L1 SISTEMA DE TRES COMPONENTES EN EQUILIBRIO 2013 02.docx

ESTUDIO DE UN SISTEMA DE TRES COMPONENTES EN EQUILIBRIO

1. OBJETIVO

DETE DETERM RMIN INAR AR EL CO COEF EFIC ICIE IENT NTE E DE DIST DISTRI RIBU BUCI CION ON DE UNA UNA SUST SUSTA ANCIA NCIA SÓLIDA EN DOS SOLVENTES SOLVENTES INMISCIBLES.

2. RESUMEN  (Elaborado por el(la) alumo(a) o el e!u"po de #raba$o de%pu&% de real"'ar el eper"me#o)

3. HIPÓTESIS (ropue%#a por el(la) alumo(a) o el e!u"po de #raba$o a#e% de real"'ar el eper"me#o)

4. MARCO MARCO CON CONCEP CEPTUA TUAL L DE REFER REFERENC ENCIA IA

S" a do% l*!u"do% "m"%+"ble% !ue e%#, e +o#a+#o %e le% a-re-a +"er#a %u%#a+"a %l"da/ %oluble e amba%/ &%#a %e d"%#r"bu"r, e#re la% do% 0a%e% l*!u"da% e ua propor+" +o%#a#e de modo modo #al #al !ue !ue %e al+a al+a' 'ar ar, , el e!u" e!u"l"l"br br"o "o ma#e ma#er" r"al al a la pre% pre%" "  1 #emp #emper era# a#ur ura a dada dada%/ %/ "deped"e#eme#e de la +a#"dad #o#al de %u%#a+"a d"%uel#a pre%e#e. El e!u"l"br"o ma#er"al e#re la% do% 0a%e%/ de a+uerdo +o la% +od"+"oe% #ermod",m"+a% del e!u"l"br"o/ "mpl"+a !ue lo% po#e+"ale% !u*m"+o% del %l"do e amba% 0a%e% %ea "-uale%2 e% de+"r3  I 

 µ S 

Dode3

=

 II 

µ S 

(4)

 I 

po#e+"al !u*m"+o del %l"do e la 0a%e l*!u"da I

 II 

po#e+"al !u*m"+o del %l"do e la 0a%e l*!u"da II

 μS =¿  μS =¿

Termod",m"+ame#e/  μ I S  %e de0"e +omo3  I 

 µ S 

=

 I 

 RT  ln a S 

+

0  ( I  )

 µ S 

(5)

De 0orma a,lo-a/  μ II   e%#, epre%ada por3 S  II 

 µ S 

=

 II 

 RT  ln a S 

+

0  ( II )

 µ S 

(6)

Dode3 0 ( I  )

 µ S 

0 ( II )

1

 µ S 

=

So lo% po#e+"ale% !u*m"+o% del %olu#o e el e%#ado de

re0ere+"a/ e la% 0a%e% l*!u"da% I 1 II/ re%pe+#"7ame#e.  R=¿  Co%#a#e u"7er%al de lo% -a%e% T =¿  Tempera#ura ab%olu#a del %"%#ema e e!u"l"br"o  I  a S=¿  A+#"7"dad del %l"do e la 0a%e l*!u"da I  II  a S = ¿  A+#"7"dad del %l"do e la 0a%e l*!u"da II

or lo #a#o/ %u%#"#u1edo la% e+ua+"oe% (5) 1 (6) e la e+ua+" (4) 1 a-rupado3  I 

 RT  ln a S 

+

0 ( I  )

 µ S 

ln

 II 

a S 

 II 

 RT  ln a S 

0 ( II )

 I 

a S 

=

=

 µ S 

0( I  ) −  µ S 

 RT 

0 ( II )

+

µ S 

=

ln  K 

(8)

(9)

 I 

 K  ≡

a S   II 

a S 

(:)

La e+ua+" (:) e% la epre%" ma#em,#"+a de la Le1 de la D"%#r"bu+" de Ner%#.  A ; %e le deom"a +oe0"+"e#e de d"%#r"bu+" o +oe0"+"e#e de repar#o del %l"do. Repre%e#a la a+#"7"dad rela#"7a del %l"do e la 0a%e l*!u"da I +o re0ere+"a a la !ue #"ee e la 0a%e l*!u"da II. E% la rela+" !ue repre%e#a el e!u"l"br"o !ue
 I 

 II 

(=)  K = K ( T , P , x S , x S ) La e+ua+" (:) !ue de0"e a  K   e% de ob%er7a+"a -eeral/ e% de+"r/ %e apl"+a a +ual!u"er %"%#ema e el !ue u %l"do %e
 I 

