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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y BIOQUÍMICA INGENIERÍA QUÍMICA LABORATORIO INTEGRAL II PRÁCTICA # 3: “ PUNTO TRIPLE D E UN A SU S T AN CI A P UR A” PROFESOR: M. en C. OMAR ALBERTO HERNÁNDEZ AGUIRRE INTEGRANTES DEL EQUIPO:       

GARDUÑO PADUA CINTHYA GONZÁLEZ HIDALGO VÍCTOR HUGO LARA MAYA AIDEE BERENICE LÓPEZ ARELLANO XOCHITL PEÑA OLVERA ADRIANA ALEJANDRA RODRÍGUEZ FLORES ANA CRISTINA SÁNCHEZ JIMÉNEZ FRANCISCO JAVIER

METEPEC, EDO. DE MÉX., A 09 DE SEPTIEMBRE DEL 2013.

INTRODUCCIÓN

Un método muy común de representar los datos experimentales que se disponen de un equilibrio de fases sobre un sistema determinado, es hacerlo en la forma de una gráfica denominada diagrama de fases. Los diagramas de fases son representaciones graficas bidimensionales que tienen como coordenadas a la temperatura y presión, temperatura y composición, presión y composición, y asi sucesivamente. Las curvas que aparezcan en estas graficas conectaran los puntos correspondientes a condiciones en las que realmente existe un equilibrio de fase. Uno de estos puntos en un diagrama P-T para el agua, por ejemplo, sería el punto P= 1 atm, T= 0°C, que es el punto de congelación normal del agua (Wentworth & Ladner, 1975). Se utilizan ampliamente porque en ellos es más fácil entender el comportamiento de un sistema en equilibrio. Pero además, estos diagramas también se utilizan para representar procesos y realizar balances de materia. La representación de una mezcla en un diagrama permite determinar fácilmente se ésta se encuentra en equilibrio de fases o no y, en caso de ser afirmativo, cuáles son sus faces en equilibrio, las composiciones de esas fases y las cantidades relativas de cada una de ellas (Cisternas, 2009).

OBJETIVOS

Generales



Obtener el diagrama de fases de una sustancia pura a partir de datos experimentales.



Obtener el punto triple de una sustancia a partir de datos experimentales.

Específicos



Determinar experimentalmente el punto de ebullición a 560 mm-Hg del benceno y hexano



Determinar experimentalmente el punto de fusión a 560 mm-Hg del benceno.



Determinar experimentalmente el punto triple del benceno.



Determinar experimentalmente el punto de fusión del hexano a presión de vacío.



Diseñar

un

diagrama

experimentales.

de

fases

del

benceno

a

partir

de

datos

FUNDAMENTOS TEÓRICOS SUSTANCIA PURA Es toda sustancia que tiene su composición química homogénea e invariante por ejemplo: el agua, el nitrógeno, el oxígeno, el amoníaco y muchos más. La sustancia pura puede presentarse en distintas fases: sólido, líquido y gaseosa. Dependiendo de los valores de presión y temperatura una sustancia puede estar como sólido, líquido o vapor o presentarse en dos o tres fases a la vez (UNET, 2009). Sin embargo, la pureza absoluta no existe; vivimos en un mundo multicomponente y todas las sustancias naturales son mezclas (por el segundo principio de la termodinámica), las cuales se pueden separar en sus componentes puros hasta el grado de pureza deseado (pero siempre quedarán restos). Una sustancia que se diga “comercialmente pura” puede tener entre el 90% y el 99% de pureza, mientras que una sustancia “pura de laboratorio” puede tener entre un 99% y un 99,99% de pureza (Webserver, 2008). FASE Una fase es cualquier parte homogénea y físicamente distinta de un sistema, que está separada de otras partes del sistema por límites completamente definidos llamados interfaces del sistema (Slideshare, 2013). Existen tres fases principales para una sustancia pura, estas son: sólida, liquida y gaseosa como se muestra en la Figura 1:

