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7/17/2019 Tema13_IIBFQ04anexo
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Anexo Tema13 1
04/04/2005 Bases Físicas y Químicas del Medio
Ambiente. Anexo Tema 13
1
04/04/2005 Bases Físicas y Químicas del Medio
Ambiente. Anexo Tema 13
2
Predicción de la presión de vapor de disoluciones ideales.
Las presiones de vapor de benceno y tolueno puros a 25ºC son 95.1 y
28.4 mm Hg.
Se prepara una disolución en la que las fracc iones molares de benceno y
tolueno son ambas 0.5.
a) ¿Cuáles son las presiones del benceno y tolueno sobre esta
disolución?
b) ¿Cuál es la presión de vapor total?
c) ¿Cuál es la composición del vapor en equilibrio con la disolución
benceno-tolueno?
04/04/2005 Bases Físicas y Químicas del Medio
Ambiente. Anexo Tema 13
3
a) ¿Cuáles son las presiones del benceno y tolueno sobre esta disolución?
PA = xA PºA
Pbenceno = xbenceno* Pºbenceno = 0.5 * 95.1 = 47.6 mm Hg
Ptolueno = xtolueno* Pºtolueno = 0.5 * 28.4 = 14.2 mm Hg
b) ¿Cuál es la presión de vapor total? PT = Pbenceno + Ptolueno
PT = 47.6 + 14.2 = 61.8 mmHg
c) ¿Cuál es la composición del vapor en equilibrio con la disolución benceno-tolueno?
Pbenceno = xbenceno * Pºtotal
Xbenceno =47.6
61.8= 0.77 Xtolueno =
14.2
61.8= 0.23
Ptolueno = xtolueno* Pºtotal
04/04/2005 Bases Físicas y Químicas del Medio
Ambiente. Anexo Tema 13
4
DIAGRAMAS PRESIÓN-COMPOSICIÓN
Diagramas líquido-vapor. Disoluciones ideales
PºV (benceno puro) = 95.1 mm HgPºV (tolueno puro) = 28.4 mm Hg
Tolueno Benceno
(Presiónmm
Hg)
95.1
28.4
Composición de la disolución (x)
04/04/2005 Bases Físicas y Químicas del Medio
Ambiente. Anexo Tema 13
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PºV (benceno puro) = 95.1 mm HgPºV (tolueno puro) = 28.4 mm Hg
(Presiónmm
Hg)
95.1
Benceno0 1
La línea roja ( )muestra como varía la presión de vapordel benceno con la composición de la disolución. El
benceno sigue la ley de Raoult:
Pbenceno = xbenceno* Pºbenceno
04/04/2005 Bases Físicas y Químicas del Medio
Ambiente. Anexo Tema 13
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PºV (benceno puro) = 95.1 mm Hg
PºV (tolueno puro) = 28.4 mm Hg
Tolueno 1 0
Benceno
(Presiónmm
Hg)
95.1
28.4
0 1
La línea azul ( )muestra como varía la presión de
vapor del tolueno con la composición de la disolución. Eltolueno sigue la ley de Raoult:
Ptolueno = xtolueno* Pºtolueno
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Anexo Tema13 2
04/04/2005 Bases Físicas y Químicas del Medio
Ambiente. Anexo Tema 13
7
Tolueno 1 0
Benceno
(Presiónmm
Hg)
95.1
28.4
0 1
La línea negra ( ) muestra como varía la PV total con lacomposición de la disolución.
Cada valor de la P representado por esta línea es igual (3) a la suma delas P de las dos líneas del benceno (2) y del tolueno (1).
1
2
3
0.5
04/04/2005 Bases Físicas y Químicas del Medio
Ambiente. Anexo Tema 13
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Tolueno 1 0
Benceno(P
resiónmm
Hg) 95.1
28.4
0 1
1
2
PºV (benceno puro)
= 95.1 mm Hg
PºV (tolueno puro)
= 28.4 mm Hg
14.2
47.6
a) ¿Cuáles son las presiones del benceno y tolueno sobre esta disolución?
