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INFORME N°9 EQUILIBRIO LIQUIDO - VAPOR

Date post:04-Nov-2015
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FIQUI II
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PRCTICA N9 LABORATORIO DE FISICOQUMICA II

PRCTICA N9 LABORATORIO DE FISICOQUMICA II

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(UNIVERSIDAD DEL PER, DECANA DE AMRICA)FACULTAD DE QUMICA E INGENIERA QUMICAE.A.P. INGENIERA QUMICA 0.72DEPARTAMENTO DE ACADEMICO DE FISICOQUMICA

LABORATORIO DE FISICOQUMICA IIPRCTICA N9INFORME DE EQUILIBRIO LQUIDO - VAPORPROFESOR:ANBAL FIGUEROA TAURINOALUMNOS: CHVEZ HUAMAN, DAMIN DANIEL11070033 FIGUEROA AYALA, BRANCO JOS11070116 LEYVA MEJA, OSCAR DANIEL11070173FECHA DE LA PRCTICA:MIRCOLES 08/04/13FECHA DE ENTREGA:MIRCOLES 15/04/13

TURNO:LUNES 13-16 HORASGRUPO:A B

2013NDICE

Introduccin.3 Resumen .4 Principios Tericos.5 Detalles Experimentales.7 Tabulacin de Datos y Resultados.9 Clculos.15 Anlisis y Discusin de Resultados.18 Conclusiones y Recomendaciones.19 Bibliografa .20 Apndice.21 Cuestionario.21 Grficas.23 Hoja de Datos.26

INTRODUCCIN

La estimacin del Equilibrio Lquido-Vapor en mezclas es uno de los aspectos de inters para la ingeniera qumica, ya que aporta informacin importante para el diseo de equipos de separacin y especialmente de destilacin.La destilacin es una de las operaciones de separacin ms utilizada en la industria qumica, tanto en el acondicionamiento previo de las materias primas como en la separacin de los productos. El requerimiento bsico para separar los componentes de una mezcla lquida por destilacin es que la composicin del vapor sea diferente de la composicin del lquido del cual se forma, esto es lo que sucede en las mezclas azeotrpicas. Las cuales se definen como mezclas de dos componentes las cuales hierven a temperaturas ms altas o ms bajas que sus respectivos puntos de ebullicin.Los conceptos y propiedades, entendidas como ventajas, de la destilacin fraccionada y mezcla azeotrpica son empleados en la industria del petrleo y del etanol en las que son muy comunes el empleo de la columnas de Fraccionamiento. Tambin es empleado el criterio de mezcla azeotrpica en la sntesis de esteres en qumica orgnica, donde se forma un azetropo de tres componentes, permitiendo as la obtencin del ster por destilacin.

RESUMENEsta prctica tiene como objetivo graficar temperatura - composicin y X-Y para una mezcla lquida de dos componentes, para as poder determinar la temperatura y composicin de la mezcla azeotrpica.Las condiciones de laboratorio a la cual se trabajaron fueron: Presin de 756 mmHg, Temperatura 22C y Humedad Relativa 92%.Las mezclas azeotrpicas son aquellas soluciones reales, cuya caracterstica es que los componentes hierven a una misma temperatura. Para determinar la composicin azeotrpica se determin haciendo el diagrama composicin molar del componente ms voltil en el vapor VS. Composicin del componente ms voltil en el lquido, (grfica N 2). Y para determinar la temperatura de ebullicin de la mezcla azeotrpica se obtuvo al graficar Temperatura de ebullicin vs. Composicin (A B) en el residuo y destilado (grfica N 3).A partir de la grfica N2 se determin que la composicin del 1-propanol en la mezcla azeotrpica fue de 35%, dando como error: 18.98%; y tambin se hall la temperatura del azetropo la cual fue de 81C, dando como error: 8.06%.De la prctica realizada se concluye que es posible analizar el equilibrio liquido-vapor para un sistema binario porque de acuerdo a la regla de Gibbs, solo se necesitan especificar dos variables para definir el sistema (Temperatura y composicin de un componente).Se recomienda esperar que la temperatura de ebullicin de la mezcla se mantenga constante para determinar su punto de ebullicin.

PRINCIPIOS TERICOSLEY DE RAOULT:La Ley de Raoult establece que la relacin entre la presin de vapor de cada componente en una solucin ideal es dependiente de la presin de vapor de cada componente individual y de la fraccin molar de cada componente en la solucin, es decir:

Donde: Si se introduce una mezcla de A y B en un recipiente en el que se ha hecho el vaco y en el que se mantiene una temperatura constante, se vaporizarn A y B hasta alcanzar un estado de equilibrio en el que la presin reinante ser la presin total de vapor de la mezcla, P, que de acuerdo con la ley de Raoult, tendr el valor:

SOLUCIONES REALES:Son aquellas soluciones que no se ajustan a la Ley de Raoult, y que presentan desviacin positiva o negativa de la ley, debido a las fuerzas de interaccin intermolecular de atraccin o repulsin entre los componentes y como consecuencia de ello no cumplen con la propiedad de aditividad de sus volmenes.