C S  1

 II 

C S

/ de la %"-u"e#e maera3  I 

 I 

 K 

=

 X S 

 K 

 II 

 X  S 

o

=

C S   II 

C S 

(>)

De a+uerdo +o ?al#er Ner%#/ e%#a rela+" puede apl"+ar%e e 0orma ea+#a @"+ame#e %" lo% do% d"%ol7e#e% %o "m"%+"ble%/ 1 %" o #"ee lu-ar al-ua a%o+"a+" o d"%o+"a+" del %olu#o. E -eeral/ %" α repre%e#a la 0ra++" de la +a#"dad #o#al de %olu#o !ue e%#, d"%o+"ado o a%o+"ado/ %upo"edo !ue e +ada d"%ol7e#e o+urre ua u o#ra +o%a/ e#o+e%3

 K  =

(1 − α  ) C  (1 − α  ) C   I 

 II 

 I  II 

(9)

Cuado la% +o+e#ra+"oe% %o pe!uea%/ la le1 de d"%#r"bu+" de Ner%# %uele +umpl"r%e %" o
 K 

=

C S 

(C S  II  ) N   

(4)

Dode N e% u *d"+e !ue +amb"a +o la #empera#ura 1 depede de la% prop"edade% de lo% #re% +ompoe#e% !ue +o%#"#u1e el %"%#ema/ pero e% "de ped"e#e de la +o+e#ra+".

El e%#ud"o de la d"%#r"bu+" de ua %u%#a+"a %l"da e#re do% l*!u"do% "m"%+"ble% puede dar "0orma+" "mpor#a#e para la real"'a+" de ua e#ra++" o #amb"& para "d"+ar la e"%#e+"a de d"%o+"a+"/ a%o+"a+" u o#ra% rea++"oe% !u*m"+a% del %olu#o e la% %olu+"oe%. La% e+ua+"oe% (4) a (=) %o de apl"+a+" -eeral/ e%#o e%/ el e!u"l"br"o e#re o#ra% 0a%e%/ !ue o %ea l*!u"da%/ #amb"& puede de%+r"b"r%e +o e%#a% e+ua+"oe%. or e$emplo/ el e!u"l"br"o e#re la% 0a%e% l*!u"do  7apor/ %l"do  7apor/ e#+.

5. REACTIVOS, MATERIALES Y EQUIPO

9.4 REACTIVOS :.4 - de ,+"do be'o"+o 9 ml de a-ua de%#"lada 1 l"bre de CO 5 4 ml de be+eo o #olueo 4 ml de %olu+" al+o<l"+a (e#aol) de NaO .9 M l"bre de CO 5 Feol0#ale*a +omo "d"+ador  9.5 MATERIAL 4 er"lla de %u++" de %e-ur"dad 4 Bure#a de 9 ml 8 Embudo% de %epara+" de 49 ml +o #ap 45 Ma#ra+e% Erleme1er de 9 ml 8 A"llo +<"+o% 4 Ma#ra' Erleme1er de 4 l"#ro 4 arr"lla el&+#r"+a 4 "'a para bure#a 4 "'a para #ubo de e%a1o 4 "pe#a 7olum&#r"+a de 5 ml 4 "pe#a 7olum&#r"+a de 9 ml 4 "pe#a -raduada de 4 ml 4 M"+robure#a de 9 o 4 ml 4 robe#a de 59 ml 8 Sopor#e% u"7er%ale% 4 ar de -ua#e% de a%be%#o 4 V"dr"o de relo$ med"ao 4 E%p,#ula med"aa

9.6 EUIO Bala'a aal*#"+a 9.8 ERRAMIENTAS No %e u#"l"'a
SERVICIOS Ele+#r"+"dad A-ua po#able

6. PROCEDIMIENTO

:.4 REARACION DEL AUA LIBRE DE DIÓGIDO DE CARBONO Se <"er7e 7"-oro%ame#e dura#e 4 m"u#o% a-ua de%#"lada +o#e"da e el ma#ra' Erleme1er de 4 l"#ro/ %e de$a e0r"ar %" a++e%o de a"re/ #apado el ma#ra' +o papel e%#ao o alum""o. :.5 REARACIÓN DE LAS MUESTRAS Se +olo+a 59 ml de a-ua l"bre de d""do de +arboo a #empera#ura amb"e#e e +ada uo de lo% embudo% de %epara+"/ lo% +uale% %e umera 1 #apa. Se a-re-a de%pu&% 59 ml de be+eo o #olueo a +ada embudo 1 a +o#"ua+" %e ad"+"oa el ,+"do be'o"+o e la% %"-u"e#e% +a#"dade%3 Embudo No.

