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Universidad de OrienteNúcleo de Anzoátegui
Áreas Especiales de GradoPropiedades de los Hidrocarburos y
Comportamiento de Fases
Universidad de OrienteNúcleo de Anzoátegui
Áreas Especiales de GradoPropiedades de los Hidrocarburos y
Comportamiento de Fases
PROPIEDADES DE LOS
HIDROCARBUROSBachilleres:
Boada Eunice.Penzo Oscarina.Pérez Israel
Barcelona, Enero 2013
Profesora:
Isvelia Avendaño
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El gas natural es una de las fuentes de energía más utilizadas a nivel mundial y también una de las más limpias. Es una mezcla de hidrocarburos livianos compuesta principalmente por el metano. Se encuentra generalmente en yacimientos de gas asociados o no asociados.
Para la extracción del gas natural o petróleo, como fuente de energía es necesario conocer; tanto en el yacimiento así como fuera de este, sus propiedades físicas como químicas para así evitar problemas en la extracción, manejo y transporte de estos hidrocarburos hacia la planta, y asegurar la especificaciones técnicas para una entrega segura que es de gran interés económico debido a que estos componentes tienen un alto valor cuando son vendidos por separados. Es por ello la importancia de conocer las propiedades que rigen a estos compuestos, los hidrocarburos, ya que ante la ausencia de estos conocimientos se podrían generar problemas operacionales y daños ambientales.
Israel Pérez
OBJETIVOSOBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL:
Estudiar las propiedades de los hidrocarburos.
Definir las propiedades físicas y coligativas de los hidrocarburos.
Estudiar la clasificación y nomenclatura de los hidrocarburos de
acuerdo a su estructura.
Mencionar las distintas aplicaciones de las propiedades de los
hidrocarburos.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
Israel Pérez
HIDROCARBUROSHIDROCARBUROS
Son compuestos orgánicos que sólo contienen átomos de carbono e hidrógeno.
Carbono: C Hidrógeno: H
Tienen fórmulas muy variadas:
Los átomos de carbonos se unen entre sí para formar cadenas carbonadas:
Israel Pérez
CLASIFICACIÓN DE LOS HIDROCARBUROS
CLASIFICACIÓN DE LOS HIDROCARBUROS
HIDROCARBUROS
ALIFÁTICOS
ACÍCLICOS
(Lineales)ALCANOS
ALQUENOS
ALQUINOS
CÍCLICOS (Cerradas)
CICLOALCANOS
CICLOALQUENOS
CICLOALQUINOSAROMÁTICO
S
Israel Pérez
SEGÚN SU CARÁCTER AROMÁTICO
CLASIFICACIÓN DE LOS HIDROCARBUROS
CLASIFICACIÓN DE LOS HIDROCARBUROS
SEGÚN SU SATURACIÓN:
HIDROCARBUROS
SATURADOS ALCANOS
INSATURADOS
ALQUENOS
ALQUINOS
AROMÁTICOS
Israel Pérez
HIDROCARBUROSHIDROCARBUROS
TIPOS DE FORMULAS
Estructural Condensada Molecular
𝐶𝐻 3−𝐶𝐻 3−𝐶𝐻3−𝐶𝐻3
𝐶𝐻 2=𝐶𝐻2
𝐶𝐻 3−𝐶𝐻 3−𝐶𝐻≡𝐶𝐻
n-butano
1-butino
eteno
𝐶𝐻 4
𝐶4 𝐻 8
𝐶2 𝐻4
Israel Pérez
NOMENCLATURA NOMENCLATURA
Isomería La capacidad del átomo de carbono para formar enlaces sencillos y
múltiples consigo mismo y con otros átomos conduce a diversas estructuras para moléculas de igual fórmula molecular. A estas estructuras se les denomina isómeros, del griego isos = igual y meros = parte.
Isómeros
Estructurales
Cadena Posición Función
Esteroisómeros
Diastereoisómeros
Cis-Trans Confórmeros
Rotámer0s
Enantiómeros
isoprenol y propanona
Israel Pérez
NOMENCLATURA NOMENCLATURA
Isómeros Estructurales
Nombre Formula molecular Estructura Pto. Ebullición(°C)
Isómeros de cadena
n-butano 0
isobutano -12
n-pentano 36
isopentano 28
neopentano 9,5
Isómeros de posición
1-butanol 118
2-butanol 99,5
Isómeros de función
etanol 78
dimetileter -24
Israel Pérez
NOMENCLATURA NOMENCLATURA
Isómeros Estereoisómeros
Israel Pérez
DiastereoisómerosSon moléculas que se diferencian por la disposición espacial de los grupos, pero que no son imágenes especulares.
Enantiómeros o Isómeros Ópticosson compuestos en donde uno es imagen especular del otro y no son superponibles, lo mismo que una mano respecto a la otra.
