DIAGRAMA DE FASES TEMPERATURA DE EBULLICIÓN-COMPOSICIÓN DE UNA MEZCLA LÍQUIDA BINARIA Laboratorio de Química Física I 2009-2010 Remedios González Luque 1 OBJETIVOS 1 Construcción 1. C ió del d l diagrama di d de f fases T T-x para la mezcla metanol metanol-cloroformo cloroformo. 2 Caracterización del punto azeótropo. 2. azeótropo 3. Determinación del índice de refracción. 4. Curva de calibrado -x. Laboratorio de Química Física I 2009-2010 Remedios González Luque 2 ¿Qué es un diagrama de fases? ¿Qué es una fase? “Fase es una porción homogénea y físicamente diferenciada de un sistema, sistema separada de las otras partes del mismo por superficies p p límite bien definidas”. Sistema heterogéneo: Sistema formado por dos o más fases. Ejemplo agua con hielo ¿Qué es un diagrama de fases? Laboratorio de Química Física I 2009-2010 Remedios González Luque 3 Presión n Diagrama de fases de una sustancia pura Líquido Sólido Gas Temperatura ¿Qué situaciones muestra un diagrama de fases? Laboratorio de Química Física I 2009-2010 Remedios González Luque 4 EQUILIBRIO LÍQUIDOLÍQUIDO-VAPOR. Sistema cerrado Sistema abierto A (l) A (g) Pvap = Pext Presión n Pre esión ¿ ¿Cuándo hierve un líquido? Líquido Sólido Gas Temperatura Temperatura CURVAS PRESIÓN DE VAPOR -TEMPERATURA. Laboratorio de Química Física I Remedios González Luque 5 Si tenemos dos componentes ¿Cuántas variables tenemos? P-T-composición (x) T = cte diagrama P-x DISOLUCIÓN Ó IDEAL P = cte diagrama T-x T x Descripción fenomenológica: LEY DE RAOULT. T(ºC) VAPOR Pi x iL Pi* Dos componentes volátiles P*2 PT P*1 P1 LÍQUIDO P2 Xl1 Laboratorio de Química Física I 2009-2010 0 1 x Remedios González Luque 6 DISOLUCIÓN NO IDEAL Acetona + cloroformo Diagramas P-x P(mmHg) Desviaciones negativas de la ley de Raoult P*(acetona) Ley Raoult P*(cloroformo) Ocurre cuando las interacciones A-B son mayores que las l A-A A A i B-B BB Ley Henry 0 xCloroformo 1 Laboratorio de Química Física I 2009-2010 HM < 0 VM < 0 Remedios González Luque 7 DISOLUCIÓN NO IDEAL Diagramas P-x Acetona + CS2 P(mmHg) Ptotal Desviaciones positivas de la ley de Raoult Ocurre cuando las interacciones A-B son menores que las A-A i B-B P*(CS2 ) P*(acetona) 0 xCS 1 2 Laboratorio de Química Física I 2009-2010 HM > 0 VM > 0 Remedios González Luque 8 DISOLUCIÓN NO IDEAL Diagrama de fases líquido-vapor Diagrama de fases líquido-vapor presión frente a composición temperatura frente a composición. composición P LÍQUIDO T(ºC) PMax T*A VAPOR V O P*B T*B VAPOR P*A 0 LÍQUIDO xB 0 1 azeótropo Laboratorio de Química Física I xB 1 xg = xl Remedios González Luque 9 ¿Qué magnitudes necesitamos para construir un diagrama de fases T-x? Temperatura ebullición, ebullición T Composición fase líquida, xl T(ºC) Composición fase vapor, xg T*A VAPOR V O ¿Cómo vamos a determinar ¿Có d t i estas magnitudes? T*B LÍQUIDO 0 azeótropo Laboratorio de Química Física I xB 1 xg = xl Remedios González Luque 10 Caracterización del punto azeótropo 1 x Xl x x x x x x xg = xl x x x x 0 0 x AZEÓTROPO x x Xg 1 Laboratorio de Química Física I 2009-2010 Remedios González Luque 11 Determinación de la temperatura de ebullición Anotar Presión laboratorio T P = Pext = cte gas L G Te T líquido I t Precaución: perlas ebullición Iman Manta a mínima potencia Calibrado Enfriar tapado (vapores tóxicos Desechos en el bidón de resíduos Laboratorio de Química Física I 2009-2010 jeringa termopar Remedios González Luque 12 Determinación de la temperatura de ebullición Anotar Presión laboratorio P = Pext = cte T Precauciones: -Perlas ebullición -Imán Imán (agitación moderada) -Manta a mínima potencia -Calibrado I jeringa -Enfriar el matraz tapado (vapores tóxicos) -Desechos en el bidón de termopar residuos Laboratorio de Química Física I 2009-2010 Remedios González Luque 13 Determinación de la composición de la fase líquida VMeOH(mL) 0.5 1.0 2.0 4.0 .... VCH Cl3(mL) 19.5 19.0 18.0 16.0 .... I METANOL xl CLOROFORMO 20(gcm-3) 0.7914 1.4832 M(gmoll-11) M( 32 04 32.04 119 32 119.32 TRAER CALCULADO MAÑANA Laboratorio de Química Física I 2009-2010 Remedios González Luque 14 Determinación de la composición de la fase gaseosa ¿Método químico o físico? Propiedad física: índice de refracción (n) ¿Porqué el índice de refracción? - es una característica constante para el medio considerado Se emplea p en: - la identificación y determinación de la pureza de una sustancia – el análisis de la composición de mezclas binarias homogéneas de constituyentes conocidos. Laboratorio de Química Física I 2009-2010 Remedios González Luque 15 INDICE DE REFRACCIÓN n = índice de refracción co n v c = velocidad dela luz en el vacio v = velocidad de la luz en el medio v > co n >1 n depende: T P Concentración Determinación de la composición a partir ti d dell índice í di d de refracción f ió Laboratorio de Química Física 16 I 2009-2010 Remedios González Luque 16 Determinación de la composición de la fase gaseosa NO ¿Conocemos la relación n – x? Conocemos xl --- medimos nl PRECAUCIÓN: No olvidar medir el índice de refracción de la disolución C Construcción t ió curva de d calibrado: lib d nl - xl n = a x2 + b x + c nl ng = a xg2 + b xg + c resolver ecuación Laboratorio de Química Física I xl 2009-2010 UFFF!!!!!! Remedios González Luque 17 Determinación de la composición de la fase gaseosa ¿Qué queremos? C Conocer x a partir ti de d n x = a n2 + b n + c xl xg = a ng2 + b ng + c nl Laboratorio de Química Física I 2009-2010 Remedios González Luque 18 Determinación de la composición de la fase gaseosa PRECAUCIONES -ALCANZAR ALCANZAR EL EQUILIBRIO -CERRAR LA LLAVE Y EXTRAER LAS PRIMERAS GOTAS DEL CONDENSADO -NO NO SACAR LA JERINGA Si hay gran cantidad de condensado abrir la llave -VIAL VIAL FRIO -MEDIR EL INDIDE REFRACCIÓN RÁPIDO Laboratorio de Química Física I 2009-2010 Remedios González Luque 19