INSTITUTO POLITECNICO NACIONALUNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERIA Y CIENCIAS

SOCIALES Y ADMINISTRATIVASQUÍMICA APLICADA

PRÁCTICA N° 6 “PUNTO TRIPLE”.

Integrantes del equipo:

Bautista Alfaro Leticia Adriana. Benítez Guzmán María Guadalupe. Canseco Molina Miriam González Martínez José Eduardo. López Chindo Benjamín.

MATERIA: Química Aplicada.

SECUENCIA: 1IM59.

PROFESOR: Ing. Víctor Armando Arciniega López.

FECHA: 13 de Mayo del 2011.

Práctica No. 6 “Punto Triple”

Objetivo:

Determinar las condiciones en las que se observa el punto triple del benceno.

Introducción:

PUNTO CRÍTICO

Equilibrio Sólido-Gas

A presiones muy bajas, el intervalo de estabilidad de un líquido disminuye apreciablemente. Si la presión se reduce a un valor bajo suficiente, la temperatura de ebullición del liquido puede incluso caer por debajo de la fusión del sólido.

Entonces no hay temperatura a la cual el líquido sea estable, el sólido sublima. A la temperatura TS es la de sublimación del sólido y depende bastante de la presión.

Está claro que existe una presión a la cual las tres curvas se interceptan a la temperatura. Esta temperatura y presión definen al punto triple; las tres fases coexisten en equilibrio en el punto triple.

Material y Equipo utilizado:

Matraz redondo de dos bocas Termómetro Vaso de precipitados de 2000ml Refrigerante recto Manómetro de Mercurio en “U” Bomba de vacío Hielo

Desarrollo Experimental.

1.- Se instaló el aparato utilizando los materiales indicados. El equipo fue el mismo que se utilizó en la práctica anterior.

2.- El equipo ya estaba instalado y el líquido en estudio ya estaba dentro del matraz de dos bocas.

3.- Colocamos hielo sobre el vaso de precipitados para bajar la temperatura del benceno para tener su punto de temperatura del punto triple.

4.- El profesor arrancó la bomba para generar el vacío y las ramas del manómetro de mercurio empezaron a descender y ascender hasta que el vacío se mantuviera constante.

5.- Se mantuvo el vacío y la temperatura hasta que se encontró que el benceno se condensaba, ebullía y permanecía en estado líquido.

6.- Al final que se encontró el punto triple del benceno deshicimos el vacío y el benceno volvió a su punto normal posterior al punto triple. Al terminar el experimento en las paredes del matraz de dos bocas se generó un poco de sólido del benceno, debido a la temperatura en que se seguía manteniendo.

Cuestionario

1. Investigar los datos de presión y temperatura critica del benceno.

Pc = 47.7 atmTc = 288.5°CTc = 561.5 K

2. Definir: Componente, fase y grados de libertad

Componente: Es el menor número de variables independientes en función de cuyas fórmulas se pueden escribir ecuaciones que expresan la composición de cada fase presente. La cantidad deseada aquí es el número mínimo y no importa qué constituyente particular se elige para expresar las composiciones de las diversas fases.

Fase: Se define por fase la porción homogénea de un sistema, físicamente diferenciable y separable mecánicamente. Es una parte de un sistema uniforme en todo lo que se refiere a su composición química y sus propiedades físicas y la cual está separada de otras partes homogéneas del sistema por medio de superficies límites.

Grados de Libertad: Queremos significar el número mínimo de variables independientes (tales como la presión, temperatura, concentración) que deben especificarse a fin de definir completamente las restantes del sistema.

3. Enunciar la regla de fases de Gibbs.

J. Willard Gibbs en 1876 estableció por primera vez que hay una relación fija entre el número de grados de libertad, de componentes y de fases presentes. Esta relación conocida como regla de fases, es un principio muy general, y su validez no depende de la constitución atómica o molecular en consideración.

Para formular esta regla, consideremos en general un sistema de C componentes en el que existen P fases presentes. El problema ahora está en determinar el número total de variables del sistema. Este depende de la presión y temperatura. De nuevo, a fin de definir la composición de cada fase es necesario especificar la concentración de los (C-1) constituyentes puesto que el otro restante, queda determinado por la diferencia. Como ha P fases, el número total de variables de concentración será P(C-1), que junto con la temperatura y presión constituyen un total de [P(c+1) +2].

Grados de Libertad

F = 3 – P

Para un solo componente

Grados de Libertad

F = C – P + 2

4. Determinar el número de grados de libertad en:a) la zona de vaporb) la curva del liquido-vaporc) el punto triple

F= Grados de LibertadC= Número de ComponentesP= Fases del Sistema

a) La zona del vapor.

F= C-P+2

F= 1-1+2

F= 2

b) La zona de la curva líquido-vapor.

F= C-P+2

F= 1-2+2

F= 1

c) En el Punto Triple.

F= C-P+2

F= 1-3+2

F= 0

5. Investigar la presión y temperatura del punto triple del benceno y compararlo con respecto al experimental.

Rama Izq. Rama Der. P. Manométrica P. Absoluta Temperatura600mmHg 46mmHg 554mmHg 31mmHg 5° C

T teo= 5.5° C = 278.5 K

Pteo= 38mmHg

T exp= 5° C = 278 K

Pteo= 31mmHg

Presión.

Eexp=¿Pteo−Pexp∨¿Pteo

∗100¿

Eexp=¿31−38∨ ¿31

∗100¿

Eexp=22.58%

Temperatura.

Eexp=T teo−T expT teo

∗100

Eexp=¿278.5−278∨ ¿278.5

∗100¿

Eexp=0.17%

6. Investigar los valores de P y T para el triple del agua.

Punto Triple del AguaTemperatura= 0.01°C = 273.01 KPresión= 661 Pa = 4.583 mmHg.

Conclusiones.

En esta práctica donde determinamos el punto triple del benceno, para comenzar el punto triple de cualquier sustancia tiene que estar a ciertas condiciones una de ellas es tener 0 grados de libertad para poderse generar, con cierta temperatura y presión. Si no se llevan a cabo esas condiciones no se cumple el punto triple.

Como utilizamos un sistema ya armado, generaba fugas al momento de arrancar el vacío, y costaba un poco de trabajo nivelar la presión de las ramas

Al momento de llegar al punto triple, se pudo observar con determinación como resulta ser este fenómeno donde se observó que había sólido, líquido y vapor dentro del matraz de dos bocas con benceno.

Al momento de calcular los errores, no hubo mucha variación eso significa que no hubo mucho error en el sistema, donde se llegaron a valores muy cercanos a los teóricos de la literatura.

Bibliografía

Principios de Química, Paul Ander y Anthony J. Sonnessa, Decimosegunda edición. Editorial Limusa.

Fisicoquímica Gilbert W. Castella pp. 285 Fundamentos de Fisicoquímica, Maron & Prutton pp. 351 Fisicoquímica, Barrigton Daniels, Robert A. Alberty pp. 125