Universidad de Santiago de Chile

Facultad de Química y Biología

Laboratorio de Fisicoquímica II

Laboratorio N°3

“Sistema de tres componentes”

Nombres: -Marlene Cabezas -Fabián Paredes

Profesor: Eduardo Pino

Objetivo:

Objetivo determinar la curva de solubilidad isoterma ternario cloroformo-ácido acético-agua y trazar dos líneas de enlace para el mismo sistema.

Introducción:

En este practico se determinara la curva de solubilidad de la isoterma de un sistema ternario y en este mismo trazar dos líneas de enlace donde encontraremos las concentraciones de dos fases conjugadas existentes en el sistema ternario. Para lograr lo ya mencionado mezclaremos cloroformo y ácido acético en diferentes proporciones, después agregamos agua y al aparecer turbidez en la solución nos dará un punto en el sistema ternario que dividirá la fase homogénea y las concentraciones necesarias donde hay coexistencia de dos fases. Esta línea formada por diferentes puntos se llama isoterma de solubilidad.

Teniendo en claro que un sistema ternario se rige por la regla de las fases la que nos que un sistema ternario está definido bajo ciertas condiciones, en este caso en particular nos facilita el trabajo cambiar solo la concentración de las especies a tratar y mantener constantes las variables presión y temperatura.

Materiales:

soporte Termómetro Pipetas, buretas, matraces Erlenmeyer con tapón, vasos precipitados Embudo de decantación Indicador fenolftaleína

Reactivos:

Ácido acético glacial (CH₃COOH, masa molar: 60,05g/mol). Cloroformo (CHCl3 masa molar: 119,38g/mol). Agua (H2O masa molar: 18,01g/mol).

Procedimiento Experimental:

Resultados:

Tabla n°1 volumen de las mezclas realizas

mezcla V H2O (mL) V CHCl3 (mL) V CH₃COOH (mL)

1 40,2 1,2 18,82 19,3 2,0 183 12,5 3,5 16,54 6,6 6,5 13,55 3,6 9,5 10,56 1,2 13 77 0,5 16 4

Preparamos las 7 muestras de

cloroformo y ácido acético con un volumen

de 20ml

Adicionamos agua destilada hasta que la

mezcla se vuelva turbia

Anotamos el volumen gastado de agua

destilada

En la parte II preparamos 2 muestras

"X" e "Y" de ácido acético, agua y

cloroformo

Se agita durante media hora, hasta notar que las fases se separen

nítidamente

Sacamos 5ml de cada una de las fases y las

depositamos en 4 matraces erlenmeyer

Agregamos 2 a 3 gotas de indicador fenolftaleína

Valoramos con NaOH 1M y anotamos el volumen gastado

Tabla n°2 gramos de las mezclas realizados

mezcla H2O (g) CHCl3 (g) CH₃COOH (g)

1 40,2 1,78 19,552 19,3 2,96 18,723 12,5 5,18 17,164 6,6 9,62 14,045 3,6 14,06 10,926 1,2 19,24 7,287 0,5 23,68 4,16

Tabla n°3 porcentaje masa/masa de la muestra

mezcla %m/m H2O (g) %m/m CHCl3 (g) %m/m CH₃COOH

1 65,33 2,90 31,772 47,10 7,22 45,683 35,88 14,87 49,254 21,81 31,79 46,405 12,6 49,2 38,26 4,33 69,41 26,267 1,76 83,56 14,68

Grafica 1 sistema ternario

Tabla n°4 masa y porcentaje masa/masa de la muestra X e Y

Muestra CHCl3(mL) Masa(g) %m/m CH₃COOH(mL) Masa(g) %m/m H2O(mL) Masa(g) %m/m Total (g)X 6,5 9,62 41,18 3,6 3,744 16,02 10 10 42,80 23,364Y 11 16,28 35,48 15 15,6 34,0 14 14 30,52 45,88

Tabla n°5 masa de la fases de la muestra X e Y

Fases Masa matraz (g) Masa matraz + disolución (g)

Masa disolución

X Orgánica (1) 78,57 85,60 7,03Acuosa(2) 53,25 58,36 5,11

Y Orgánica (1) 69,52 76,26 6,74Acuosa (2) 70,13 75,43 5,3

Tabla n°6 mL gastados para la valoración de las mezclas X e Y

Fases V NaOH (mL)

X Orgánica (1) 6,6Acuosa(2) 24,2

Y Orgánica (1) 20Acuosa (2) 45,7

Tabla n°7 Masas de las alícuotas y ácido presente en estas.

Fases Masa muestra (g) Masa acido(g)X Orgánica (1) 7,03 0,396

Acuosa(2) 5,11 1,453Y Orgánica (1) 6,74 1,201

Acuosa (2) 5,3 2,744

Tabla n°8 porcentaje masa/masa de la fase orgánica y liquida

Fases %m/mX Orgánica (1) 5,63

Acuosa(2) 28,43Y Orgánica (1) 17,81

Acuosa (2) 51,77

Grafica n°2 sistema ternario con las líneas de la fases orgánicas y liquidas

Discusión:

El diagrama ternario representa el equilibrio entre las distintas fases que se forman mediante tres componentes, en la cual, podemos observar una curva de equilibrio (isoterma), en donde cualquier proporción de los tres compuestos que se encuentre dentro de ésta da como

resultado una solución de dos fases, mientras que cualquier proporción que quede fuera de la curva, se obtendrá una solución de una fase.