Ácido(-)-2-aminopropanoico
Ácido(+)-2-aminopropanoico
NOMENCLATURA NOMENCLATURA
Isómeros Estereoisómeros
Israel Pérez
Diastereoisómeros
CARACTERÍSTICAS DE LOS HIDROCARBUROS
CARACTERÍSTICAS DE LOS HIDROCARBUROS
ALCANOS
Conocidos como Parafinas.
Su formula Empírica:
Contienen enlaces simples entre carbonos ( σ ).
Son menos denso que el agua.
Son solubles en disolventes apolares.
Su punto de ebullición disminuye con las ramificación de la cadena carbonada. Son bastante inertes (estabilidad↑ y polaridad↓). Las reacciones mayoritariamente son de sustitución.
𝐶𝑛 𝐻2𝑛+2
𝐶𝐻 3−𝐶𝐻 2−𝐶𝐻3Israel Pérez
CARACTERISTICAS DE LOSHIDROCARBUROS
CARACTERISTICAS DE LOSHIDROCARBUROS
Enlaces
1𝑆2
El Carbono tiene 6 electrones
↑
↑↓
↑
4 Orbitales Híbridos
2 𝑃𝑥1𝑆2↑
↓
2 𝑃 𝑦 2 𝑃𝑧
↑
1𝑆2 2 𝑃𝑥 2 𝑃 𝑦 2 𝑃𝑧
↑ ↑ ↑
Israel Pérez
CARACTERÍSTICAS DE LOS HIDROCARBUROS
CARACTERÍSTICAS DE LOS HIDROCARBUROS
ALQUENOS
Conocidos como Oleofínicos
Su formula Empírica:
Contienen enlaces dobles entre carbonos ( σ + π)
Son menos denso que el agua
Son solubles en compuestos pocos polares e insolubles en agua La temperatura de fusión es menor a la de los alcanos con igual nº de carbono
Su punto de fusión y ebullición se incrementa con el peso molecular
Presentan una elevada reactividad química Las reacciones mayoritariamente son de adición
𝐶𝑛 𝐻2𝑛
𝐶𝐻 3−𝐶𝐻=𝐶=𝐶𝐻−𝐶𝐻3Israel Pérez
CARACTERISTICAS DE LOSHIDROCARBUROS
CARACTERISTICAS DE LOSHIDROCARBUROS
Enlace Carbono tiene 6 electrones
3 ORBITALES HÍBRIDOS Y 1 PURO
1𝑆2↑
↑↓
↑2 𝑃𝑥1𝑆2
↑
↓
2 𝑃 𝑦 2 𝑃𝑧
↑
1𝑆2 2 𝑃𝑥 2 𝑃 𝑦 2 𝑃𝑧
↑ ↑ ↑
Israel Pérez
CARACTERÍSTICAS DE LOS HIDROCARBUROS
CARACTERÍSTICAS DE LOS HIDROCARBUROS
ALQUINOS
Conocidos como Acetilénicos
Su formula Empírica:
Contienen enlaces triples entre carbonos ( σ + 2π)
Sus propiedades físicas y químicas son similares a la de los alquenos.
Su punto de fusión y ebullición son ligeramente superiores a la de los alcanos y alquenos
Son muy reactivos, pueden reaccionar con muchos agentes
Las reacciones más características son de adición
𝐶𝑛 𝐻2𝑛− 2
𝐶𝐻 3−𝐶≡𝐶−𝐶 𝐻3Israel Pérez
CARACTERISTICAS DE LOSHIDROCARBUROS
CARACTERISTICAS DE LOSHIDROCARBUROS
Enlace
2 ORBITALES HÍBRIDOS Y 2 PURO
1𝑆2↑
↑↓
↑
2 𝑃𝑥1𝑆2↑
↓
2 𝑃 𝑦 2 𝑃𝑧
↑
1𝑆2 2 𝑃𝑥 2 𝑃 𝑦 2 𝑃𝑧
↑ ↑ ↑
Israel Pérez
NOMENCLATURA NOMENCLATURA
Prefijos según numero de Átomos de Carbono
Numero De C
Prefijo Numero De C
Prefijo Numero De C
Prefijo Numero De C
Prefijo
1 Met- 6 Hex- 11 Undec- 20 Eicos-
2 Et- 7 Hept- 12 Dodec- 30 Triacont-
3 Prop- 8 Oct- 13 Tridec- 40 Tetracont-
4 But- 9 Non- 14 Tetradec- 50 Pentacon-
5 Pent- 10 Dec 15 Pentadec- 100 Hect-
Grupo funcional Sufijo (Función Principal) Prefijo (sustituyente)
alcano -ano -il
alqueno -eno -enil
alquino -ino -inil
Según su función
Israel Pérez
NOMENCLATURA NOMENCLATURA CICLOS
Compuestos donde los átomos de carbono están ordenados para formar Anillos.
NOMENCLATURA NOMENCLATURA
AROMATICOS
Esta clase de compuestos están formados principalmente por un anillo de 6 átomos de carbono con tres dobles enlaces, llamado BENCENO.
