DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE EBULLICIÓN EN UN SISTEMA ETANOL-LÍQUIDO FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS, UACH 07 DE MAYO DE 2011 1 INDICE Resumen……………………………………………………………………………….. 3 Introducción……………………………………………………………………………. 4 Material…………………………………………………………………………………. 5 Método………………………………………………………………………………….. 5 Resultados ……………………………………………………………………………. 6 Discusión……………………………………………………………………………… 6 Conclusíon……………………………………………………………………………. 7 Bibliografía…………………………………………………………………………….. 7 2 Determinación del punto de ebullición en un sistema etanol-agua Universidad Autónoma de Chihuahua, Facultad de ciencias químicas M. Rodríguez, Y. Ramírez, A. Quintana, S. Salas, E. Burgos. ABSTRACT The following project present in de next pages is about the determination of a boiling point diagram. For the construction of the diagram it was necessary a ethanol-water binary system, in which compositions varies between 0% to 100% of ethanol. The process conditions in which the samples were taken are de following, atmospheric pressure 625 mm de Hg, temperature of 27 C, and humidity condition of 6%. The lab equipment used was, electric boiler, thermometers, precipitated glasses, in which there used 10 solutions in several concentrations for de determination of the curve. The data was taken in the moment in which the solution reach it’s bubble point. The final result was that the solution of pure water reach its boiling point at 96 C, while the solution reaches more ethanol the boiling point decreases at a point of 73 C when it becomes to 100% of ethanol. Base on the results, it was make the graphic lines for the boiling temperature vs. concentration in the liquid side while it was used the Raoult law of the graphic line in de vapor zone. RESUMEN El proyecto presentado en las siguientes páginas es la determinación de un diagrama de ebullición. Para la elaboración del diagrama se utiliza una mezcla binaria de etanol y agua en composiciones de etanol del 0% hasta el 100%. Las condiciones en las cuales se elaboro la toma de muestras en el laboratorio, presión atmosférica de 625mm de Hg, una temperatura de 27 C, con porcentaje de humedad del 6%. El equipo utilizado fue, parrillas eléctricas, termómetros, vasos de precipitados, y probetas, en las cuales se utilizo 10 soluciones de diferentes porcentajes de concentración para la determinación de la curva. Los datos fueron tomados en el momento en que las solución llegaba a su punto de burbuja. Los resultados fueron que a una concentración de agua 100% la temperatura de ebullición es de 96 C y conforme la concentración de etanol 3 aumenta hasta llegar al 100% de etanol la temperatura de ebullición mostrada por el termómetro fue de 73 C. En base a estos resultados se grafico la línea de ebullición en relación a la concentración del liquido e la solución y la temperatura de ebullición. Por medio de la ley de Raoult se determino la línea de ebullición en la zona de vapor. INTRODUCCIÓN Cuando existe ebullición, la agitación térmica es tan intensa que la formación de vapor no se efectúa únicamente en la superficie, sino dentro de la misma masa del líquido. En este punto, el vapor no solamente proviene de la superficie sino que también se forma en el interior del líquido produciendo burbujas y turbulencia que es característica de la ebullición Por eso se forman burbujas de vapor dentro del líquido, preferentemente en torno a pequeñas burbujas de aire o de partículas de polvo del líquido. En el curso de la ebullición, la temperatura se mantiene constante, ya que todo el calor suministrado sirve para la transformación del líquido en vapor. Este calor suministrado se denomina calor latente de evaporización. El punto de ebullición de un líquido está en relación con la presión que existe en su superficie (presión atmosférica) y con la presión del vapor saturado. En el punto de ebullición, y durante el transcurso de la misma, estas presiones permanecen idénticas. Cuando en las tablas que dan los puntos de ebullición de los líquidos vemos los datos, estos se refieren a cuerpos bajo una presión normal de 760 mm de mercurio. Si se modifica la presión exterior en la superficie del líquido, se modifica igualmente el punto de ebullición inicial. En el caso de los líquidos, la temperatura de ebullición se ve afectada por los cambios en la presión atmosférica debidos a las variaciones en