Figura 1 Cambios de fase de una sustancia pura

1. Fase Sólida: Las moléculas están separadas en pequeñas distancias, existen grandes fuerzas de atracción, las moléculas mantienen posiciones fijas unas con respecto a las otras pero oscilan, esta oscilación depende de la temperatura. 2. Fase Líquida: El espaciamiento molecular es parecido al de la fase sólida, excepto que las moléculas ya no mantienen posiciones fijas entre sí. Las moléculas flotan en grupos. 3. Fase Gaseosa: Las moléculas están bastante apartadas unas de otras y no existe un orden molecular, estas se mueven de forma desordenada en continuo choque entre ellas y con el recipiente que las contiene (Webdelprofesor, 2009). EQUILIBRIO DE FASES La palabra equilibrio denota una condición estática, la ausencia de un cambio. En termodinámica, el término se emplea no sólo para denotar la ausencia de cambio, sino también la ausencia de cualquier tendencia hacia un cambio a escala macroscópica. Así, un sistema en equilibrio es aquel que existe bajo condiciones tales que no haya ninguna tendencia para que se presente un cambio de estado. Puesto que cualquier tendencia hacia el cambio está provocada por una fuerza impulsora de cualquier clase, la ausencia de tal tendencia también indica la ausencia de cualquier fuerza impulsora. De aquí que un sistema en equilibrio pueda describirse como aquel donde todas las fuerzas tienen un balance exacto. La presencia o no de un cambio en un sistema que no está en equilibrio depende de la resistencia y de la fuerza impulsora. Muchos sistemas experimentan cambios no medibles, incluso bajo la influencia de fuerzas impulsoras grandes, debido a una resistencia muy grande (Smith et al., 2005). LA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO Para un sistema, el potencial químico de cada constituyente debe ser el mismo en cualquier parte del sistema. Si hay varias fases presentes, el potencial químico de

cada sustancia debe tener el mismo valor en cada fase en la cual aparece la sustancia. Para un sistema de un componente,

, dividiendo la ecuación fundamental

por n, se obtiene: ̅ Donde ̅

̅

……. Ec. 1

̅ son la entropía molar y el volumen molar. Entonces

(

̅ ….. Ec. 2a, b

̅ y (

) )

Las derivadas de las ecuaciones 2a, b son las pendientes de las curvas y

versus T

versus p, respectivamente.

Según la tercera ley de la termodinámica, la entropía de una sustancia es siempre ⁄ positiva. Este hecho, combinado con la ecuación 2a, muestra que es siempre negativa. En consecuencia, la gráfica de versus T a presión constante es una curva con una pendiente negativa. Para las tres fases de una sustancia simple, tenemos ( (

)

̅

( ̅ ̅

)

….. Ec. 3a, b,

c

) A cualquier temperatura,

̅

̅

sólido es pequeña, de modo que en una gráfica de

̅

La entropía del

versus T para un sólido, tiene una

pendiente ligeramente negativa. La curva versus T para un líquido tiene una pendiente un poco más negativa que la del sólido. La entropía del gas es mucho mayor que la del líquido, por tanto su pendiente es mucho más negativa.

Las condiciones termodinámicas para el equilibrio entre fases a presión constante se deducen fácilmente. Los estados sólido y líquido coexisten en equilibrio cuando sólido = liq,

esto es, en los puntos de intersección de las curvas del sólido y de

líquido. La temperatura correspondiente es Tm, o sea, la de fusión. De forma

análoga, los estado líquido y gaseoso coexisten en equilibrio a la temperatura Tb, el punto de intersección de las curvas de líquido y gas, en el cual

liq =

gas.

Como se muestra en la figura 2, representando las curvas de sólido, líquido y gas y sus respectivas pendientes. El eje de la temperatura está dividido en tres intervalos. Por debajo de Tm, el sólido tiene el potencial químico más bajo. Entre Tm y Tb, el líquido tiene el mínimo potencial químico. Por encima de Tb el gas tiene el potencial químico más bajo. La fase con el potencial químico más bajo es la fase más estable.

Figura 2

versus T a presión constante

Sin embargo, es natural preguntar que acontece a las curvas si se cambia la presión. Esta pregunta se responde aplicando la ecuación (2b) en la forma ̅ . Si disminuye la presión, dp es negativa, ̅ es positivo, por lo tanto, es negativo y el potencial químico disminuye proporcionalmente al volumen de la fase.

A presiones muy bajas, el intervalo de estabilidad de un líquido disminuye apreciablemente. Si la presión se reduce a un valor bajo suficiente, la temperatura de ebullición del líquido puede incluso caer por debajo de la de fusión del sólido como se muestra en la Figura 3. Entonces no hay temperatura a la cual el líquido sea estable, el sólido se sublima. A una temperatura Ts, el sólido y el vapor coexisten en equilibrio. La temperatura Ts es la temperatura de sublimación del sólido y depende bastante de la presión.