Israel Pérez
NOMENCLATURA NOMENCLATURA
Reglas para nombrar un Alcano complejo
1. Elegir la cadena continua más larga de átomos de carbono. Ésta es la cadena principal. (no necesariamente debe estar escrita en línea recta) y le dará el nombre básico al compuesto.
𝐶𝐻 3−𝐶𝐻−𝐶𝐻2−𝐶𝐻−𝐶𝐻2−𝐶𝐻 3
−𝐶𝐻2−𝐶𝐻 3
−𝐶𝐻2−𝐶𝐻2−𝐶𝐻35 4 32 1
6 7 8
𝐶−3→𝑒𝑡𝑖𝑙𝐶−5→𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙
3−𝑒𝑡𝑖𝑙−5−𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙𝑜𝑐𝑡𝑎𝑛𝑜
Radicales:
Israel Pérez
NOMENCLATURA NOMENCLATURA
Reglas para nombrar un Alcano complejo
𝐶𝐻 3−𝐶𝐻−𝐶𝐻2−𝐶𝐻−𝐶𝐻2−𝐶𝐻 3
−𝐶𝐻−𝐶𝐻 3
−𝐶𝐻2−𝐶𝐻2−𝐶𝐻2 5 436 7 8
𝐶−2 𝑦 5→𝑑𝑖−𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙𝐶−3→𝑒𝑡𝑖𝑙
3−𝑒𝑡𝑖𝑙−2,5−𝑑𝑖𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙𝑛𝑜𝑛𝑎𝑛𝑜
−𝐶𝐻
3
−𝐶𝐻
3
2. Numerar la cadena principal de un extremo al otro, de forma que los sustituyentesqueden con los números localizadores más pequeños.
1 2
9
• Si hay varias cadenas de la misma longitud, la principal es la que tenga más sustituyentes.
Radicales:
Israel Pérez
NOMENCLATURA NOMENCLATURA
Reglas para nombrar un Alcano complejo
𝐶𝐻 3−𝐶𝐻−𝐶𝐻2−𝐶 𝐻2−𝐶𝐻−𝐶𝐻3−𝐶𝐻−𝐶 𝐻2−𝐶𝐻−𝐶 𝐻3
−𝐶𝐻2−𝐶𝐻 3
−𝐶𝐻2−𝐶𝐻−𝐶𝐻2−𝐶𝐻3109 87 6 5 4 3
11
𝐶−3,10→𝑑𝑖𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙𝐶−5→ (1−𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙𝑒𝑡𝑖𝑙)
3,10−𝑑𝑖𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙−5− (1−𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙𝑒𝑡𝑖𝑙 )−7− (2−𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙𝑏𝑢𝑡𝑖𝑙 ) 𝑑𝑜𝑑𝑒𝑐𝑎𝑛𝑜
−𝐶𝐻
3−𝐶𝐻
3
−𝐶𝐻2−𝐶𝐻 3−𝐶𝐻−𝐶𝐻 3
Radicales:
1 212
𝐶−7→ (2−𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙𝑏𝑢𝑡𝑖𝑙 )
NOMENCLATURA NOMENCLATURA
Reglas para nombrar Alquenos complejos
1. Se elige la cadena carbonada más larga que posea el o los dobles enlaces.2. Se enumera de tal forma de dar la menor numeración posible al doble
enlace y a las ramificaciones; el doble enlace tiene prioridad sobre las ramificaciones.
𝐶 𝐻3−𝐶𝐻=𝐶−𝐶 𝐻2
−𝐶𝐻3 4−𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙−𝑏𝑢𝑡−2−𝑒𝑛𝑜1 2 3 4
𝐶 𝐻3−𝐶𝐻=𝐶𝐻−𝐶𝐻=𝐶−𝐶𝐻=𝐶 𝐻 2
−𝐶𝐻3−𝐶𝐻=𝐶 𝐻 2
−𝐶𝐻2−𝐶𝐻37 6 5 4 3 2 13−𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑙−4−𝑒𝑡𝑖𝑙−5−𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙−h𝑒𝑝𝑡𝑎−1,3,5− 𝑡𝑟𝑖𝑒𝑛𝑜
Radicales:
𝐶−3→𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑙𝐶−4→𝑒𝑡𝑖𝑙𝐶−5→𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙
Israel Pérez
NOMENCLATURA NOMENCLATURA
Regla para nombrar Eninos
−𝐶
𝐻−
𝐶−
𝐶𝐻
3
𝐶𝐻 3−𝐶=𝐶=𝐶−𝐶≡𝐶𝐻
• Son aquellos hidrocarburos que poseen simultáneamente dobles y triples enlaces.
• Se nombran cambiando la terminación ano por los sufijos en-ino (siempre en ese orden independientemente de los localizadores).
