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7/25/2019 aleluya acabe.docx

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMADE MXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES

CUAUTITLN

REPORTE No. 6

AZETROPO

Materia: Equilibrio Qumico

Profesor: Ricardo Baltazar Ayala

Integrantes:Sal !onz"lez !uerrero

Abra#am Escobar $o%ez

&itlalli Itzel !uerrero 'arraga

&arrera: Ingeniera Qumica

Semestre: ()*+,ll


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Entrega: *+ de Mayo de ()*+

INTRODUCCION$a destilaci-n es una de las o%eraciones m"s comunes de se%araci-n de mezclas

binarias dentro de la industria qumica. El correcto dise/o de las columnas dedestilaci-n requiere de datos %recisos del equilibrio lquido,0a%or y el uso dem1todos generalizados que %redigan satisfactoriamente las %ro%iedades de lamezcla.

$a %rimera a%ro2imaci-n que se #ace %ara %oder estudiar el equilibrio 0a%or essu%oner la idealidad3 tanto en fase lquida como en fase gaseosa. $as mezclasreales que se a%artan un %oco de este com%ortamiento %ueden se%ararsef"cilmente mediante una destilaci-n fraccionada. Si la diferencia entre el modeloideal y la soluci-n real es grande3 es %osible que el sistema %resente lo que se

llama un aze-tro%o3 el cual ocurre cuando una soluci-n real se com%orta como sifuera un com%onente %uro3 es decir3 no se %uede se%arar %or medio de unadestilaci-n fraccionada. En tales casos se requiere tomar en cuenta la no idealidadde la fase lquida3 si se quiere ser toda0a m"s %reciso ser" necesario considerar ala fase 0a%or como real3 sin embargo en muc#os estudios del equilibrio lquido,0a%or3 este se realiza a %resiones menores de * atm3 lo cual %ermite su%oner quela fase gaseosa es ideal. En este e2%erimento3 se %retende %redecir elcom%ortamiento de la soluci-n asumiendo un com%ortamiento real3 mediante losmodelos de Margules y 4an $aar.

OBJETIVO*., 5btener datos e2%erimentales del equilibrio lquido,0a%or3 %ara una mezclabinaria ideal y construir el diagrama de equilibrio 6 0s 7.


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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

*. Se %re%araron 8 soluciones de*,%ro%anol,etanol o *,butanol,etanol3 de tal forma

que la fracci-n mol del etanol de cada una de las muestras fuese ).*3 ).(3 ...).89a%ro2imadamente y el 0olumen total de la soluci-n fuese menor a ;m$9a%ro2imadamente.

Para medir los 0olmenes se us- una %i%eta graduada de ( m$ 9*?

*., Se arm- el siguiente dis%ositi0o de destilaci-n con el micro@it.

igura *. Montae e2%erimental %ara efectuar una destilaci-n.

(., Se colocaron C %iedras de ebullici-n en el matraz.


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C., &on una %i%eta graduada de *) M$3 se a/adieron *) m$ de etanol al matraz.Se calent- y se midi- la tem%eratura de ebullici-n3 es decir3 cuando la tem%eratura%ermaneci- contante.

;., &on la misma %i%eta graduada se a/adieron al matraz C m$ de butanol.

D., na 0ez caliente la soluci-n y cuando 1sta #ubo alcanzado la tem%eratura deebullici-n3 se tom- una muestra del destilado y se midi- su ndice de refracci-nFsin que la tem%eratura cambiase3 se tom- una muestra del residuo que seencontraba en el matraz usando una eringa y se midi- su ndice de refracci-n.Se regres- el destilado al matraz una 0ez #ec#o lo anterior.

+., Se a/adieron Dm$ de alco#ol a la soluci-n que se encontraba en el matraz.

G., Se re%iti- el %rocedimiento del %unto +.

H., Se #icieron adiciones sucesi0as de alco#ol de Dm$ y D m$. En cada adici-n3 semidieron las tem%eraturas de ebullici-n3 el ndice de refracci-n del destilado y dela soluci-n que quedaba en el matraz3 tal como en el %unto +.

RESULTADOS Y ANLISISSe in0estig- en la literatura *el 0alor de la densidad del etanol y el butanol a latem%eratura con que se midi- en la e2%erimentaci-n.