Figura 3

versus T para una sustancia que sublima.

Está claro que existe alguna presión a la cual las tres curvas se intersectan a la misma temperatura. Esta temperatura y presión definen al punto tripe; las tres fases coexisten en equilibrio en el punto triple (Castellan, 1987). REGLA DE LAS FASES Y DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO Note que un sistema de dos fases con un solo componente puede estar en equilibrio a diferentes temperaturas (o presiones). Sin embargo, una vez que se fija la temperatura, el sistema permanece inmóvil en un estado de equilibrio y todas las propiedades intensivas de cada fase (a excepción de sus cantidades

relativas) poseen un valor fijo. Por lo tanto, un sistema de dos fases y un solo componente tiene una propiedad independiente, la cual puede ser ya sea la temperatura o la presión. En general, el número de variables independientes asociadas con un sistema multifase y multicomponente está dado por la regla de las fases de Gibbs, que se expresa como: …. Ec. 4 Donde IV = el número de variables independientes (independent variables), C = el número de componentes (components) y PH = el número de fases (phases) presentes en equilibrio. Por ejemplo, para el de un solo componente (C = 1) y dos fases (PH = 2), es necesario especificar una propiedad intensiva independiente (IV = 1, Figura 4). Sin embargo, en el punto triple, PH = 3 y, por lo tanto, IV = 0. Es decir, ninguna de las propiedades de una sustancia pura puede variar en el punto triple. Asimismo, con base en esta regla, una sustancia pura que exista en una sola fase (PH = 1) tendrá dos variables independientes.

Figura 4. De acuerdo con la regla de fases de Gibbs, un sistema de dos fases y un solo componente puede tener sólo una variable independiente En otras palabras, es necesario especificar dos propiedades intensivas independientes para establecer el estado de equilibrio de una sustancia pura en una sola fase (Ҫengel & Boles, 2012).

Por último haciendo un análisis a la Figura 5 a una presión constante, indicada por la línea discontinua horizontal, muestra los puntos de fusión y ebullición como las intersecciones de la línea horizontal como las curvas s-1 y 1-g. estos puntos de intersección corresponden a las intersecciones de las curvas -T de la figura 3. A temperaturas menores que Tm, el sólido es estable. En los puntos entre Tm y Tb, el líquido es estable, mientras que por encima de Tb, el gas es estable. Gráficas como la figura 5 contienen más información, a los cuales se les denomina diagrama de fases o diagrama de equilibrio.

Figura 5. Diagrama de fases de una sustancia simple El diagrama de fases muestra de inmediato las propiedades de la sustancia, temperatura de fusión, de ebullición, puntos de transición y triple. Cada punto del diagrama de fases representa un estado del sistema, dado que establece valores de T y p. Las líneas en el diagrama de fases lo dividen en regiones, marcadas sólido, líquido y gas. Si el punto que describe el sistema se encuentra en la región sólida, la sustancia existe como sólido. Si el punto cae en la región liquida, la sustancia existe como un líquido. Si el punto se localiza sobre la línea, como 1-g, la sustancia existe como líquido y vapor en equilibrio (Castellan, 1987).

METODOLOGÍA MATERIALES: 

1 Matraz de bola con dos bocas de 250 ml



1 Matraz de kitasato de 500 ml



2 Termómetros de mercurio de inmersión parcial.



1 Tapón de hule monohoradado



2 Tapones de hule bihoradados



2 Pinzas de tres dedos.



1 Bomba de vacío



2 Vasos de precipitado de 100 ml



1 Parrilla de calentamiento



1 Probeta de 100 ml



1 Anillo metálico



1 Soporte universal



3 Mangueras de látex



2 Pipetas graduadas de 10 ml



2 Tubos de ensaye de 15 ml



1 Refrigerante recto



1 Recipiente para agua



Plastilina

REACTIVOS Y/O SUSTANCIAS: 

Hielo



Sal de grano



Benceno



Hexano



Petrolato

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTO 1: Punto Triple 

Para la determinación del punto triple de las sustancias, es necesario un recipiente con hielo, agua y sal de mesa, formando así, una mezcla frigorífica.



Se agregan 200 ml de sustancia al matraz y se coloca sobre la mezcla frigorífica.



