diagrama de fases

DIAGRAMA DE FASES

DIAGRAMA DE FASES

I. OBJETIVOS

Obtener diagrama de fases para sistemas binarios y terciarias,

Determinar el volumen de una sustancia, que se debe aplicar para la turbidez en una solucin

binaria.

Determinar la temperatura de turbidez en una solucin ternaria.

II. MARCO TEORICO

Diagrama de Fase: es un resumen practico de los datos obtenidos a travs del estudio de los efectos de los cambios de temperatura y presin en el estado de agregacin de una determinada sustancia.Punto triple, condiciones de temperatura y presin a las que pueden coexistir en equilibrio las tres fases de una sustancia pura: slida, lquida y gaseosa.

Un grfico de la presin frente a la temperatura que muestra los intervalos en los que pueden existir las distintas fases se denomina diagrama de fases. En el del agua, mostrado aqu, las lneas AB y BC representan las curvas de presin de vapor del hielo y el agua lquida respectivamente. La lnea BD muestra el efecto que un aumento de la presin tiene sobre el punto de congelacin. La pendiente de esa lnea indica que un aumento de la presin disminuye el punto de congelacin. Esto es lo contrario de lo que ocurre con la mayora de los dems lquidos, y se debe al hecho de que el agua a diferencia de otros lquidos se expande al congelarse

En la regin ABD, el hielo es la nica fase estable; en DBC y ABC, las nicas fases estables son, respectivamente, el agua y el vapor de agua. En el punto de interseccin B, la temperatura es de 0,01C, y tanto el hielo como el agua tienen la misma presin de vapor: 610,5 pascales. B es el punto triple del agua.

A diferencia del punto de congelacin y del punto de ebullicin, que dependen de la presin, el punto triple es una propiedad fija. Se utiliza para definir el kelvin, la unidad de temperatura termodinmica. Por definicin, hay exactamente 273,16K entre el punto triple del agua y el cero absoluto.La temperatura del punto triple para cualquier sustancia pura es muy prxima a la de fusin, puesto que la variacin de esta ltima con la presin es muy pequea.Regla de las fases, en qumica fsica, expresin matemtica que describe el comportamiento de los sistemas qumicos en equilibrio, formulada por el fsico estadounidense J. Willard Gibbs dentro de sus investigaciones sobre termodinmica. Un sistema qumico consiste en cualquier combinacin de componentes qumicos bajo observacin. Una disolucin de sal en agua, por ejemplo, es un sistema qumico en el que los componentes son la sal y el agua. Los componentes qumicos de un sistema pueden presentarse en sus fases slida, lquida o gaseosa. La regla de las fases es aplicable nicamente a los sistemas denominados heterogneos, en los que dos o ms fases fsicamente diferentes se encuentran en equilibrio. Un sistema no puede contener ms de una fase gaseosa, pero s puede tener varias fases lquidas y slidas. Una aleacin de cobre y nquel, por ejemplo, contiene dos fases slidas; una mezcla de tetracloruro de carbono y agua tiene dos fases lquidas; una disolucin de agua con sal, tres fases (la sal es la fase slida, el agua es la fase lquida y el vapor de agua la fase gaseosa). El agua es un ejemplo de sistema qumico heterogneo de un solo componente. Las fases lquida y gaseosa (agua y vapor de agua) se dan conjuntamente en un amplio margen de temperatura y presin. Bajo una temperatura y presin determinadas, que se conoce como el punto triple, se dan en equilibrio las tres fases: vapor de agua (gas), agua (lquido) y hielo (slido).

La regla de las fases est representada por la ecuacin F=C-P+2, donde F es el nmero de variables (normalmente temperatura, presin y concentracin) que pueden cambiar sin que ello provoque la desaparicin de una fase o la aparicin de otra nueva; C representa el nmero de componentes qumicos del sistema, y P el nmero de fases presentes. La regla de las fases posibilita la correlacin de gran cantidad de datos fsicos y, con algunos lmites, permite la prediccin del comportamiento de los sistemas qumicos. Esta regla se aplica en la resolucin de numerosos problemas prcticos, especialmente en la preparacin de aleaciones metlicas, en ingeniera qumica y en geologa.III. DESARROLLO

Equipo:

Sistema Binario:

T

Agua

Fenol

Agua

Hornilla

Sistema Ternario:

Ac. Actico Cloroformo

Agua

III.1 MATERIALES

NombreNoCapacidad

Soporte1

Hornilla1

Vaso de Precipitacin1250 ml

Termmetro1200 C

Tubos de Ensayo9

Frasco de Vidrio15 ml

Pipeta25 ml

1 ml

Bureta125 ml

III.2 REACTIVOS

NombreCantidadConcentracin

CloroformoPuro

cido Actico

Fenol

Agua Destilada (liquida)

III.3 PROCEDIMIENTO

Sistema Binario : Fenol y Agua

En un tubo de ensayo introducir una cantidad determinada de fenol y otra de agua destilada.

Calentar el tubo de ensayo en bao mara y tomar la temperatura a la cual la mezcla se clarifica, esta temperatura corresponde a la temperatura de clarificacin.

Sacar el tubo de ensayo del bao mara y dejarlo enfriar lentamente. Tomar la temperatura a la cual el liquido se enturbia, esta temperatura corresponde a la temperatura de turbidez.

Seguir el mismo procedimiento con tubos de ensayo que contienen diferentes volmenes de agua y fenol.

Realizar un grafico de la temperatura de turbidez en funcin de la composicin de fenol y agua que tiene cada tubo de ensayo.

Sistema Ternario : Cloroformo, cido actico y Agua

En ocho tubos de ensayo introducir cantidades de cloroformo y cido actico en proporciones que van desde 0,2 ml hasta 1 ml, y desde 1ml hasta 0,2 ml respectivamente.

A cada uno de los tubos de ensayo, agregar a travs de una bureta, agua destilada gota a gota, hasta que se presente turbidez en la mezcla.

Anotar el volumen de agua agregada a cada tubo de ensayo.

Realizar un diagrama ternario considerando la composicin porcentual en peso de los tres componentes en cada tubo de ensayo.

IV. DATOS Y RESULTADOS

Sistema Binario : Fenol y Agua :

# TuboVFenol (ml)VH2O (ml)TClarificacin(C)TTurbidez(C)

10,20,27065

20,20,46965

30,20,67366

40,20,87467

50,21,07063

60,21,25947

70,21,46346

80,21,66859

90,21,85335

% Fenol = mFenol / mTotal * 100

Tubo 1)

mAgua = V Agua* (Agua

mFenol = V Fenol * (FenolV Fenol = 0,2 ml

; (Fenol = 0,97890 gr/ml

mFenol = 0,195780 gr

V Agua = 0,2 ml

; (Agua = 0,998234 gr/ml

mAgua = 0,199645 gr

mTotal = 0,395425 gr

% Fenol = 0,195780 /0,395425 * 100

% Fenol = 49,51

Tubo 2)



; (Fenol = 0,97890 gr/ml


V Agua = 0,4 ml

; (Agua = 0,998234 gr/ml

mAgua = 0,399294 gr


% Fenol = 0,195780 /0,595074 * 100

% Fenol = 32,90

Tubo 3)



; (Fenol = 0,97890 gr/ml


V Agua = 0,6 ml

; (Agua = 0,998234 gr/ml

mAgua = 0,598940 gr


% Fenol = 0,195780 /0,794720 * 100

% Fenol = 24,64

Tubo 4)



; (Fenol = 0,97890 gr/ml


V Agua = 0,8 ml

; (Agua = 0,998234 gr/ml

mAgua = 0,798587 gr


% Fenol = 0,195780 /0,994367 * 100

% Fenol = 19,69

Tubo 5)



; (Fenol = 0,97890 gr/ml


V Agua = 1,0 ml

; (Agua = 0,998234 gr/ml

mAgua = 0,998234 gr


% Fenol = 0,195780 /1,194014 * 100

% Fenol = 16,40

Tubo 6)



; (Fenol = 0,97890 gr/ml


V Agua = 1,2 ml

; (Agua = 0,998234 gr/ml

mAgua = 1,197881 gr


% Fenol = 0,195780 /1,393661 * 100

% Fenol = 14,05

Tubo 7)