4

Ca#"dad ,+"do be'o"+o (-)

.:4

5

4.55

6

4.>6

8

5.88 HHHHHHHHHHH 

  TOTAL

:.4

:.6 TRATAMIENTO DE LAS MUESTRAS 4. Lo% embudo% de %epara+" %e %u$e#a por el +uello 1 %u #allo de #al 0orma !ue la me'+la o %e +al"e#e +o la% mao% (pue% %e podr*a "+reme#ar la %olub"l"dad del ,+"do be'o"+o e +ual!u"era de la% do% 0a%e%)2 de%pu&% de a-"#ar por 7ar"o% m"u#o%/ +o7"ee "7er#"r el embudo 1 abr"r %u lla7e para e7"#ar !ue aume#e la pre%" 1 la me'+la pueda derramar%e. E %e-u"da +ada embudo %e +olo+a e el a"llo del

%opor#e u"7er%al 1 %e de$a !ue la me'+la %e %epare e do% +apa% per0e+#ame#e de0""da%. 5. Se #oma 5 ml de la +apa or-,"+a del embudo 4 1 %e poe e u ma#ra' Erleme1er +o 59 ml de a-ua l"bre de d""do de +arboo 1 do% -o#a% de 0eol0#ale*a/ el ma#ra' %e %u$e#a +o p"'a% 1 la me'+la %e <"er7e e la parr"lla/ de$,do%e e0r"ar a #empera#ura amb"e#e/ de%pu&% de lo +ual %e #"#ula +o la %olu+" de NaO  e#aol. ara
. RESULTADOS

=.4 RESENTACION DE LOS RESULTADOS Deber, repor#ar%e +omo %e ob%er7a e la #abla 4. TABLA 4 RESENTACION DE RESULTADOS Embudo @mero HHHHHHHHHHHHHH  Fa%e or-,"+a ( I )

Fa%e a+uo%a ( II )

Volume de la mue%#ra #omada para 7alora+"/ V 1 Ca#"dad de NaO empleado e la 7alora+"/ V 2 Co+e#ra+" de ,+"do be'o"+o

 I 

C S 

=

ln C s

 K 

Valor de  N   #omado de la -r,0"+a3 Valor de lnK   #omado de la -r,0"+a3 Valor de  K  3 =.5 TRATAMIENTO DE LOS RESULTADOS

 II 

C S 

=

Se de#erm"a la% +o+e#ra+"oe% de la% 0a%e% l*!u"da%/ la +apa %uper"or #"ee ua  I 

+o+e#ra+" del %olu#o

C S 

 II 

C S 

  (0a%e or-,"+a) 1 la +apa "0er"or ua +o+e#ra+"

(0a%e a+uo%a). Tale% +o+e#ra+"oe% %e +al+ula +o la %"-u"e#e epre%"3  N 1 V 1 = N 2 V 2  

 

(44)

Dode3  I 

C S 

 II 

C S 

 N 1=¿

Co+e#ra+" del %olu#o/

V 1=¿

Volume de la %olu+" or-,"+a o a+uo%a a 7alorar 

o

 N 2=¿

Molar"dad de la %olu+" de NaO  e#aol

V 2=¿

Volume de la %olu+" de NaO empleada para #"#ular 

La 0orma lo-ar*#m"+a de la e+ua+" (4)/ e%3 ln C  I S 

=

II 

 N  ln C S 

+

ln  K 

(45)

!ue #"ee la 0orma de la e+ua+" de ua l*ea re+#a. ln C  S 

/ dode la #a-e#e del ,-ulo de "+l"a+" de la l*ea re%ul#a#e %er, "-ual a

 N   1 la

II  

ln C  S 

I  

Lo% re%ul#ado% eper"me#ale% +o#e"do% e la #abla 4 %e -ra0"+a e 0orma

ordeada al or"-e puede mo%#rar el 7alor de  I 

Coo+"edo

C S 

7%

lnK  / 1 por lo #a#o/ de  K  .

 II 

1

C S 

/ %e +al+ula el +oe0"+"e#e de d"%#r"bu+" del ,+"do be'o"+o e la%

0a%e% or-,"+a 1 a+uo%a e lo% +ua#ro embudo%/ #omado el 7alor promed"o. Comparar lo% da#o% ob#e"do% +o lo% repor#ado% e la l"#era#ura .