Al matraz kitasato se le ajusta el termómetro de mercurio de inmersión parcial, a manera que toque la mezcla, para ello se utiliza el tapón bihoradado y plastilina. El otro orificio se ajusta la bomba de vacío.



Se registra la temperatura inicial.



Se acciona la bomba de vacío, y se registra el cambio de temperatura con respecto al tiempo en que se presente el equilibrio líquido-sólido-vapor.



El procedimiento se realiza para cada uno de los reactivos (benceno y hexano). Se realizan los cálculos correspondientes.

EXPERIMENTO 2: Punto de Fusión 

Para la determinación del punto de fusión de los reactivos es necesario colocar 2 ml de la sustancia en un tubo de ensayo, y ajustar el termómetro inmersión parcial con el tapón de hule monohoradado.



Se introduce el tubo de ensayo en la mezcla frigorífica y se registran los cambios de temperatura con respecto al tiempo, hasta la formación de cristales.



Este procedimiento se realiza para cada el benceno y el hexano.

EXPERIMENTO 3: Punto de Ebullición 

Para determinar el punto de ebullición es necesario construir un sistema con ayuda del refrigerante, el cual se ajusta a un matraz de bola de dos bocas, así como de un termómetro.



Agregar 200 ml de la sustancia al matraz y calentarlo con la parrilla hasta el punto de ebullición a presión atmosférica.



Determinar el tiempo para cada uno de las sustancias.

DIAGRAMAS DE BLOQUES  EXPERIMENTO 1: Punto Triple

Medir 200 ml de sustancia y verter en el matraz.

Colocar el termómetro en el matraz de kitasato hasta tocar la sustancia.

Ajustar la bomba de vacío al matraz.

Colocar el matraz sobre la mezcla frigorífica.

Medir la temperatura con respecto al tiempo y la presión en que se presenten los equilibrios líquidosólido-vapor.

Realizar los cálculos y las observaciones correspondientes.

 EXPERIMENTO 2: Punto de Fusión Verter 2 ml de sustancia en el tubo de ensayo

Ajustar el termómetro. Y colocar sobre mezcla frigorífica

Determinar el punto de fusión (formación de cristales)

 EXPERIMENTO3: Punto de Ebullición

Armar sistema con el refrigerante, el matraz y el termómetro

Medir 200 ml de sustancia y verterla en el matraz

Calentar con la parrilla y determinar punto de ebullición

RESULTADOS

 HEXANO

Punto de Fusión a Presión atmosférica Primera Prueba Tiempo T (°C) (segundos) 17 0 16 10 15 20 13 30 11 40 9 50 8 60 6 70 5 80 4 90 3 100 2 110 0 120 -1 130 -2 140 -2 150 -3 160 -4 170 -5 180 -5 190 -6 200 -6 210 -7 220 -7 230 -7 240

Punto de Fusión a Presión atmosférica Segunda Prueba Tiempo T (°C) (segundos) 18 0 10 20 4 40 0 60 -1 80 -2 100 -2.5 120 -3 140 -3.5 160 -4 180 -4.5 200 -4.5 220 -5 240 -5 260 -5 280 -5 300 -5 320

Punto de Ebullición a Presión atmosférica Prueba Única Tiempo T (°C) (minutos) 21 0 40 01:03 45 01:51 47 02:16 50 02:36 52 03:39 54 05:37 54 06:05 54 06:57 54 08:05 54 10:08 55 12:20 55 12:55 55 18:37 55 25:53 55 30:05

Punto Triple del Hexano Temperatura (°C) 19 18 18 17 16 15.2 14 13.8 12.9 12 11 10.5 9.9 9.1 8.5 7.8 7 6.5 6 5.5 5 4.5 3.9 3.1 3 2.2 2 1.8 1.2 1 0.8

Presión (bares) 0 0.415 0.415 0.415 0.415 0.415 0.415 0.415 0.415 0.415 0.415 0.415 0.415 0.415 0.42 0.42 0.419 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42

Tiempo (segundos) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600

0 0 -1 -1 -1.5 -1.9 -2 -2.2 -2.9 -3.1 -3.5 -4 -4.2 -4.8 -5 -5.1 -5.2 -5.5 -6 -6.2 -6.2 -6.2 -6.2 -6.3 -6.7 -7 -7 -7 -7 -7

