FISICOQUIMICA II
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Fundada en 1551
Facultad de Ingeniería Gel!gica" Minera" Metal#rgica $ Gegr%&ca
A'ignatura(
Fisicoquimica isicoq uimica II
In)r*e de la+ratri( Sistema de tres componentes ,r)e'r-a.(
Ing. Luis Puente Santibane
Alu*n(
Pa!ue"o Caba""ero #eersson
$oorda%
Lima&Per' Lima&Per' ()*1+,
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I-/O0UCCIODe acuerdo a la regla de las fases de Gibbs, cuando observa una sola fase en un sistema de tres componentes como el que estudiaremos, los grados de libertad son 4 . Por lo tanto, para describirlo completamente habrá que fijar 4 de las 5 variables del sistema (, P ! concentraciones de cada uno de los tres componentes". #omo los gráficos de tantas variables son mu! dif$ciles de interpretar, se elige mantener algunas de ellas constantes ! graficar las restantes una contra otras. Para un sistema dado de tres componentes l$quidos, e%istirán composiciones para las cuales la solubilidad es completa, resultando la me&cla en una sola fase. 'ntonces, a P ! cte., serán los grados de libertad, debiendo establecerse dos de las tres concentraciones para describir completamente la situaci)n del sistema. Pero pueden darse composiciones en las cuales se supera la solubilidad ! aparecen dos fases inmiscibles, cada una con los tres componentes en cierta proporci)n.
O#2IOS *uestro objetivo es construir ! aprender a manejar un diagrama ternario,
•
determinando la curva de solubilidad del sistema ternario por titulaci)n hasta la aparici)n ) desaparici)n de dos fases . +btener e%perimentalmente datos suficientes para construir el diagrama de concentraci)ntemperatura del sistema.
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RESUMEN 'l objetivo principal de esta práctica de laboratorio es hallar el diagrama de equilibrio para un sistema ternario a temperatura constante (proceso isot-rmico", para esto usaremos una soluci)n estándar de cobre ! un compuesto orgánico, el par aguaion cobre, el par aguaresina ! el par ion cobre resina son totalmente miscibles. e agitaron las me&clas preparadas de .5 g de #u/0 ! compuesto orgánico en relaciones diferentes de volumen, se tomaron muestras de 1 ml de las soluciones despu-s de agitar medimos las concentraciones en la fase orgánica siendo estos los resultados2 3.5g#u/0, 3.g/0, 1.64g/07 de estos datos juntos a los datos de la concentraci)n en la fase acuosa obtendremos la curva de equilibrio, en la cual veremos la recuperaci)n de cobre por un determinado volumen de orgánico.
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MARCO /E0RICO Diagrama de fases de un sistema ternario e tiene un sistema de tres componentes agua, cloroformo, ácido ac-tico. 0os pares #loroformoácido ac-tico ! aguaácido ac-tica son completamente miscibles, mientras aguacloroformo no lo es, se obtendrá la siguiente figura 15.3. 0os puntos a ! representan las fases liquidas conjugadas en ausencia de ácido ac-tico. upongamos que la composici)n general del sistema es c, entonces habrá más de la capa b que la dela capa a. si se a8ade ácido ac-tico la composici)n se despla&a a lo largo de la l$nea que une c con el v-rtice del ácido ac-tico, punto c9, dicha adici)n cambia las composici)n delas dos capas en a9 ! b97 obs-rvese que el ácido ac-tico va con preferencia a la capa más rica en agua b9, de modo que la l$nea de uni)n entre las soluciones conjugadas a9 ! b9 no es paralela a ab. 0a adici)n continua del ácido ac-tico despla&a la composici)n a lo largo de la l$nea #, la fase rica en agua crece mientras que la fase rica en cloroformo disminu!e. 'n c99 solo quedan vestigios de la capa rica de cloroformo, mientras que c99 el sistema es homog-neo. 'l punto : es el punto de pliegue donde las soluciones conjugadas tienen la misma composici)n
Regla de fases de Gibbs: 'n qu$mica ! termodinámica, la regla de las fases de Gibbs describe el n;mero de grados de libertad (0" en un sistema cerrado en equilibrio, en t-rminos del n;mero de fases separadas (<", el n;mero de componentes qu$micos (#" del sistema ! * el n;mero de variables no composicionales (por ejemplo7 presi)n o temperatura". 'sta regla establece la relaci)n entre esos 4 n;meros enteros dada por2
0a regla de las fases de Gibbs fue derivada de los principios de la termodinámica por =osiah >illard Gibbs hacia 1?6@.
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Triángulo de Gibbs:
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FISICOQUIMICA II /RAA2O E3,ERIMEN/AL DATOS & #u+4.5A+ & Batra& & Probeta graduada & Cgua desioni&ada & alan&a & Pipeta & uretas
PROCEDIMIENTO •
•
•
#alcular el peso para tener un contenga .5 g
de #u+ 4.5A+ necesario litro de soluci)n que #u/0.
