.314 bar cc/K mol X1=Fracción mol del componente 1 H2O fase líquida Y1= Fracción mol componente 1 H2O fase vapor Tabla 3.0 Temperatura/ °C

X H20

Y H2O

T/K

ln X1

ln Y1

ΔGmez

56 57.5

1 0.888

1 0.64

329.15 330.65

0 0.11878354 0.15431736 0.32158362 0.51082562 0.88673193 1.51412773

0 -0.4462871

0 1075.15302 1306.84401 1638.82631 1866.53644 2021.96003 1868.93516

58

0.857 0.513 331.15

59

0.725 0.445 332.15

60 61.5 63

0.6

0.387 333.15

0.412 0.301 334.65 0.22

0.225 336.15

0.66747943 -0.809681 0.94933059 1.20064501 1.49165488

̅mez vs XH O . Diagrama de H2O(1)Metanol (2) de ∆G 2 Gmez. Vs X H O

2 Gmez. -90 0.15 0.25 0.35 0.45 0.55 0.65 0.75 0.85 0.95 X1

-590 -1090

-1590

Gmez. Vs XH2O

-2090

ANÁLISIS DE RESULTADOS

Después de realizar la parte experimental se puede analizar lo siguiente: Se trabajó con soluciones ideales. Consideramos una solución compuesta de un disolvente volátil (metanol) que se encontraba en mayor cantidad y un soluto no volátil (agua) que estaba presente en menor cantidad, se llevó acabo la técnica de destilación a temperatura de ebullición y se midió el índice de refracción tanto del componente destilado como del residuo, los valores registrados se muestran en la tabla 1.0 se puede decir que el índice de refracción es mayor en el componente destilado que en el residuo. Se procedió a buscar en la literatura los coeficientes de cada componente (agua y metanol) para la ecuación de Antoine y se calcularon las temperaturas se partió de estas temperaturas para hacer un barrido y obtener las presiones parciales y las fracciones molares de los componente en fase liquida y fase vapor. Obteniendo estos datos se realizó una representación gráfica t-x y se obtuvo una recta con pendiente negativa. Teóricamente la ley de Raoult indica que en una mezcla binaria ideal liquidoliquido, la presión parcial de vapor de cada componente es directamente proporcional a su fracción molar en la fase liquida los valores registrados experimentalmente se muestran en la tabla 2.0. Posteriormente se calculó la energía libre de Gibbs de mezcla en todo el intervalo de la composición para calcular la energía libre es necesario saber N que es el

número total de moles en la disolución. En la tabla 3.0 están registrados estos valores calculados y se observa que todos son negativos. Se puede explicar para una disolución ideal la energía libre de Gibbs siempre es negativo (dado que los logaritmos de las fracciones molares siempre son negativos), por lo tanto sus componentes se mezclan en todas proporciones de manera espontánea. Por ultimo podemos decir para una solución ideal: Dado que el soluto no es volátil, es vapor de disolvente puro. A medida que se añade más materia no volátil, disminuye la presión en la fase de vapor. Este comportamiento esta descrito por la ley de Raoult, que establece que la presión de vapor del disolvente sobre una solución es igual a la presión de vapor multiplicada por la fracción mol del disolvente en la solución: P = xP° Toda solución ideal obedece la ley de Raoult en todo el intervalo de concentraciones.

CONCLUSIONES 



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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 En el equilibrio la presión de vapor del líquido puro es p°. Si un material no volátil se disuelve en el líquido, se observa que la presión de vapor de equilibrio p sobre la solución es menor que sobre el líquido puro. En una disolución una disolución ideal la energía libre de Gibbs siempre es negativo (dado que los logaritmos de las fracciones molares siempre son negativos), por lo tanto sus componentes se mezclan en todas proporciones de manera espontánea. Se consideró una disolución ideal por su homogeneidad.

BIBLIOGRAFIA: 

Smith Van N. Introducción a la Termodinámica en Ingeniería Química. Séptima edición. Editorial McGraw-Hill. México D,F.



http://www.uib.es/facultat/ciencies/prof/juan.frau/qfI/teoria/tema11.pdf



http://www.textoscientificos.com/quimica/metanol



http://apuntescientificos.org/solucion-ideal-ibq.html



http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/solucionesideales_5177.pdf



http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/SolucionesNoElectrolitos_14274 .pdf