; (Fenol = 0,97890 gr/ml


V Agua = 1,4 ml

; (Agua = 0,998234 gr/ml

mAgua = 1,397528 gr


% Fenol = 0,195780 /1,593308 * 100

% Fenol = 12,29

Tubo 8)



; (Fenol = 0,97890 gr/ml


V Agua = 1,6 ml

; (Agua = 0,998234 gr/ml

mAgua = 1,597174 gr


% Fenol = 0,195780 /1,792954 * 100

% Fenol = 10,92

Tubo 9)



; (Fenol = 0,97890 gr/ml


V Agua = 1,8 ml

; (Agua = 0,998234 gr/ml

mAgua = 1,796821 gr


% Fenol = 0,195780 /1,992601 * 100

% Fenol = 9,82

# TuboTTurbidez(C)XFenol (%)XAgua (%)

16549,5150,49

26532,9067,10

36624,6475,36

46719,6980,31

56316,4083,60

64714,0585,95

74612,2987,71

85910,9289,08

9359,8290,18

Sistema Ternario : Cloroformo, cido actico y Agua

Graficar la temperatura de turbidez:

TH2O = 18 C

(H2O =0,998625 gr/ml

(Cloroformo = 1,43 gr/ml ;(Ac.Acetico = 1,02 gr/ml;(Fenol = 0,9789 gr/ml

# TuboVCloroformo (ml)VAc Acetico (ml)VAgua (ml)

10,21,01,5

20,40,81,0

30,50,70,8

40,60,60,7

50,70,50,8

60,80,40,6

70,90,30,5

81,00,20,2

% Cloroformo = CCloroformo / mTotal * 100

% Ac. Actico = mAc.Acetico / mTotal * 100

Tubo 1)

m Agua = V Agua * (Agua

mCloroformo = VCloroformo * (Cloroformo mAc.Acetico = VAc.Acetico * (CloroformoVCloroformo = 0,2 ml

; (Cloroformo = 1,43 gr/ml

mCloroformo = 0,286 gr

VAc.Acetico = 1,0 ml

; (Ac.Acetico = 1,02 gr/ml

mAc.Acetico = 1,02 gr

VAgua = 1,5 ml

; (Agua = 0,998625 gr/ml

mAgua = 1,497938 gr


% Cloroformo = 0,286 / 2,803938 * 100

% Cloroformo = 10,20

% Ac. Actico = 1,02 / 2,803948 * 100

% Ac. Actico = 36,38

Tubo 2)








VAgua = 1,0 ml

; (Agua = 0,998625 gr/ml

mAgua = 0,998625 gr


% Cloroformo = 0,572 / 2,386625 * 100


% Ac. Actico = 0,816 / 2,386625 * 100


Tubo 3)








VAgua = 0,8 ml

; (Agua = 0,998625 gr/ml

mAgua = 0,79890 gr

mTotal = 2,22790 gr

% Cloroformo = 0,715 / 2,22790 * 100


% Ac. Actico = 0,714 / 2,22790 * 100


Tubo 4)








VAgua = 0,7 ml

; (Agua = 0,998625 gr/ml

mAgua = 0,699038 gr


% Cloroformo = 0,858 / 2,169038 * 100


% Ac. Actico = 0,612 / 2,169038 * 100


Tubo 5)








VAgua = 0,8 ml

; (Agua = 0,998625 gr/ml

mAgua = 0,79890 gr

mTotal = 2,30990 gr

% Cloroformo = 1,001 / 2,30990 * 100


% Ac. Actico = 0,51 / 2,30990 * 100


Tubo 6)








VAgua = 0,6 ml

; (Agua = 0,998625 gr/ml

mAgua = 0,599175 gr


% Cloroformo = 1,144 / 2,151175 * 100


% Ac. Actico = 0,408 / 2,151175 * 100


Tubo 7)








VAgua = 0,5 ml

; (Agua = 0,998625 gr/ml

mAgua = 0,499312 gr


% Cloroformo = 1,287 / 2,092312 * 100


% Ac. Actico = 0,306 / 2,092312 * 100


Tubo 8)








VAgua = 0,2 ml

; (Agua = 0,998625 gr/ml

mAgua = 0,199725 gr


% Cloroformo = 1,43 / 1,833725 * 100


% Ac. Actico = 0,204 / 1,833725 * 100


# TuboXCloroformo (%)XAc.Acetico (%)XAgua (%)

110,2036,3853,42

223,9734,1941,84

332,0932,0535,86

439,5628,2232,22

543,3422,0834,58

651,7918,9729,24

761,5114,6233,87

877,9811,1210,9

V. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

Estar atento al momento en que la solucin se vuelve turbia, para poder tener mejores

resultados.