−𝐶𝐻
=𝐶
−𝐶𝐻
=𝐶
𝐻2
𝐶𝐻
3 −
−𝐶𝐻2−𝐶 𝐻3𝐶𝐻
3 −
5 4 3 2 16
7 8 9 10 11
Radicales:𝐶−3→𝑒𝑡𝑖𝑙𝐶−5,6,7,7→ 𝑡𝑒𝑡𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙
−𝐶𝐻=𝐶𝐻2
𝐶−9→ (1−𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑙 )
Israel Pérez
NOMENCLATURA NOMENCLATURA
Ciclos 1. En cicloalcanos con un solo sustituyente, se toma el ciclo como cadena
principal de la molécula. Es innecesaria la numeración del ciclo.
−𝐶
𝐻2 −
𝐶𝐻3
etilciclopropano
−𝐶
𝐻2 −
𝐶𝐻3
−𝐶𝐻3
2−𝑒𝑡𝑖𝑙−1− h𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 𝑒𝑥𝑎𝑛𝑜2. Si la cadena lateral es compleja, se toma como cadena principal y el ciclo
queda como un sustituyente.
𝐶𝐻 3−𝐶=𝐶−𝐶−𝐶≡𝐶𝐻−
−𝐶𝐻3 −𝐶𝐻2−𝐶𝐻3−𝐶𝐻3
5−𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑝𝑒𝑛𝑡𝑖𝑙−3−𝑒𝑡𝑖𝑙−3,5−𝑑𝑖𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙−4−h𝑒𝑥𝑒𝑛−1− 𝑖𝑛𝑜
6 5 4 3 2 1
Israel Pérez
NOMENCLATURA NOMENCLATURA
Aromáticos Al benceno y a las demás sustancias que tienen estructuras y propiedades
químicas semejantes a él, son clasificados como compuestos aromáticos. La palabra aromático originalmente se refería al olor agradable que poseen
muchas de estas sustancias.−𝐶𝐻
2 −𝐶𝐻
3−
𝐶𝐻
3
𝐵𝑟 −𝐶
𝐻3 −
𝐶𝐻2 −
𝐶𝐻
2 −𝑂𝐻−
𝑁𝑂
2−
12
34 1 2
6
1−𝑏𝑟𝑜𝑚𝑜−3−𝑒𝑡𝑖𝑙−4−𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙𝑏𝑒𝑛𝑐𝑒𝑛𝑜 1−h𝑖𝑑𝑟𝑜𝑥𝑖−2−𝑛𝑖𝑡𝑟𝑜−6−𝑝𝑟𝑜𝑝𝑖𝑙𝑏𝑒𝑛𝑐𝑒𝑛𝑜 Cuando el benceno aparece en una cadena como radical se forma un grupo
arilo conocido como FENILO.𝐶𝐻 3−𝐶=𝐶−𝐶𝐻−𝐶≡𝐶−𝐶 𝐻3
−
4− 𝑓𝑒𝑛𝑖𝑙−h𝑒𝑝𝑡𝑎−5−𝑒𝑛−2−𝑖𝑛𝑜
7 6 5 4 3 2 1
Israel Pérez
NOMENCLATURA NOMENCLATURA
Ejercicios
𝐶𝐻 3−𝐶−𝐶 𝐻2−𝐶−𝐶𝐻−𝐶𝐻−𝐶 𝐻3
−𝐶
𝐻3
−𝐶
𝐻2 −
𝐶𝐻
3
−𝐶
𝐻2−
𝐶𝐻
3
−𝐶
𝐻2 −
𝐶𝐻
3
−𝐶
𝐻2−
𝐶𝐻
3
−𝐶
𝐻3
2,4,5 ,−𝑡𝑟𝑖𝑒𝑡𝑖𝑙−2,4,6−𝑡𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙𝑜𝑐𝑡𝑎𝑛𝑜
−𝐶
𝐻2 −
𝐶𝐻
3
−𝐶𝐻 3
−𝐶𝑙
1−𝑐𝑙𝑜𝑟𝑜−2−𝑒𝑡𝑖𝑙−6−𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙𝑏𝑒𝑛𝑐𝑒𝑛𝑜
𝐶𝐻 3−𝐶≡𝐶−𝐶=𝐶𝐻−𝐶𝐻−𝐶 𝐻3
−𝐶
𝐻3
−𝐶
𝐻3 4,6−𝑑𝑖𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙−4−h𝑒𝑝𝑡𝑒𝑛−2− 𝑖𝑛𝑜
Israel Pérez
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
Índice De Refracción
Se define como la relación de la velocidad de la luz al pasar de uno a otro cuerpo.
donde, n: Índice de refracción c: velocidad de la luz en el vacío v: velocidad de la luz en el medido dado
Dónde:= Angulo entre el haz incidente y la normal (perpendicular a la superficie)= Angulo entre el haz refractado y la normal a la superficie.