la altura. A medida que un sitio se encuentra más elevado sobre el nivel del mar, la temperatura de ebullición se hace menor. A una altura de 1500 m o 0.84 atm (Medellín, por ejemplo), el agua ebulle a 95 °C mientras que al nivel del mar el agua hierve a 100 °C. El etanol, conocido como alcohol etílico, es un alcohol que se presenta como un líquido incoloro e inflamable con un punto de ebullición de 78 °C. La Volatilidad relativa ( sistemas vapor-líquido AB) de los En la figura siguiente cuanto más grande sea la distancia entre la línea de equilibrio y la línea de 45°, mayor 4 será la diferencia entre la composición del vapor yA y la composición de líquido xA. Por consiguiente, la separación se lleva a cabo con mayor facilidad. Una medida numérica de esta facilidad de separación es la volatilidad relativa, AB. Esta expresión se define como la relación entre la concentración de A en el vapor y la concentración de A en el líquido, dividida entre la relación entre la concentración de B en el vapor y la concentración de B en el líquido en el sistema binario mientras que la temperatura y la composición de la fase de vapor quedarán determinadas. Si el sistema obedece la ley de Raoult se obtiene: El valor de a cambia a medida que varía la concentración. Cuando los sistemas binarios siguen la ley de Raoult, la volatilidad relativa suele variar muy poco en un intervalo de concentraciones bastante amplio a presión total constante. MATERIALES 1 Vasos de precipitado de 50 ml 1 Parrillas de calentamiento 1 Termómetros de escala 0ºC - 100ºC Supóngase que hay dos componentes, de forma que A = 2 y B = 2. Los dos componentes se encuentran en ambas fases. Existen cuatro variables: presión, temperatura y las concentraciones del componente A en las fases líquida y vapor (las concentraciones del componente B son iguales a la unidad menos las dos componente A). Si se usa la presión solamente, una variable, por ejemplo, la concentración de la fase líquida, se puede modificar independientemente, 1 Probeta 100 ml Reactivos Etanol 98% Agua destilada MÉTODOS 1.- En un vaso de precipitado se colocaron 50 ml de agua destilada y el vaso se colocara en una parrilla de calentamiento, se determinó la temperatura de ebullición del agua y 5 se tomó el tiempo en que este suceso ocurra. 2.- Se preparó la solución de agua y etanol al 10% en un vaso de precipitado y tomó el tiempo y temperatura de su punto de ebullición. 3.- Se realizó consecutivamente el mismo procedimiento de los pasos anteriores hasta llegar a una solución concentrada de 100% de etanol DISCUSIÓN: RESULTADOS: Como se puede observar en la figura anterior conforme la concentración del etanol va en aumento, la temperatura de ebullición disminuye, debido a que el etanol tiene una temperatura de ebullición por debajo de la del agua. (78.5°C). 6 Durante la práctica se observó que el tiempo que tardó en llegar al punto de ebullición fue relativamente rápido a comparación con el tiempo que tarda el agua en alcanzarlo pues aunque son sustancias muy similares tienen características químicas y físicas diferentes entre ellas se encuentran la mayor volatilidad del etanol en comparación con el agua. necesario un cierto tiempo y que ese tiempo depende de la cantidad de sustancia que desee calentar. BIBLIOGRAFIA http://www.molecules.org/experiments /jones/jonesbp.html http://www.iit.edu/~smart/martcar/less on5/id22.htm CONCLUSIÓN: Para llegar al objetivo programado en esta practicas se empleo el método ya descrito, por el cual se graficó el punto de ebullición del sistema etanol-agua. También se pudó deducir que no todas las sustancias tienen el mismo punto de ebullición, si lo comparamos con el trabajo del agua, como en éste caso. Igualmente se comprobó que este varía de una sustancia a otra dependiendo los factores actúen en el proceso (densidad, presión de vapor, volatilidad.) Así mismo se observó que el que para llegar a la temperatura de ebullición es http://espaciociencia.com/punto-deebullicion/ https://www.itescam.edu.mx/principal/ sylabus/fpdb/recursos/r63477.PDF Geankoplis, C. J. Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias, Grupo Editorial Patria, 3ª edición, México DF, Capitulo 11 proceso de separación vapor liquido Mc Cabe, W.,L., Smith, J.,C., Harriott P. Operaciones Unitarias en Ingeniería Química. McGraw Hill. 4ª edición, Madrid, España, sección 4 transferencia de materia y sus aplicaciones. 7