Observar la temperatura en el termmetro en intervalos de tiempo fijos, para evitar errores.

No descuidar el termmetro, ya que cualquier variacin importante es un error mecnico y no

sistemtico.

VI. BIBLIOGRAFIA

David Shoemaker (1968), Experimentos de Fisicoqumica

Editorial C.R.A.T., Mxico, Pags:

Manuel Urquiza (1969), Experimentos de Fisicoqumica

Editorial Limusa, Mxico. Pags: 45 50

VII. CUESTIONARIO

Mezclas de Lquidos Inmiscibles y Miscibles: Cuando se tiene un sistema de dos lquidos inmiscibles entre si cada uno acta como si el otro no estuviera presente.

La presin arriba de este sistema ser igual a la suma de las presiones de cada uno de estos lquidos puros a la temperatura en cuestin. Cuando el sistema hierve, la presin total ser igual a la presin baromtrica que es a su vez igual a la suma de las presiones de cada uno de los lquidos puros a la temperatura de ebullicin. La temperatura a la que los dos lquidos hierven ser por lo tanto menor que la temperatura de ebullicin de cada uno de los lquidos independientes. Un liquido puede ayudar al otro a destilarse (Se suman sus presiones para igualar a la presin baromtrica).

Cuando se tienen mezclas de lquidos miscibles entre si, desaparece todo vestigio de las propiedades que tiene cada uno de ellos por separado, es decir cambia su punto de ebullicin, su punto de fusin, y las dems propiedades, pero si se asemejan mucho a ambas.

Solubilidad:,de una sustancia en un disolvente, es la cantidad de esa sustancia contenida en cien gramos de disolvente, a una temperatura y presin dadas.

Una disolucin est saturada a una determinada presin y temperatura cuando contiene disuelta la mxima cantidad de soluto posible a esa temperatura. La concentracin de soluto correspondiente a su disolucin saturada expresa el grado de solubilidad de la sustancia en un disolvente determinado y a una temperatura dada.

En general, la solubilidad de las sustancias slidas en agua aumenta con la temperatura.

Los gases se disuelven en los lquidos en una proporcin que depende de la naturaleza de ambos. Las disoluciones de gases obedecen la ley de Henry, segn la cual, a una temperatura dada, la masa de gas disuelto en una cantidad determinada de lquido es proporcional a la presin que el gas ejerce sobre la superficie del mismo.

Salvo excepciones, la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura.

Dilucin: Aadir disolvente en una solucin ya establecida, con el fin de disminuir la concentracin de la solucin.

Diagrama de Fases: es un resumen practico de los datos obtenidos a travs del estudio de los efectos de los cambios de temperatura y presin en el estado de agregacin de una determinada sustancia.Regla de Fases de Gibbs (Fases, componentes y grados de libertad): La regla de las fases est representada por la ecuacin F=C-P+2, donde F es el nmero de variables (normalmente temperatura, presin y concentracin) que pueden cambiar sin que ello provoque la desaparicin de una fase o la aparicin de otra nueva; C representa el nmero de componentes qumicos del sistema, y P el nmero de fases presentes. La regla de las fases posibilita la correlacin de gran cantidad de datos fsicos y, con algunos lmites, permite la prediccin del comportamiento de los sistemas qumicos. Esta regla se aplica en la resolucin de numerosos problemas prcticos, especialmente en la preparacin de aleaciones metlicas, en ingeniera qumica y en geologa.

Sistema Binario: Es aquel que tiene dos componentes, donde el eje de las ordenadas indica la temperatura y el eje de las abscisas el porcentaje de las sustancias que conforman el sistema.

Sistema Ternario: Es el sistema conformado por tres sustancias, su grafica se la realiza en un triangulo, tomando solo en cuenta el porcentaje de las sustancias en el sistema.

diagrama de fases

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