0.42 0.42 0.42 0.421 0.421 0.421 0.421 0.421 0.421 0.421 0.421 0.421 0.421 0.43 0.425 0.425 0.43 0.43 0.43 0.43 0.43 0.43 0.43 0.43 0.43 0.43 0.43 0.43 0.43 0.43

620 640 660 680 700 720 740 760 780 800 820 840 860 880 900 920 940 960 980 1000 1020 1040 1060 1080 1100 1120 1140 1160 1180 1200



BENCENO

Punto de Fusión a Presión atmosférica Primera Prueba T (°C) Tiempo (segundos) 15 0 12 10 10 20 8 30 7 40 6 50 5 60

Punto de Fusión a Presión atmosférica Segunda Prueba T (°C) Tiempo (segundos) 17 0 15 10 10 20 8 30 6 40 5 50 5 60

Punto de Fusión a Presión atmosférica Tercera Prueba T (°C) Tiempo (segundos) 15 0 13 10 10 20 7 30 6 40 5 50 5 60

Punto de Ebullición a Presión atmosférica Primera Prueba T (°C) Tiempo (minutos) 19 0 35 00:43 38 01:22 39 01:38 40 02:26 41 02:50 42 03:10 44 03:50 45 04:25 50 06:30 54 08:00 55 08:40 59 10:40* 60 11:03 61 11:40 62 12:21 63 13:40 67 15:44 69 18:52 69 22:50

*Primera burbuja

PUNTO TRIPLE BENCENO

Punto Triple del Benceno Temperatura (°C) 19 18 18 18 17 17 16 16.5 15 14 13 12 11.2 11 10 9.8 9 8.5 8 7.5 6.9 6.1 6 5.5 5 P. T. 4.5

Presión (bares) 0 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3

Tiempo (segundos) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250

ILUSTRACIONES DE LA PRÁCTICA



Determinación punto de ebullición

Ilustración 1.- Montaje para determinación de hexano



Ilustración 2.- Montaje para determinación de benceno

Determinación Punto de Fusión

Ilustración 3.- Medición de la temperatura del hexano

Ilustración 4.- Medición de la temperatura del benceno

Ilustración 5.- Registro de Resultados



Ilustración 6.- Formación de cristales

Determinación del Punto triple

Ilustración 7.- Montaje del equipo

Ilustración 8.- Temperatura del benceno

Ilustración 9.- Formación de cristales de benceno (1)

Ilustración 10.- Formación de cristales de benceno (2)

Ilustración 11.- Bomba de vacío

OBSERVACIONES

 La temperatura de fusión reportada en bibliografía para el hexano es aproximadamente de -97°C a presión atmosférica; en la práctica, sólo se logró llevarla a -10°C sin añadir la presión de vacío.  Al no lograr la formación de los cristales utilizando hexano, se determinó no seguir trabajando con esta sustancia.  Es importante regular la presión a la que se trabaja en la determinación del punto triple, ya que cuando se trabaja a presión constante no es posible determinar si en realidad esa es la presión a la que la sustancia alcanza su punto triple.  Debido a que la bomba de vacío no contaba con la suficiente potencia, ésta comenzó a calentarse y la prueba para la determinación del punto triple del hexano se suspendió, además los datos que se obtuvieron tendieron a permanecer constantes y por ello no nos indicaba un resultado concreto como el de los demás equipos.

CÁLCULOS BENCENO

Punto de Fusión a Presión atmosférica (Promedio) T (°C) Tiempo (segundos) 15.67 0 13.33 10 10 20 7.667 30 6.333 40 5.333 50 5 60

Presión (mm-Hg)

Punto de Fusión 600 500 400 300 200 100 0 15.67

13.33

10 7.667 6.333 Temperatura (°C)

5.333

Gráfico del Punto de Fusión del Benceno

5

Punto de Ebullición Presión (mm-Hg)

600 500 400 300 200 100 0 19 35 38 39 40 41 42 44 45 50 54 55 59 60 61 62 63 67 69 69 Temperatura (°C)

Gráfico del Punto de Ebullición del Benceno

De acuerdo a los datos obtenidos en los grafico se puede notar que la presión se mantuvo constante, ya que no se realizaron variaciones, por lo que su comportamiento fue lineal.