Especie qumica T!C " #$mL%C

2H

5OH (( ).GHGG

C4H

9OH (( ).H)8)

Adem"s tenemos los 0olmenes de cada com%onente en nuestras disoluciones

Dis&'uci(

)

VC2H

5OH/mL VC

3H

7OH/mL

C2H

5OH ) (

A ).(D (B ).D *.HDC ).;D *D ).G *E ).8 ).8


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* *.; ).8+ *.(D ).D, (.)* ).DI (.( ).(D

C4H

9OH ( )

&on el 0olumen de cada es%ecie en disoluci-n y la densidad in0estigada3 secalcul- la masa de cada es%ecie en la disoluci-n con la ecuaci-n que define a ladensidad

=m

V

As:mC

4H

9OH=C

4H

9OHVC

4H

9OHy mC

2H

5OH=C

2H

5OHVC

2H

5OH

Sustituyendo en la ecuaci-n los datos que se conocen de la disoluci-n a3 seobtiene

mC2H

5OH=(0.7877 gmL ) (0.25mL)=0.1969g

J

mC4H

9OH=(0.809 gmL) (2mL)=1.618 g

=e igual forma se calcularon las masas %ara las dem"s disoluciones y con losdatos obtenidos se llen- la siguiente tabla:

Especiequmica

mC2H5OH/g mC4H9OH

$C

2H

5OH ) *.+*H

A ).*8+8 *.+*HB ).C8CH *.;8++C ).CD;; ).H)8


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D ).DD*C ).H)8E ).G)H8 ).G(H** *.*)(G ).G(H*+ ).8H;+ ).;);D, *.DHC( ).;);D

I *.GC(8 ).()((C

4H

9OH *.DGD; )

&on lo anterior %odenos calcular el Kmasa %ara el butanol3 el cual denotaremos

como mb y obtendremos mediante la formula

mb=

mC4H

9OH

mC4H

9OH+mC

2H

5OH

Realizando el c"lculo %ara la soluci-n a tenemos

mb= 1.618 g

1.618g+0.1969=0.8914

De manera anloga se hizo el clculo para las dems soluciones,registrandos los resultados en la siguiente tabla

disoluci

on

mb

C4H

9O 1

A 0.8914B 0.791! 0.9"#D 0."94

$ 0."0% 0.#97& 0.'911( 0.'0#4) 0.104"

C2H

5OH 0


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!onsiderando los datos anteriores * los +ndices de reracci-n medidos en

la ase eperimental con a*uda del reract-metro se obtu/o la siguiente

tabla

Disoluci

-n

mb C4H

9OH

$tano 1 1.#978

A 0.891498

94

1.#9#1

B 0.79188

71

1.#899

! 0.9"##7

74

1.#84

D 0."948'4

07

1.#80

$ 0."0700

07

1.#7"8

% 0.#9777

'

1.#7'

& 0.'911904

98

1.#97

( 0.'0#49#

"1

1.#89

) 0.104"117

0'

1.#8

Butanol 0 1.#'1

al gracar los /alores anteriores obtenemos la graca

0 0.' 0.4 0. 0.8 1 1.'1.#4

1.#"

1.#

1.#7

1.#8

1.#9

1.4

1.41

23 0.04 5 1.#

6 0.98

grafa !" #$a%a &% '

#$(

'


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$a cual se austo a una recta mediante el m1todo de mnimos cuadrados y coneste aste logramos obtener

mb=1.3607

0.0356

&on esta ecuaci-n y los ndices medidos de la fase 0a%or y de la fase lquido del%roceso de destilaci-n

Des-i'aci()

destilado residuo Teb/C

C2H

5OH *.C+(* *.C+(* G).G

. *.CG88 *.CHH* H;/ *.CH;+ *.C8CD 8*

0 *.C8*+ *.C8D *)(.+1 *.C8;( *.C8D8 *)+.HC

4H

9OH *.C8GH *.C8GH *)H.H

Sustituyendo estos 0alores de la %rimera destilaci-n en la ecuaci-n anterior3 %arael destilado se tiene

mb=1.37991.3607

0.0356=0.4653

Mientras que %ara el residuo3 el resultado es

mb=1.38811.3607

0.0356 =0.5393

Re%itiendo los c"lculos con las dem"s destilaciones se elabor- la siguiente tabla

destilaci-n

mb

9destilado mb

9residuo

C2H

5OH ) )

* ).DC8C ).G+8+( ).+G*C ).8(*CC ).H+G8 ).8+C;; ).8;*) ).8HHG


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C4H

9OH * *

&on los datos anteriores y usando una masa %atr-n de *g se calcularon el nmerode moles n de cada es%ecie y con ello la fracci-n mol del butanol en cada caso 9semuestra el c"lculo %ara la %rimer destilaci-n