En el vacío En otro medio
Oscarina Penzo
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
Instrumento para medir el Índice De Refracción
DigitalDe Abbe
Liquido y Gases
Los refractómetros son los instrumentos empleados para determinar este índice de refracción. A pesar de que los refractómetros son más eficaces para medir líquidos, también se emplean para medir sólidos y gases, como vidrios o gemas
Prisma (ubicado debajo de la placa de luz diurna)
Placa de luz diurna (se puede subir y bajar)
Lente primario (ubicada en el interior de eses punto)
Escala (ubicada en el interior de este punto)
Lente enfocable (ubicado en el ocular)
Oscarina Penzo
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
El índice de refracción tiene muchas aplicaciones en el campo de la Química, como la identificación de productos, análisis cuantitativo de soluciones, determinación de la pureza de muestras, y son útiles para determinar momentos dipolares, estructuras moleculares y pesos moleculares aproximados.
Usos Del Índice De Refracción
Diamante
Aromáticos
Oscarina Penzo
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
DENSIDAD DEL GAS Masa de una sustancia por unidad de volumen
La densidad de una mezcla en fase gaseosa (gas natural, Gas Condensado) se puede determinar aplicando la ley de los gases
Zg = Factor de compresibilidad del Gas a P y TTy = Temperatura (°R) P = Presión (lpca)Mg = Peso Molecular (lb/lb-mol)ρg = Densidad del Gas (lbs/)R = 10.732 ((lpc*)/(lb-mol * °R))
𝜌𝑔=𝑃∗ 𝑀𝑔
𝑍𝑔∗ 𝑅∗𝑇𝑙𝑏𝑠𝑃𝑖𝑒3
La densidad de un líquido se determina a partir de la siguiente relación funcional
𝜌𝑙=141,5
131,5+° 𝐴𝑃𝐼∗62,4
𝑙𝑏𝑠𝑃𝑖𝑒3
Oscarina Penzo
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
𝜌𝑔𝑐=𝑃 ∗𝑀𝑔𝑐
𝑍𝑔𝑐∗ 𝑅∗𝑇𝑙𝑏𝑠𝑃𝑖𝑒3
Determinar la densidad del Gas Condensado a partir de los siguientes datos:
P = 4000 lpcT = 290 °FZgc = 0.921γgc = 1.14
EJEMPLO
𝑀𝑔𝑐=𝛾𝑔𝑐∗ 𝑀𝑎𝑖𝑟𝑒
𝜌𝑔𝑐=17,8𝑙𝑏𝑠𝑃𝑖𝑒3
Oscarina Penzo
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
GRAVEDAD ESPECÍFICA
Relación entre la masa de un determinado volumen de una sustancia con respecto a un volumen igual de otra tomada como Standard. A menos que se establezca lo contrario, se acepta el aire como Standard para los gases y el agua para los líquidos
a.- Gravedad especifica de un gas
=28,96 lb/lb-mol
Oscarina Penzo
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
GRAVEDAD ESPECÍFICA ( Continuación)
b.- Gravedad especifica para condensados
𝛾𝑐=141,5
131,5+° 𝐴𝑃𝐼
c.- Gravedad especifica de una mezcla de condensado
= Gravedad especifica del Gas Condensado = Gravedad especifica del Gas = Gravedad especifica del CondensadoRGC = Relación Gas-Condensado PCN/BNMc = Peso Molecular del Condensado en lb/ lb-mol
𝛾𝑔𝑐=𝑅𝐺𝐶×𝛾𝑔+4584×𝛾𝑐
𝑅𝐺𝐶+132800×( 𝛾𝑐
𝑀𝑐 )𝛾𝑔𝑐=𝑀𝑔𝑐
𝑀 (𝑎𝑖𝑟𝑒)
Oscarina Penzo
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
EJEMPLO
Calcular la gravedad especifica de un gas condensado a partir de la siguiente información: Qo =844 BND ; Qg = 6.0 MMPCND; °API= 48.5; γg = 0.785
𝛾𝑐=141,5
131,5+° 𝐴𝑃𝐼=0,79
𝛾𝑔𝑐=𝑅𝐺𝐶×𝛾𝑔+4584×𝛾𝑐
𝑅𝐺𝐶+132800×( 𝛾𝑐
𝑀𝑐 )=1,167
Oscarina Penzo
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
GRAVEDAD API
Escala de medición creada por el Instituto Americano del Petróleo y utilizada para hidrocarburos, basándose en su peso específico, es decir, con relación al agua.