Presión (Bares)

Punto Triple 0.35 0.3

0.25 0.2

0.15 0.1

Temperatura (°C)

Gráfico del Punto Triple a Presión de Vacío del Sistema

P. T.

0

18 19

0.05

P. T.

18 19

Presion (Absoluta en bares)

0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

Punto Triple

Temperatura (°C)

Gráfico del Punto Triple a Presión absoluta del Benceno

Aunque se obtuvo un valor cercano al punto de fusión a presión atmosférica, no se puede representar de manera correcta la variación de temperatura vs presión.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Los datos experimentales obtenidos en el laboratorio para el punto de ebullición del hexano no concuerdan con fuentes consultadas, ya que según datos bibliográficos se encuentra entre 68 y 69°C, a una atmosfera de presión, y la lectura resultante en el laboratorio fue de 55°C. Pero es importante destacar que en la Ciudad de Toluca no se tiene esta presión, sino que es aproximadamente de 560 mm-Hg; es por ello que el punto de ebullición es menor, es decir, a mayor presión, mayor punto de ebullición y viceversa, por lo que se determina que el resultado obtenido es correcto. En el caso del punto de fusión del hexano no se determinó, ya que referencias reportan que ocurre a una temperatura de -96°C, y para el sistema frigorífico con el que se contaba, no se alcanzaba tal temperatura, pues los hielos tenían una temperatura aproximada de -7°C, además de que el termómetro de mercurio de inmersión parcial solo llegaba a -10 °C. Después de decretar que no se obtuvo el punto de ebullición, se prosiguió a la determinación del punto triple, aplicando una presión de vacío al sistema. Se registraron lecturas de presión y temperatura cada veinte segundos, y después de no obtener variaciones significativas de condiciones, se observó que no se lograría llegar al equilibrio de fases (solido-liquido-vapor). Es por ello que no se realizó cálculo alguno para la determinación del diagrama de fases del hexano. Como alternativa para determinar el punto triple de una sustancia pura, se optó por utilizar benceno en vez de hexano, corroborando con fuentes que se pudieran alcanzar las temperaturas necesarias para construir el diagrama, repitiendo asi, los procedimientos para obtener el punto de ebullición y fusión de la sustancia. La temperatura a la cual existe cambio de fase de líquido a vapor del benceno a una presión atmosférica de 760 mm-Hg es alrededor de los 80°C. En el prototipo montado se observó que la primera burbuja se registró a los 59°C, y a los 69°C se obtuvo el cambio de fase, obteniéndose así, el punto de ebullición del benceno a

presión atmosférica de Toluca, y por lo mencionado con respecto a las diferencias de presión, se determina un valor aceptable. En punto de fusión establecido del benceno es de 5.5°C a presión atmosférica. Con el sistema de enfriamiento montado, se obtuvo la formación de cristales a 5 °C, determinándose que el valor es correcto. Para el caso del establecimiento del punto triple se utilizó el mismo sistema que para el hexano, con una presión de vacío, observándose a una temperatura de 4.5°C, presión de 0.3 bares y en un tiempo de doscientos cincuenta segundos, que equivalen a cuatro minutos aproximadamente. Según consultas a bibliografía, la elaboración de los diagramas de fase, se logra a partir de la obtención de datos de temperatura a diferentes

presiones,

graficándose estas dos variables para la obtención de curvas. En la práctica realizada, solo se logró la variación de la temperatura por la implementación del sistema frigorífico, manteniéndose una presión constante, lo cual no ayuda a la determinación de las curvas y en su lugar se obtienen líneas rectas, que representan la tendencia constante de la presión.

CONCLUSIONES GENERAL El punto triple es característico de cada sustancia, ya que depende de sus puntos de ebullición y fusión, además de la presión de vapor que ejercen, presentándose asi, los tres estados de materia (solido, líquido y gas) en equilibrio dinámico. La ubicación de este punto es fija, ya que una alteración de presión y/o temperatura, desestabiliza el sistema, perdiéndose asi el punto. Para representar los cambios de fases que existen en diferentes valores

de

presión y temperatura, se establecen diagramas de fase, los cuales constan de tres áreas, que representan cada estado de la materia, separadas por líneas que son las curvas que establecen equilibrios entre dos fases.

