1. Los siguientes datos de equilibrio son del sistema Etilenglicol – Etilenglicol – Agua, Agua, a una presión total de 760 mm Hg. Temperatura (oC) 69.5 76.1 78.9 83.1 89.6 103.1 118.4 128.0 134.7 145.0 160.7
Composición de B en el equilibrio X Y 0.00 0.000 0.23 0.002 0.31 0.003 0.40 0.010 0.54 0.020 0.73 0.060 0.85 0.130 0.90 0.220 0.93 0.300 0.97 0.470 1.00 1.000
Si se tiene una temperatura de 85 oC: a) ¿Cuál será la composición del agua en la fase líquida? Obtenemos la composición del componente A (Agua) restándosela a las composiciones de B
Temperatura (oC)
Composición de A en el equilibrio
69.5 76.1 78.9 83.1 89.6 103.1 118.4 128.0 134.7 145.0 160.7
X
Y
1.00 0.77 0.69 0.60 0.46 0.27 0.15 0.10 0.07 0.03 0.00
1.000 0.998 0.997 0.990 0.980 0.940 0.870 0.780 0.700 0.530 0.000
Interpolando a la T de 85ºC XA= 0.559 YA= 0.987 b) ¿Cuál será la presión de vapor de cada uno de los componentes a esta composición? Por tablas obtenemos los valores para aplicar la ecuación de Antoine. Para el agua los valores son: A=7.96687 B=1668.21 C= 228 T=85 P[=]mmHg Para el etilenglicol los valor son: A=8.09083 B=2088.936 C= 203.454 T=85 P[=]mmHg Aplicando la ecuación de Antoine
10 = A + . .− = 10
Pº en mmHg y T en ºC
P vap Agua =433.6362 mmHg
XA+XB= 1 XB= 1-XA XB= 1-0.559 XB= 0.441
. .− . = 10 P vap Etilenglicol =7.0631mmHg YA+YB= 1 YB= 1-YA YB= 1-0.987 YB= 0.013
Utilizando la Ley de Raoult PA= (XA)(PA*) PA= (0.559)(433.6362 mmHg) PA= 242.4026 mmHg
PB= (XB)(PB*) PB= (0.441)(7.0631 mmHg) PB=3.1148 PB=3.1148 mmHg
c) ¿Cuál es la presión de vapor de cada uno de los componentes? Aplicando la Ley de Raoult PA*=433.6362mmHg PB*=7.0631 mmHg __
Pn=XnPn*
PA=(XA)(PA*)= (1)( 433.6362mmHg)= 433.6362mmHg PA=(XA)(PA*)= (0.77)( 433.6362mmHg)= 333.8998mmHg PA=(XA)(PA*)= (0.69)( 433.6362mmHg)= 299.2089mmHg PA=(XA)(PA*)= (0.60)( 433.6362mmHg)= 260.1817mmHg PA=(XA)(PA*)= (0.46)( 433.6362mmHg)= 199.4726mmHg PA=(XA)(PA*)= (0.27)( 433.6362mmHg)= 117.0817mmHg PA=(XA)(PA*)= (0.15)( 433.6362mmHg)= 65.0454mmHg PA=(XA)(PA*)= (0.10)( 433.6362mmHg)= 43.3636mmHg PA=(XA)(PA*)= (0.07)( 433.6362mmHg)= 30.3545mmHg PA=(XA)(PA*)= (0.03)( 433.6362mmHg)= 13.0090mmHg PA=(XA)(PA*)= (0.00)( 433.6362mmHg)= 0mmHg PB=(XB)(PB*)= (0)( 7.0631 mmHg)= 0mmHg PB=(XB)(PB*)= (0.23)( 7.0631 mmHg)= 1.6245mmHg PB=(XB)(PB*)= (0.31)( 7.0631 mmHg)= 2.1895mmHg PB=(XB)(PB*)= (0.40)( 7.0631 mmHg)= 2.1895mmHg PB=(XB)(PB*)= (0.54)( 7.0631 mmHg)= 3.8140mmHg PB=(XB)(PB*)= (0.73)( 7.0631 mmHg)= 5.1560mmHg PB=(XB)(PB*)= (0.85)( 7.0631 mmHg)= 6.0036mmHg PB=(XB)(PB*)= (0.90)( 7.0631 mmHg)= 6.3567mmHg PB=(XB)(PB*)= (0.93)( 7.0631 mmHg)= 6.5685mmHg PB=(XB)(PB*)= (0.97)( 7.0631 mmHg)= 6.8512mmHg PB=(XB)(PB*)= (1)( 7.0631 mmHg)= 7.0631mmHg