HIDROCARBURO API
Condensado mayor a 42
Crudo liviano 30,0 a 41,9
Crudo mediano 22,0 a 29,9
Crudo pesado (P) 10,0 a 21,9
Crudo extra pesado (XP)
Menor a 9,9
° 𝐴𝑃𝐼=141,5𝛾𝑐
−131,5
Oscarina Penzo
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
FACTOR DE CARACTERIZACIÓN
Factor que se usa para clasificar los tipos de hidrocarburos por medio de la relación de temperatura de ebullición con la densidad relativa
𝐾 𝑢𝑜𝑝=
3√(𝑇1,8
)
𝑆
Temperatura Media Ponderada: Temperatura a la que destila el 10, 20, 50, 80 y 90% del producto estudiado
Para crudo, Curva de destilación TBP
𝑇=
𝑇 20+𝑇50+𝑇 80
3
Para fracción del petróleo, Curvade destilación ASTM
𝑇=𝑇1 0+2𝑇 50+𝑇 9 0
4
Oscarina Penzo
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
FACTOR DE CARACTERIZACIÓN (Continuación)
Tipo Químico Preponderante
A- Parafínicos Normales e Iso 13
B- Mixtos con Ciclos y cadenas Equivalentes
12
C- Naftenicos Puros o Aromáticos ligeramente sustituidos
11
D- Aromáticos puros 10
Oscarina Penzo
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
FACTOR DE COMPRESIBILIDAD
Z=
MÉTODO DE CALCULO DEL FACTOR ZG
A partir de la gravedad especifica del gas Z : f(Psr; Tsr)
𝑃𝑠𝑟=𝑃 𝑦
𝑃 𝑠𝑐
𝑇 𝑠𝑟=𝑇 𝑦
𝑇 𝑠𝑐
𝑃𝑠𝑐=677−15∗𝛾𝑔−37,5∗𝑌 𝑔2 𝑇 𝑠𝑐=168+325∗𝛾𝑔−12,5∗𝛾𝑔
2
Oscarina Penzo
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
Z Bifásico (Zgc)
Z2f=
Ao = 2.24353A1 = -0.0375281 A2 = -3.56539A3 = 0.000829231A4 = 1.53428A5 = 0.131987
𝑃𝑠𝑐=706−51,7∗𝛾𝑔𝑐−11,1∗𝛾𝑔𝑐2
𝑇 𝑠𝑐=187+330∗𝛾𝑔𝑐−71,5∗𝛾𝑔𝑐2
𝑃𝑠𝑟=𝑃 𝑦
𝑃 𝑠𝑐𝑇 𝑠𝑟=
𝑇 𝑦
𝑇 𝑠𝑐
Oscarina Penzo
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
EJEMPLO
Calcular el factor volumétrico del un gas condensado a partir de la siguiente información:
Datos:Ty =250 °F Py = 4400 lpcRGC = 6100 PCN/BN°API= 48.9 γg = 0.8
𝑀𝐶=6089
° 𝐴𝑃𝐼 −5,9=141,448 𝑙𝑏/ 𝑙𝑏𝑚𝑜𝑙 𝛾𝑐=
141,5131,5+° 𝐴𝑃𝐼
=0,784
Bg=0,02829∗𝑍 2 𝑓 ∗𝑇 𝑦
𝑃 𝑦
𝑃𝑐𝑦
𝑃𝑐𝑛
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
Z2f=
𝑃𝑠𝑐=706−51,7∗𝛾𝑔𝑐−11,1∗𝛾𝑔𝑐2 =624,85 𝑙𝑝𝑐
𝑇 𝑠𝑐=187+330∗𝛾𝑔𝑐−71,5∗𝛾𝑔𝑐2 =486,2 °𝑅
𝑃𝑠𝑟=𝑃 𝑦
𝑃 𝑠𝑐
=7,04𝑇 𝑠𝑟=𝑇 𝑦
𝑇 𝑠𝑐
=1,46
𝛾𝑔𝑐=𝑅𝐺𝐶×𝛾𝑔+4584×𝛾𝑐
𝑅𝐺𝐶+132800×( 𝛾𝑐
𝑀𝑐 )=1,23
Bg=0,02829∗𝑍 2 𝑓 ∗𝑇 𝑦
𝑃 𝑦
𝑃𝑐𝑦
𝑃𝑐𝑛
=0,013𝑃𝑐𝑦
𝑃𝑐𝑛
EJEMPLO (continuación)
Oscarina Penzo
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
Método de Cálculo del Factor «Zg» (Considerando Impurezas)
A partir de la Composición del gas
Z : f(Psr; Tsr)
𝑃𝑠𝑟=𝑃 𝑦
𝑃 𝑠𝑐
𝑇 𝑠𝑟=𝑇 𝑦
𝑇 𝑠𝑐
𝑇 𝑠𝑐=∑𝑖=1
𝑛
(𝑇 𝑐𝑖∗ 𝑦 𝑖 )−𝐹 𝑠𝑘𝑃𝑠𝑐=
∑𝑖=1
𝑛
(𝑃𝑐𝑖∗ 𝑦 𝑖 )∗𝑇 𝑠𝑐
∑𝑖=1
𝑛
(𝑇 𝑐𝑖∗ 𝑦 𝑖 )+𝐵∗ (1−𝐵 ) ∗𝐹 𝑠𝑘
𝐹 𝑠𝑘=120∗ ( 𝐴0,9−𝐴1,6 )+15∗(𝐵0,5−𝐵4)
𝐴=𝑦 𝐶𝑂2+𝑦 𝐻2 𝑆 𝐵=𝑦 𝐻2 𝑆
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
EJEMPLO
Determinar el factor de compresibilidad del gas a partir del método de Standing-Aziz a 2885 lpca y 245 °F de un gas con la siguiente composición:
Oscarina Penzo
COMPOSICIÓN
0.95 343.4 667.8
0.02 550.1 707.8
0.01 666.0 616.3
0.02 547.9 1071.0
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
Método de Cálculo del Factor «Zg» (Considerando Impurezas)
= 3,32
= 0,02 = 0
Composición
yi Tci Yi*Tci Pci Yi* Pci