PARTICULARES  GARDUÑO PADUA CINTHYA Al realizar la práctica se pudo observar las tres fases del benceno, cabe señalar que la presión se mantuvo constante al realizar las tres determinaciones como fue el punto de fusión, ebullición y al vacío por lo que se obtuvieron gráficos de forma lineal. Esto se debió a que no se pudo lograr una variación de presiones en la bomba. Aunque los resultados obtenidos de punto de fusión fueron cercanos a la literatura y el punto de ebullición fue menor dado a la presión atmosférica de la zona, no se logró llevar acabo el diagrama de tres fases dado al problema de presión. Cabe mencionar

que se realizó pruebas con ciclo hexano, aunque ya no se

consideraron debido a que su punto de fusión era de -95 grados Celsius y no se contaba con el material necesario para poder realizar la determinación.

 GONZÁLEZ HIDALGO VÍCTOR HUGO De acuerdo a la práctica realizada el 6 de septiembre de 2012, la cual tenía por objetivo la búsqueda del punto triple de una sustancia pura, así como el punto de fusión y ebullición de la misma, de manera concreta puedo concluir que las condiciones a nivel laboratorio no favorecieron del todo, puesto que en la búsqueda del punto triple de benceno y del hexano, no se contó con una bomba de vacío en la cual se pudiera variar la presión, solo variamos la temperatura por lo que no se puede decir que a 3 bares de presión de vacío que fue la presión que usamos, sea la precisa para localizar el punto triple. Por último se puede mencionar que es importante conocer las condiciones de presión y temperatura de las sustancias que usamos a nivel laboratorio o a nivel industrial, puesto que ello encontrar a qué condiciones se encuentran en equilibrio las tres fases de una sustancia, nos ayuda a determinar las condiciones específicas de cada sustancia y por ende un mejor uso y desarrollo de alguna actividad, por ejemplo al hacer uso del agua y aprovechar de la mejor manera cada estado de agregación de la misma y saber cómo usarlos y a que condiciones de presión y temperatura son más eficientes.

 LARA MAYA AIDEE BERENICE La realización de la práctica nos demostró que para cada sustancia existe un valor determinado de punto triple. Se sabe que el punto triple es aquel en el que se encuentran en el equilibrio el estado sólido, líquido y gaseoso a una temperatura y presión determinada. Es por ello también importante el estudio del punto de ebullición en una sustancia ya que es la temperatura de equilibrio líquido-gas, y el de fusión que es el equilibrio entre la fase líquida-solida. Para el benceno se realizaron pruebas de este tipo, se logró un punto de ebullición de 59 C y de fusión de 5 C, llega a variar con respecto a la de la bibliografía que es de 80 C y 5.5C para puntos de ebullición y de fusión respectivamente, sin embargo cabe señalar que se debe a la presión atmosférica a la que se encontraba el sistema

por lo que se pueden establecer como aceptables. Para este compuesto se determinó el punto triple a una presión de 0.3 bar, temperatura de 4.5 C y en un tiempo de 250 segundos, el cual fue apreciado cuando se observaron cristales en la solución. Para el otro compuesto con el que se trabajó que fue le hexano, se determinó a 55 C la temperatura de ebullición, cercana a la de la bibliografía que es de 68 C, para el de fusión se complicó, ya que de acuerdo al de la bibliografía es de -97 C y la temperatura de la mezcla frigorífica no permite que llegue a esa temperatura a presión atmosférica. Para el punto triple la bomba de vacío no trabajo como se esperaba por lo que afecto el resultado para este compuesto.



LÓPEZ ARELLANO XOCHITL

Cada sustancia posee de acuerdo a su composición química diferentes propiedades, como lo son su punto de fusión y de ebullición. A cada sustancia, por lo tanto, le corresponde un punto triple, que es aquel punto en donde se establece el equilibrio entre fases (solido-liquido-vapor). Las fases en termodinámica son los distintos estados homogéneos en los que se presenta una sustancia al ir cambiando su estado (temperatura, presión o concentración). Los tres estados fásicos de la materia son: sólido, líquido y gaseoso. Gráficamente se observa en un diagrama de fases, donde la intersección de las curvas que lo componen, representan el punto triple. El valor correspondiente a la presión en este punto, es el valor de la presión de vapor que ejerce el sólido y el líquido a aquella temperatura característica., y dado que es un solo punto en las curvas del diagrama, se establece que éste equilibrio se presenta a una presión y temperatura únicos. Para reproducciones futuras de esta práctica, se deben de establecer lecturas a diferentes presiones, para la elaboración del diagrama de fases, ya que a presión

constante, solo se obtienen líneas rectas, es decir, no muestran el comportamiento o respuesta de la sustancia, si se modifica alguna variable como la temperatura.