Preparan relaci)n /? soluci)n.
soluciones de con una volumen de /1, /, /4 ! compuesto orgánico !
4 de de
Cgitar cada sistema por @ minutos.
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•
eparar un 1 ml de soluci)n para la determinaci)n de la concentraci)n de equilibrio. Preparaci)n de todas las muestras para análisis. o Disponer de 1 ml de soluci)n. o Cgregar @.5 ml de amoniaco concentrado E 4 ml de agua desioni&ada. o Fniciar lecturas en el espectrofot)metro calibrado a 5?@ nm. o Cnotar el de trasnmitancia para cada una de las soluciones. o #alcular las concentraciones de cobre en cada muestra anali&ada seg;n la curva patr)n para cobre en medio básico. o Deducir la concentraci)n de cobre en cada sistema multiplicando el resultado anterior por la relaci)n de diluci)n (ml total de muestra / ml soluci)n #u".
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,RESEN/ACION DE DA/OS 4 org5nico acuoso ransmitan Muestra (m", (m", cia 6na" 1 )* 1* 7).) ) )* )* +8.8 3 )* 9* 9:.* 9 )* ;* 3+.; + * 1 39.9
odos los datos se toman en cuenta porque en todos los casos se pudieron leer la ransmitancia Chora calculamos la absorbancia inicial2
•
4 org5nico acuoso ransmitancia Muestra (m", (m", 6na" 1
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•
AA< )&"og=> AA< )&"og=7).)>< *.1919:) AA< )&"og=+8.8>< *.)))+73 AA< )&"og=9:.*>< *.337)1 AA< )&"og=3+.;>< *.99:11:; AA< )&"og=39.9>< *.9:3991
178.877 );3.17) 9)8.**; +:7.+78 +;8.:18
Ahora calculamos la concentración final:
4 org5nico acuoso Muestra (m", (m", 1 ) 3 9 +
= mg?L> <*.***7;:@( 1,AA
)* )* )* )* *
1* )* 9* ;* 1
= mg?L> <*.***7;:@(& 1,AA 178.877 );3.17) 9)8.**; +:7.+78 +;8.:18
Coe6ciente de di"uciBn
ConcentraciBn 6na" (gCu?L,
3.+ 3.+ 3.+ 3.+ 3.+
*.:)8 *.881 1.+*1 1.8;7 ).*:9
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Ahora calculamos la concentración final.
= mg?L> <*.***7;:@(& 1,AA 178.877 );3.17) 9)8.**; +:7.+78 +;8.:18
4 org5nico acuoso Muestra (m", (m", 1 ) 3 9 +
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Coe6ciente de di"uciBn
ConcentraciBn 6na" (gCu?L,
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Gráfico (D, <
AA 4' 6 1) 1* ;
AA
:
Linear (,
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9
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6
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FISICOQUIMICA II /e"acion o?a
acuoso (m", =Cu> ase org5nico acuosa (m", CU ORG7NICA *.:)8 ) )* 6 EN FASE1* 1 )* )* *.881 898:;gCu*l ?>9;8@gCu*l Cu 6=8>*L *.+ )* 9* 1.+*1 BBBB99 en )a'e rg%nica? >9>@g*l ?>9@@1gCu*l Puro EE. E.. Cu 6=8>*L ).*:9 BBBB99
Cu 6 en )a'e rg%nica? 19855g*l ?195>1gCu*l Cu 6=8>*L BBBB99 Cu 6 en )a'e rg%nica ? 19:@g*l ?19@gCu*l Cu 6=8>*L BBBB9 Cu 6 en )a'e rg%nica ? 19>;g
=Cu> ase =Cu> ase acuosa org5nica *.:)8 g?L *.;*8 g?L *.881 g?L 1.)++ g ?L 1.+*1 g?L 1.98* g?L 1.8;7 g?L 1.*3: g?L
Fa'e Acu'a 4' Fa'e Organica ) 1.+
Fa'e Organica
1
(D, < & 1.18D@) 3.3D & *.;1 Po"Gnomia" (,
*.+ * *.+
1
1.+
)
).+
6 Fa'e Acu'a
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Cnclu'ine' •
Un sistema ternario en equilibrio debe cumplir que los pares de componentes deben
•
ser miscibles dos a dos. El diagrama junto a una lnea de operación nos permitirá saber el n!mero de
•
operaciones necesarias para e"traer todo el cobre de la solución. Un ejemplo com!n en el sistema de tres componentes es en la fabricación de los cerámicos.
Rec*endacine' • • •
#e recomienda $erter el amoniaco % el agua en cantidades e"actas. Agitar la solución el tiempo determinado para que la e"tracción sea la óptima. #e recomienda tener cuidado a la hora de sacar las muestras despu&s de agitar' e$itar el ingreso de orgánico.
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ILIOGRAFIA • • •
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http2//html.rincondelvago.com/fisicoquimicaH.html http2//es.slideshare.net/adriandsierraf/temaequilibrioternarioentrefaseslquidas https2//es.scribd.com/doc/143566/0aboratoriode
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ANE3O
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