C1 0.95 343.4 326.2 667.8 634.4
C2 0.02 550.1 11.0 707.8 14.2
C3 0.01 666.0 6.7 616.3 6.2
CO2 0.02 547.9 11.0 1071.0 21.4
354,9 676,2
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
Método de Cálculo del Factor «Zg» (Considerando Impurezas)
𝑇 𝑠𝑐=∑𝑖=1
𝑛
(𝑇 𝑐𝑖∗ 𝑦 𝑖 )−𝐹 𝑠𝑘=351,6 ° 𝑅
𝑃𝑠𝑐=∑𝑖=1
𝑛
(𝑃𝑐𝑖∗ 𝑦 𝑖 )∗𝑇 𝑠𝑐
∑𝑖=1
𝑛
(𝑇 𝑐𝑖∗ 𝑦 𝑖 )+𝐵∗ (1−𝐵 ) ∗𝐹 𝑠𝑘
=669,6 𝑙𝑝𝑐𝑎
𝑃𝑠𝑟=𝑃 𝑦
𝑃 𝑠𝑐
=4,48
𝑇 𝑠𝑟=𝑇 𝑦
𝑇 𝑠𝑐
=2,02
Z
PROPIEDADES COLIGATIVAS HIDROCARBUROS
PROPIEDADES COLIGATIVAS HIDROCARBUROS
Propiedad que sólo depende de la concentración del soluto y no de la naturaleza de sus moléculas.
Está estrechamente relacionada con la presión de vapor.
PROPIEDADES COLIGATIVAS
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PROPIEDADES COLIGATIVAS MÁS COMUNES
Descenso de la Presión de Vapor
Aumento ebulloscópico
Descenso Crioscópico
Cambios de Estados
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PRESIÓN DE VAPOR
Es la presión que ejerce la fase de vapor sobre la fase líquida, cuando el líquido se encuentra en un recipiente cerrado.
La presión de vapor de un disolvente desciende cuando se le añade un soluto no volátil. Este efecto es el resultado de dos factores:
la disminución del número de moléculas del disolvente en la superficie libre la aparición de fuerzas atractivas entre las moléculas del soluto y las moléculas del disolvente, dificultando su paso a vapor
Pto. eb↑
DESCENSO DE LA PRESIÓN DE VAPOR
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Ley de Raoult
“La presión parcial de un solvente en solución (P1) está dada por la presión de vapor del solvente puro (Pº1) multiplicada por la fracción molar del solvente en solución X1”. Esto es:
P1= X1* Pº1
P1= (1 - X2)* Pº1
P1= Pº1 – X2*P1
Pº1 – P1= X2*P1
Pº1 – P1= ∆P= X2*P1
Donde,X2= Fracción molar del soluto∆P = Descenso de la presión de vapor.
∆P= X2*P1
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Ecuación de Clausius- Clapeyron:
𝑙𝑛𝑃𝑣º
𝑃𝑣1 =∆𝐻𝑚
𝑅∗( 1
𝑇 1
−1𝑇
)
Ecuación de Antoine:
𝑙𝑛 𝑃𝑣=𝐴−𝐵𝑇 +𝐶
Donde,Pº
v : Presión de vapor a (T y P) absoluta.P1
v : Presión de vapor a T1 absoluta.∆Hm : Calor de vaporización molar. R: La constante universal de los gases.
Donde, A, B, y C: Son constantes que se pueden obtenercon facilidad para varias especies químicas.
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AUMENTO EBULLOSCÓPICO:
Aumento del punto de ebullición que experimenta un disolvente puro, al formar una disolución con un soluto determinado
∆ 𝑇𝑏=𝐾 𝑏×𝑚
Donde, m: es la molalidad. Moles de soluto por
kilogramo de disolvente (mol/kg). ΔTb: Aumento del punto de ebullición. Tb : Temperatura de ebullición de la
disolución T *
b : Temperatura del disolvente puro. Kb: Constante de ebullición del disolvente.
Su valor cuando el solvente es agua es 0,512 °C kg/mol.
ΔTb = Tb – T*b
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PUNTO DE EBULLICIÓN
Temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a la presión del medio que rodea al líquido.