PA = xA PºA
Pbenceno = xbenceno * Pºbenceno = 0.5 * 95.1 = 47.6 mm Hg
Ptolueno = xtolueno* Pºtolueno = 0.5 * 28.4 = 14.2 mm Hg
0.5
04/04/2005 Bases Físicas y Químicas del Medio
Ambiente. Anexo Tema 13
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b) ¿Cuál es la presión de vapor total? PT = Pbenceno + Ptolueno
Tolueno 1 0
Benceno
(Presiónmm
Hg)
95.1
28.4
0 1
1
2
3
14.2
47.6
61.8
0.5
El punto 3 representa el valor de la PV total y se calcula:
PV Total(3) = PV benceno(2) + PV tolueno(1) = 47.6 + 14.2 = 61.8 mm Hg
04/04/2005 Bases Físicas y Químicas del Medio
Ambiente. Anexo Tema 13
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¿Cuál es la composición del vapor en equilibrio con la disolución benceno-tolueno? (xB = 0.5 y xT = 0.5)
Tolueno 1 0
Benceno
(Presiónm
m
Hg) 95.1
28.4
0 1
1
2
14.2
47.6
61.8
0.5
Pbenceno = xbenceno* Pºtotal
Xbenceno =47.6
61.8= 0.77 Xtolueno =
14.2
61.8= 0.23
Ptolueno = xtolueno* Pºtotal
0.77
0.23
3 4
La línea que une los puntos 3 y 4 es la LÍNEA DE EQUILIBRIO.
04/04/2005 Bases Físicas y Químicas del Medio
Ambiente. Anexo Tema 13
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Tolueno 1 0
Benceno
(Presiónmm
Hg) 95.1
28.4
0 10.5 0.77
0.23
4
Si se establecen varías líneas de equilibrio a través del intervalo de composición, sepuede formar la curva verde.
La fase vapor (a la vista de las curvas) en disoluciones ideales de dos componentes,siempre será más rica en el componente mas volátil que la fase líquida.
En este caso, el benceno es más volátil porque es el que tiene una presión de vapormas alta (9531 > 28.4 mm Hg).
04/04/2005 Bases Físicas y Químicas del Medio
Ambiente. Anexo Tema 13
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Tolueno 1 0
Benceno
(Presiónmm
Hg) 95.1
28.4
0 1
VAPOR
LÍQUIDO
L+V
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Anexo Tema13 3
04/04/2005 Bases Físicas y Químicas del Medio
Ambiente. Anexo Tema 13
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DIAGRAMAS TEMPERATURA-COMPOSICIÓN
Se va a describir de forma diferente un equilibrio líquido-vapor en mezclas de
benceno-tolueno. En lugar de representar las PV en función de las composiciones
de la disolución y del vapor, representaremos la temperatura de ebullición normal,
(temperatura, a la que la PV total de la disolución es 1 atm).
PºV (benceno puro) = 95.1 mm Hg
PºV (tolueno puro) = 28.4 mm Hg
Tebullición (benceno ) = 80ºC
Tebullición(tolueno) = 110.6ºC
Tolueno Benceno
80ºC
110ºC
T e m p
e r a
t u r a
T e m p
e r a
t u r a
composición
04/04/2005 Bases Físicas y Químicas del Medio
Ambiente. Anexo Tema 13
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Estos dos puntos de las Tª de ebullición del tolueno y del benceno, se
unen por dos curvas. La curva del vapor siempre se encontrará porencima y la del líquido por debajo (al contrario que en los diagramas
composición-presión).
Tolueno Benceno
80ºC
110ºC
T e m p
e r a
t u r a
T e m p
e r a
t u r a
composición
LÍQUIDO
VAPOR
04/04/2005 Bases Físicas y Químicas del Medio
Ambiente. Anexo Tema 13
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Tolueno Benceno
80ºC
110ºC
L
V
•Una disolución de benceno con xbenceno = 0.3, hierve a una temperatura de 98.6ºC,este valor se obtiene extrapolando el punto en la gráfica.
XB = 0.3
98.6ºC
•Este líquido, está en equilibrio con un vapor de benceno, su composición se puedeextrapolar en la gráfica. La fracción molar de benceno líquido igual a 0.3 está en
equilibrio con un vapor de benceno, cuya fracción molar es 0.51.
XB = 0.51
04/04/2005 Bases Físicas y Químicas del Medio
Ambiente. Anexo Tema 13
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Tolueno Benceno
80ºC
110ºC
L
V
XB = 0.3 XB = 0.51
1
2
Si esta xB = 0.51 (de vapor de benceno) se enfría hasta que
condense a líquido, tendremos un líquido de xB = 0.51(ver punto 2).
04/04/2005 Bases Físicas y Químicas del Medio
Ambiente. Anexo Tema 13
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Tolueno Benceno
80ºC
110ºC
L
V
XB = 0.3 XB = 0.51
1
2 3
4
XB = 0.71
Si se repite el proceso, es decir, se evapora la disolución con una fracción molar
de benceno igual a 0.51y condensa el vapor. El nuevo líquido al final de la etapa
2 tiene una xB = 0.71.
Repitiendo el proceso, el vapor se hace progresivamente mas rico en benceno.
Destilación fraccionada