PEÑA OLVERA ADRIANA ALEJANDRA

El diagrama de fases de una sustancia nos sirve para conocer el o los estados de agregación

a

los

que

encontraremos

dicha

sustancia

en

determinadas

condiciones, tiene tres líneas de equilibrio que son sólido – líquido, líquido – vapor y sólido – vapor, y estas nos dicen a qué condiciones encontraremos dos fases de una misma sustancia, además tiene un punto triple que se alcanza cuando los tres estados de agregación de la misma coexisten en un mismo recipiente. Este punto es independiente de la masa y del volumen de la sustancia, solo se alcanza a una presión y temperatura determinadas, que generalmente se encuentra a una temperatura muy cercana a la de fusión ya que en este punto la variación que tiene con la presión es muy pequeña en comparación con la variación de presión que hay en el punto de ebullición, teniendo como aplicación del punto triple, la calibración de los termómetros.



RODRÍGUEZ FLORES ANA CRISTINA

La determinación del punto triple, punto de ebullición y punto de fusión de una sustancia a partir de datos experimentales, depende de varios factores como son el humano y las condiciones climáticas, en el caso del benceno se obtuvo de manera simple ya que maneja un punto de fusión normal de 5°C lo que permitió observar con claridad el cambio de fase que se llevó a cabo; sin embargo el punto de fusión del hexano al ser de -95°C, experimentalmente no fue posible llevarlo a cabo en condiciones normales, se tuvo que manejar a una presión de vacío para poder obtenerlo experimentalmente. El punto triple que se observó con claridad fue el del benceno.

 SÁNCHEZ JIMÉNEZ FRANCISCO JAVIER El punto triple es aquel en el cual coexisten en equilibrio el estado sólido, el estado líquido y el estado gaseoso de una sustancia. Se define con una temperatura y una presión de vapor. Es muy interesante ver como un líquido puede coexistir en las tres fases en un mismo recipiente, al ir variando la presión y la temperatura. Como se puede observar en los resultados obtenidos, nuestros valores se acercan a los valores teóricos, pero existe una variación o porcentaje de error, el cual se puede justificar, ya que las condiciones a las que se realizó el experimento no se pueden controlar al cien por ciento, principalmente la presión, además de que es posible que existan fugas en el sistema y que en las mediciones siempre cometemos errores al aproximar los valores.

RECOMENDACIONES Recomendación General 

Por ningún motivo se deberá de prender mecheros o cualquier

otro

equipo o dispositivo con fuego, ya que el área en la que se está trabajando contiene solventes volátiles, lo cual ase inminente el riesgo de una explosión. 

Encender los ventiladores con los que cuenta el laboratorio.

Determinación del punto de ebullición 

Colocar cuerpos de ebullición en el matraz que contiene la sustancia a analizar, para que el calentamiento sea de manera uniforme y el burbujeo que se produzca sea lo menos posible.



Untar petrolato a cada boquilla del material de vidrios para poder retirarlo con facilidad.



Verificar que no existan fugas de agua en las mangueras de látex.



Dejar enfriar la parrilla de calentamiento cuando se determinó el punto de ebullición

de

la

primera

sustancia,

para

que

en

la

segunda

experimentación no se presente perturbaciones de calentamiento y tiempo.

Punto de Fusión 

Para determinar el punto de fusión, se recomienda que una persona realice las mediciones en el termómetro, otra el tiempo o presión (según sea el caso) y una persona más tome nota de los datos que son proporcionados.



Colocar el hielo, y la sal que sea necesaria.

Determinación del Punto triple 

Verificar que la bomba cuente con la potencia suficiente para el desarrollo de la experimentación, además de que se pueda lograr la variación de la presión, para obtener datos que puedan ayudar a la obtención del diagrama de fases.



Examinar que no existan fugas de las mangueras de látex y del tapón que contiene el termómetro.



Se recomienda que una persona realice las mediciones, otra tome nota de los datos que son proporcionados por la primera y una tercera tome los intervalos de tiempo.

HOJAS DE SEGURIDAD BENCENO

HEXANO

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Ficha de Seguridad del Benceno. Búsqueda realizada el 08 de septiembre del 2013. [En línea]. Desde: http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/ FISQ/Ficheros/0a100/nspn0015.pdf