La gráfica del sistema ternario nos dio respecto a lo esperado, ya que al calcular los %m/m de cada uno de los componentes, estos denotaron una gráfica correcta con las 7 muestras y los respectivos vértices.

Si analizamos cada parte de la gráfica del sistema ternario, reconocemos que en la parte derecha tenemos un 100% de miscibilidad entre el ácido acético (CH3COOH) y el agua (H20), en el lado izquierdo notamos un 100% de miscibilidad entre el cloroformo (CHCl 3) y el ácido acético, en cuanto a la parte de abajo podemos decir que el cloroformo y el agua son parcialmente miscibles.

Respecto a las líneas de enlace podemos decir que están técnicamente correctas ya que una línea tuvo que ser modificada debido a que él porcentaje masa/masa solo llega hasta 48 y el nuestro era de 51 aproximadamente, con esto podemos decir que tal vez hubo un error en la medición o algún error al preparar la muestra.

Cuestionario:

1. ¿Por qué la isoterma no es simétrica y por qué las líneas de unión no son paralelas?

La isoterma no es simétrica porque no tienen la misma miscibilidad cuando la proporción de cloroformo, ácido acético y agua son distintas, a esto se debe la diferencia, ya que se puede observar que la curva tiene un punto más alto en el lado derecho. Cada componente tiene distinta miscibilidad.

Las líneas de unión nos indican la composición de las soluciones conjugadas en el equilibrio, no son paralelas debido a la miscibilidad de los compuestos dependiendo de la proporción de ellos.

2.- Para un sistema heterogéneo ¿en qué capa es mas soluble el ácido acético?

El ácido acético y el agua son dos compuestos completamente miscibles entre sí. Es decir, la mezcla entre ambos no depende de las composiciones utilizadas, ya que el resultado de mezclar estos dos componentes es siempre una disolución homogénea. Lo mismo ocurre con el sistema formado por ácido acético y cloroformo.

Para la miscibilidad de las especies, depende de la naturaleza de las moléculas, puesto que si son similares serán solubles entre si. Esto está favorecido termodinámicamente frente a la permanencia de los dos sistemas iníciales por separado.

El sistema formado por agua y cloroformo es totalmente diferente. Estos componentes son parcialmente inmiscibles, lo que quiere decir que cuando se mezclan no se disuelven el uno en el otro. La naturaleza microscópica de sus moléculas es muy distinta y se repelen. Como resultado, los dos líquidos se mantienen separados formando dos fases diferentes. Es decir, termodinámicamente resulta más estable mantener los dos sistemas por separado que en una mezcla homogénea.

3.- Para las mezclas X e Y, ¿en qué relación se encuentran las cantidades de ambas capas?, ¿pasarán las líneas de unión por los puntos X e Y dentro de los límites de error experimental?

El agua y el cloroformo empiezan aumentar mutuamente su solubilidad en presencia del ácido acético, lo que genera la formación de líneas de unión no horizontales y con pendientes diferentes.

Al observar el diagrama ternario los puntos X e Y estas bastante alejados de las líneas de unión que les corresponden ya que los datos que se utilizaron, no eran los nuestros, por lo que el resultado fue diferente a lo esperado. Sin embargo se tiene conciencia de que las líneas de unión no son paralelas entre sí, y que poseen una inclinación pronunciada.

Conclusión:

Del practico realizado podemos concluir que los objetivos fueron cumplidos, ya que al obtener el porcentaje masa/masa de las muestras realizadas y hacer el grafico, podemos darnos cuenta que nuestra grafica esta correcta, ya que el compararla con la literatura tanto las líneas de enlace como los puntos de la gráficas son acorde a lo investigado.

En general nos damos cuenta que en el sistema ternario, dependiendo del lugar en que nos encontremos podemos saber si los componentes son miscibles o poco miscibles.

La miscibilidad de una mezcla de 3 componentes dependerá de los compuestos presentes y de las interacciones existentes. Las líneas de unión también dependerán del tipo de interacciones existentes.

Se puede concluir que el ácido acético y el cloroformo son completamente miscibles cuando hay ausencia de agua, cuando sólo hay cloroformo y agua, estamos en presencia de dos fases, por lo tanto al mezclar los 3 componentes en diferentes proporciones el sistema presentará diferente comportamiento ( existirá solo una fase –sistema homogéneo- o dos fases – sistema heterogéneo).

El diagrama ternario es una herramienta de gran ayuda para comprender un sistema de tres componentes, ya que es una representación gráfica de las fases presentes en una solución y ayuda a analizar el sistema y su comportamiento de una manera más sencilla.

Bibliografía:

1.-Abuin E.- Lissi E. - Paez M. - Ureta M. Fisicoquímica Tomo I, Editorial Universidad de Santiago de Chile, 2003. Páginas: 239-247.

2.- Gilbert W. Castellan / University of Maryland. Fisicoquímica 2° Ed. Editorial ADDISON –WESLEY IBEROAMERICANA. Páginas: 358-360.