Desviacin positivaDesviacin negativaMEZCLA AZEOTRPICA:Son aquellas soluciones reales, cuya caracterstica es que hierven a una temperatura ms alta o ms baja respecto a la temperatura de ebullicin de cada uno de sus componentes. Dicho de otra manera, es una mezcla de dos componentes que hierven como si fuese una sustancia pura, con un punto de ebullicin constante y originando un vapor de igual composicin que la mezcla lquida de partida. Es evidente, que para estas mezclas no puede conseguirse ninguna separacin mediante el empleo de la destilacin.

DETALLES EXPERIMENTALES

1. MATERIALES Y REACTIVOS:

Materiales:Equipo especial para puntos de ebullicin, termmetro de dcimas, mechero de alcohol, refractmetro, tubos con tapones de corcho y pipetas.Reactivos:1-propanol (A), agua destilada (B) y acetona comercial.

2. PROCEDIMIENTO

Determinacin de los puntos de ebullicin del sistemaInstalamos el equipo para determinacin de puntos de ebullicin (baln de 125ml, refrigerante de reflujo y un separador para retirar el destilado). Ver figura 1.Adicionamos 20ml de 1-propanol (B) en el baln, luego introducimos el termmetro de modo que el bulbo quede aproximadamente en la mitad del lquido contenido en el baln, calentamos hasta alcanzar el punto de ebullicin y tomamos lectura de la temperatura; inmediatamente extrajimos 1ml del destilado; dejamos enfriar con un bao de agua fra y luego retiramos aproximadamente 1ml del componente A del baln (este lquido es el residuo). As mismo aadimos cada incremento de agua (A) de acuerdo a la tabla 2.2: repetimos todo el procedimiento, es decir para cada incremento: calentamos, tomamos lectura del punto de ebullicin, retiramos 1ml de destilado, enfriamos y extrajimos 1ml de residuo. Por otro lado realizamos un procedimiento parecido; esta vez con 20ml de agua (B): calentamos, determinamos punto de ebullicin, retiramos 1ml de destilado, enfriamos y extrajimos 1ml de residuo. La diferencia estuvo en que para cada incremento de 1-propanol segn la tabla 2.1, se realiz siempre con 20 ml de agua (B) y su respectivo incremento; lavando todo el equipo para cada incremento.

Determinacin de la composicin de las mezclasSe prepar 3ml de mezclas en tubos con tapn de corcho segn la tabla 2.3 y tomando lectura de temperatura de agua y 1-propanol puros; y a continuacin medimos el ndice de refraccin de cada mezcla.Finalmente medimos ndices de refraccin para los destilados y residuos obtenidos anteriormente.

TABULACIN DE DATOS Y RESULTADOSTABLA N1: Condiciones de laboratorio

7562292

TABLA N2: Datos experimentales Tabla 2.1: Para 20mL de agua con incrementos de 1-propanol

11.098.61.33371.3327

23.098.41.34001.3336

35.097.11.35121.3340

48.096.81.35531.3360

59.096.11.36301.3365

610.095.01.36501.3372

Tabla 2.2: Para 20mL de 1-propanol con incrementos de agua

10.495.51.38381.3833

20.494.81.37981.3824

30.493.91.37821.3804

40.590.91.37801.3790

50.589.51.37721.3747

60.588.71.37651.3737

70.587.61.37531.3627

Tabla 2.3: Datos para las mezclas

13.00.01.3860

22.90.11.3855

32.80.21.3845

42.50.51.3810

52.10.91.3775

61.71.31.3705

71.41.61.3650

81.02.01.3580

90.52.51.3480

100.03.01.3330

TABLA N3: Datos tericosTabla 3.1: Datos tericos para el agua y el 1-propanol

0.9977210018.0151.3334

()

0.8034097.260.0951.3860

Tabla 3.2: Datos tericos para el azetropo88.1C

()

() Perrys Chemical Engineers Handbook 8Th Edition. Don W.Green, Robert H.Perry

TABLA N4: Resultados y porcentaje de error

Tabla 4.1: ndices de Refraccin de los lquidos puros

Agua1.33341.33310.0225%

1-propanol1.38601.38460.10101%

Tabla 4.2: Temperaturas de ebullicin de los lquidos puros

100991%

97.2961.2346%

Tabla 4.3: Datos de la mezcla azeotrpica

88.1C81C8.06%

43.2%35%

Tabla N5: Datos para grficas

Tabla 5.1: Datos para la Grfica: ndice de Refraccin vs %molar del 1- propanol

1.3860100%

1.385587.58%

1.384577.11%

1.381054.66%

1.377536.07%

1.370523.97%

1.365017.41%

1.358010.79%

1.34804.62%

1.33300.00%

00

1.471.36

2.401.46

5.721.51

7.861.76

14.281.83

16.681.93

37.0513.95

40.6732.73

42.9435.37

45.6849.36

46.4055.02

52.5264.25

71.6268.89

Tabla 5.2: Datos para la Grfica:Composicin en el Vapor vs Composicin en el Lquido

Tabla 5.3: Datos para la Grfica:Diagrama Temperatura vs Composicindel Sistema A B

98.6C1.471.36

98.4C2.401.46

97.1C5.721.51

96.8C7.861.76

96.1C14.281.83

95.0C16.681.93

95.571.6268.89

94.852.5264.25

93.946.4055.02

90.945.6849.36

89.542.9435.37

88.740.6732.73

87.637.0513.95

Tabla 5.3

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