El punto de ebullición depende de la masa molecular de la sustancia y del tipo de las fuerzas intermoleculares de esta sustancia
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DESCENSO CRIOSCÓPICO
Disminución de la temperatura del punto de congelación que experimenta una disolución respecto a la del disolvente puro.
ΔTc = T*f -
Tf
Donde, T*
f : Temperatura de congelación (o de fusión) del solvente puro. Tf : Temperatura de congelación (o de fusión) de la disolución. ΔTc ó ΔTf : Magnitud del descenso del punto de congelación. Kf : Constante de congelación del disolvente (Kg/mol). m : Es la molalidad. Moles de soluto por kilogramo de disolvente (mol/Kg).
ΔTc = Kf * m
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PUNTO DE FUSIÓN
Temperatura a la cual una sustancia sólida al calentarse se convierte en líquido. El proceso inverso se conoce como Punto de Congelación; para la mayoría de las sustancias son iguales.
.
El punto de fusión y el punto de
ebullición pueden considerarse
como las huellas digitales de una
sustancia, puesto que correspon-
den a valores característicos,
propios de cada una y permi-
ten su identificación.
La presencia de impurezas disminuye el punto de fusión
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DisolventeFormul
a
Masa molar
(g/mol)
Entalpía de fusión(Kj/mol)
Temperatura de Fusión
(ºC)
Kf (ºC*Kg/mol
)
Agua H2O 18.02 6.01 0 1.86
Anilina C6H7N 93.13 10.56 -6.0 5.23
Benceno C6H6 78.11 9.95 5.5 5.07
Ciclohexano C6H12 84.16 2.63 6.6 20.8
Cicloexanol C6H12O 100.16 1.76 25.4 42.2
Dietanolamina
C4H11O2
N105.14 25.09 28 3.16
Etilenglicol C2H6O2 62.07 11.23 -13 3.11
Fenol C6H6O 94.11 11.29 40.9 6.84
Glicerol C3H8O3 92.09 8.48 18.2 3.56
Tolueno C7H8 92.14 6.85 -94.9 3.55
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CALOR LATENTE DE VAPORIZACIÓN (∆HV)
Cantidad de calor necesaria para que 1 gramo de una sustancia pase del estado líquido al estado gaseoso, en su punto de ebullición.
∆𝐻 𝑣=𝑄𝑚
Donde,Q: Es la cantidad de calor absorbida por la sustancia (cal)m: Es la masa de la sustancia (g)∆Hv : Calor de vaporización de la sustancia (cal/g)
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CALOR LATENTE DE FUSIÓN (∆HF)
Cantidad de calor necesaria para que 1 gramo de una sustancia pase del estado sólido al estado líquido, en su punto de fusión.
∆𝐻 𝑓 =𝑄𝑚
Donde,Q: Es la cantidad de calor absorbida por la sustancia (cal)M: Es la masa de la sustancia (g)∆Hf : Calor de fusión de la sustancia (cal/g)
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CALOR LATENTE DE SUBLIMACIÓN (∆HS)
Cantidad de calor necesaria para que 1 gramo de una sustancia pase del estado sólido al estado gaseoso, en su punto de sublimación.
∆𝐻 𝑠=∆𝐻𝑣+∆𝐻 𝑓
Donde,∆Hv : Calor de vaporización de la sustancia (cal/g) ∆Hf : Calor de fusión de la sustancia (cal/g)
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Deducción Termodinámica
𝐾 𝑓 =𝑅∗ (𝑇 𝑓 )2 ∗𝑀 1
1000∗∆𝐻 𝑓
𝐾 𝑏=𝑅∗ (𝑇 𝑏)2 ∗𝑀 1
1000∗∆𝐻 𝑣
Kf > Kb
∆Tc > ∆Tb
∆Hv > ∆Hf
Comparación de la magnitud del ∆Tc con el ∆Tb
para una misma disolución.
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Aplicaciones De Las Propiedades Coligativas en los Problemas Operacionales más comunes en una Torre Despropanizadora
1. En las Variables que influyen en los problemas operacionales:
Presión de la columna
Reflujo
Ubicación del Plato de Alimentación
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Temperatura de la carga
2. En los factores que afectan la operación de la torre despropanizadora:
Variación en la rata de flujo
Variación en la condición de la alimentación
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3. En los problemas operacionales en una torre despropanizadora:
Inundación
Formación de espuma
Sobrecarga
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Vómito
Goteo
Arrastre
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Aplicaciones del Descenso Crioscópico
Científicas: • Determinación de masas de soluto• Determinación de actividades de disolventes y soluto
Anticongelantes: • Para evitar la solidificación
Control de Calidad Industrial:
• Determinar masas moleculares• Controlar la calidad de los líquidos
Análisis Clínicos: • Análisis de los líquidos corporales (sangre, orina, lágrimas, etc.)
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Aplicaciones del Descenso Crioscópico
PROPIEDADES DE LOS HIDROCARBUROS
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