!. AN"LISIS DE LOS RESULTADOS

El alumo debe lle7ar a +abo la d"%+u%" de lo% re%ul#ado%. Lo% ar-ume#o% u#"l"'ado% %er7"r, para lle-ar a la% +o+lu%"oe%. So a%pe+#o% de "#er&% para e%#a %e++"/ lo% %"-u"e#e%3

>.4 Ob%er7a+"oe% real"'ada% dura#e la eper"me#a+" >.5 Compara+" de lo% re%ul#ado% eper"me#ale% +o lo% repor#ado% e la b"bl"o-ra0*a >.6 Cumpl"m"e#o o o de el(lo%) ob$e#"7o(%) >.8 Co#ra%#a+" de la <"p#e%"% >.9 O#ro%

#. CONCLUSIONES

El alumo e%#able+er, la re%olu+" a la !ue
1$. CUESTIONARIO

4) u& e%#able+e la le1 de d"%#r"bu+" de Ner%#J 5) De0""r #e#ual 1 %"mbl"+ame#e el +oe0"+"e#e de d"%#r"bu+" de ua %u%#a+"a e#re do% 0a%e%. 6) Mo%#rar la de0""+" #ermod",m"+a de po#e+"al !u*m"+o 1 propor+"oar ua "#erpre#a+" al re%pe+#o. 8) Cu,l e% la rela+" e#re po#e+"al !u*m"+o de ua %u%#a+"a e ua %olu+"/ a+#"7"dad de e%a %u%#a+"a e la %olu+" 1 %u +oe0"+"e#e de a+#"7"dadJ 9) Mo%#rar la 7al"de' de la e+ua+" (4) para el e!u"l"br"o e#re 0a%e% 1 +omple#ar e%#a +od"+" +o la% prop"edade% de pre%" 1 #empera#ura. :) ara el +oe0"+"e#e de d"%#r"bu+"/ la% e+ua+"oe% (9) 1 (:) %o 0udame#ada% #ermod",m"+ame#e. S" embar-o/ la e+ua+" (>) puede +o%"derar%e ua apro"ma+" a+ep#able. ara !u& #"po de %olu+"oe%J =) ara real"'ar e%#a a+#"7"dad eper"me#al/ por !u& %e e+e%"#a a-ua l"bre de CO5J >) Dura#e la e#apa de #"#ula+"/ emplear NaO d"%uel#o e a-ua produ+"r*a el m"%mo re%ul#ado !ue emplear NaO d"%uel#o e e#aolJ K) or !u& e% pre0er"ble NaO d"%uel#o e e#aolJ 4) or !u& %e u#"l"'a 0eol0#ale*a +omo "d"+adorJ 44) or !u& %e debe pro+eder +o0orme al pa%o 9.6.5/ e% de+"r/ d"lu"r +o a-ua la mue%#ra de do% m"l"l"#ro% !ue %e e#rae de al-ua de la% 0a%e% 1 e %e-u"da %ome#erla a ebull"+"J 45) Cu,l e% la "mpor#a+"a de real"'ar e%#a a+#"7"dad eper"me#alJ Come#ar.

46) Lo% re%ul#ado% !ue ob#u7"ero o la eper"e+"a !ue ad!u"r"ero %e puede apl"+ar para %olu+"oar u problema real a "7el "du%#r"alJ Epl"+ar.

11. REFERENCIAS CONSULTADAS

El"%#ar la% 0ue#e% +o%ul#ada% para la real"'a+" de la a+#"7"dad eper"me#al propue%#a e el pre%e#e pro#o+olo. E%#a% 0ue#e% #"ee 7ar"o% prop%"#o%3 +o%ul#a de la% prop"edade% 0*%"+a%/ !u*m"+a% 1 #o"+ol-"+a% de la% %u%#a+"a% empleada%2 ampl"ar la "7e%#"-a+" a+er+a del mar+o +o+ep#ual de re0ere+"a2 %olu+"oar el +ue%#"oar"o2 e#+. La% 0ue#e% de +o%ul#a puede %er l"bro%/ re7"%#a%/ #e%"%/ 7"deo%/ p,-"a% de %"#"o% de "#ere#.

12. ANE%OS

I+lu"r e e%#a %e++"3 a. Lo% da#o% rela+"oado% +o la% prop"edade% 0*%"+a%/ !u*m"+a% 1 #o"+ol-"+a% de #odo% lo% rea+#"7o% 1 produ+#o% del eper"me#o/ pre+au+"oe% para %u mae$o/ e#+. b. Memor"a de +,l+ulo (+uado %ea e+e%ar"o).