Sabemos que

mb=mC

4H

9OH

mtasimC

4H

9OH=mbmt

Por lo tanto %ara el destilado tenemos:

mC4H

9OH=(0.5395 ) (1g )=0.5393

A#ora tenemos tambi1n que

C2H

5OH=mtmC

4H

9OH=1 g0.5393g=0.4607 g

m

Adem"s

&on lo anterior3 considerando que PMC4H9OH=74 g

moly PMC

2H

5OH=46

g

mol

tomando en cuenta la ecuaci-n

n=m

M

Para la destilaci-n * tenemos

nC2H

5OH=

mC2H

5OH

MC2H

5OH

=0.4607 g

46 g

mol

=1x102mol


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nC4H

9OH=

mC4H

9OH

MC4H

9OH

=0.5393 g

74 g

mol

=7.28x103 mol

Adem"s

XC4H

9OH=

nC4H

9OH

nC2H

5OH+nC

4H

9OH

= 0.00728mol

0.00728mol+0.01mol=0.4220

Re%itiendo los c"lculos %ara cada destilaci-n y residuo obtu0ionos lasiguientetabla

fase 0a%or9destilado fase liquida9residuo=estilacio

nnC

4H

9OH nC

2H

5OH XC

4H

9OH nC

4H

9OH nC

2H

5OH XC

4H

9OH

C2H

5OH ) ).)(*G ) ) ).)(*G )

* ).))GC ).)*)) ).;(() ).)*); ).))D) ).+GD)( ).))8* ).))G* ).D+*G ).)*(; ).))*G ).HG8(C ).)**G ).))(8 ).H)*; ).)*C) ).)))G ).8;(D; ).)*(G ).))*C ).8)G* ).)*CC ).)))( ).8H()

C4H

9OH ).)*CD ) * ).)*CD ) *

J con las tem%eraturas medidas e2%erimetalmente

Des-i'aci()

C4H

9OH(destilado) C

4H

9OH(residuo ) Teb/ C

C2H

5OH ) ) G).G

. ).;(( ).+GD H;/ ).D+*G ).HG8( 8*0 ).H)*; ).8;(D *)(.+1 ).H+*; ).8H() *)+.H

C4H

9OH * * *)H.H

&on dic#os datos se realizaron las siguientes gr"ficas


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0 0.' 0.4 0. 0.8 1 1.'0

'0

40

0

80

100

1'0

X)(*+a'o,- &% +

X)(*+a'o,-

T/

Adem"s se calcul- el incremento en la energa libre de gibbs %ara el mezclado%ara el destilado y el residuo con la siguiente ecuaci-n

Gme=!Ti

Xi lnXi

=e modo que3 sustituyendo tenemos %ara el %rimer destiladofase 0a%or

Gme=

(8.31

"

mol#

)(357.15#) ).+GDln9).+GDL).).C(Dln9).C(D, (.)()NO


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0 0.' 0.4 0. 0.8 1 1.'

'."

'

1."

1

0."

0

01 &% X )(*+a'o,-

X)(*+a'o,-

01

CONCLUSIONES2

Mediante el desarrollo e2%erimental y el an"lisis de resultados3 %odemos obser0arque el com%ortamiento del ndice de refracci-n de una soluci-n de%ende de suconcentraci-n o meor dic#o de la fracci-n mol en la cual se encuentra %resenteuna sustancia 0ol"til en una mezcla isotr-%ica3 1stas a su 0ez generan un cambio

en la tem%eratura de ebullici-n de la mezcla3 donde en este caso los e2tremos dedic#a tem%eratura equi0alen a las tem%eraturas de ebullici-n de las sustancias%uras3 %or ltimo se a%recia un cambio de energa libre de gibbs en el mezcladoen la que se %uede obser0ar ser funci-n de la tem%eratura y se obser0a queambas cur0as encaan entre si %ara dar origen a otra.

BIBLIO+RA*3A

.4 B. E. Poling3 O. M. Prausnitz and O. P. 5&onnell. 6#e Pro%erties of gasesand $iquids. Mc. !raill. Dt# edition. SA ())).

/4 &. !abald-n3 P. Marzal3 O. B. Mont-n3 and M. A. Rodrigo3 J. Chem. Eng.Data .5567 ;*3 **G+,**H).

04 =aniela . &urso de isicoqumica E2%erimental GT. Ed. Mc !ra ill3Me2ico *8G(.

14 O. M. Prausnitz. &om%uter &alculations for Multicom%onent 4a%or,$iquidEquilibra. Prentice all. Inc. ?.O. *8+G.


13/13

84 O. M. Smit#3 . &. 4an ?ess y M. D. O. M. Smit#3 . &. 4an ?ess y M. M.Abbot. Introducci-n a la 6ermodin"mica %ara Ingeniera Qumica. Mc.!raill3 GU Ed. M12ico3 ())G.

64 R.E. Balz#izer3 M. R. Samuels y O. =. Eliassen. 6ermodin"mica qumica%ara ingenieros. Prentice all International. SA3 *8G(.

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