Temperatura Composición en el equilibrio (oC) 69.5 76.1 78.9 83.1 89.6 103.1 118.4 128.0 134.7 145.0 160.7
Presiones de vapor de los componentes (mmHg)
XA
XB
A
B
1.00 0.77 0.69 0.60 0.46 0.27 0.15 0.10 0.07 0.03 0.00
0.00 0.23 0.31 0.40 0.54 0.73 0.85 0.90 0.93 0.97 1.00
433.6362 333.8998 299.2089 260.1817 199.4726 117.0817 65.0454 43.3636 30.3545 13.0090 0
0 1.6245 2.1895 2.8252 3.8140 5.1560 6.0036 6.3567 6.5685 6.8512 7.0631
2. Construya el diagrama de de equilibrio T vs. X del sistema Acetona – Acetona – Agua. Agua. El punto de ebullición de la acetona es de 56.5 o C. Se tiene una presión total de 760 mm Hg. Obtenga: Obtenga: a) Las presiones de vapor vapor de cada uno de los componentes de la mezcla en el rango de temperaturas dado. b) Si se tiene una temperatura de 70 oC, ¿Cuál será la composición de la mezcla?
10 = A +
Pº en mmHg y T en ºC
Acetona- agua Antoine A Acetona 7.02447 Agua 7.96681
B 1161 1668.21
C 224 228
Prestion total 760 mmHg
. .−. . .−. .−. . .−. . .−. . .−. . .−
= 10 = 126.8102807 = 10 = 189.297223 = 10 = 233.7705861 = 10 = 276.1252516 = 10 = 394.3508329 = 10 = 552.3634967 = 10 = 759.9830433 .− . = 1023.168541 = 10 .− = 1189.84505 = 10 1189.84505 = 10.−. = 1340.259929 = 10.−. = 1728.929325 = 10.−. = 2199.189121 = 10.− = 2761.44671 Para calcular a XAcetona (XB)
Asi sucesivamente
º2 = 760 126.810280 126.8102807 7 = 1 = º1º2 760 126.810280 126.8102807 7
Para calcular Yagua(YA)
1760 = 1 = º1 = 760
XA+XB=1
T ºC
Psat Acetona
Psat Agua
XACETONA
YAGUA
XAGUA
YACETONA
56.5
760
126.8102807
1
1
65.2
1023.168541
189.297223
0.6844015
0.92139221
70
1189.84505
233.7705861
0.55040631 0.86170818 0.44959369 0.13829182
73.9
1340.259929
276.1252516
0.45471194 0.80188447 0.54528806 0.19811553
82.6
1728.929325
394.3508329
0.27398101 0.62328133 0.72601899 0.37671867
91.3
2199.189121
552.3634967
0.12608287 0.36484221 0.87391713 0.63515779
100
2761.44671
759.9830433
8.4721E-06 3.0783E-05 0.99999153 0.99996922
0
0
0.3155985 0.07860779
T-X ACETONA-AGUA 101,5 96,5 C 91,5 º A 86,5 R U 81,5 T A R 76,5 E P M 71,5 E T 66,5
XB YA
61,5 56,5 0
0,1
0,2
0,3
0, 4
0,5
0,6
COMPOSICION
0,7
0,8
0, 9
1
3. Una disolución de hexano y heptano a 30 °C, tiene una presión de 95.0 torr. Calcule: a) Las fracciones molares en la fase líquida y en la fase vapor para los dos componentes P=95torr =95mmHg T=30ºC Antoine A B C
HEXANO (B) HEPTANO (A)
6.87776 6.9024 6 .9024
1171.03 1268.113
224.366 216.9
Para calcular a XHexano(XB)
º2 = 95 187.948722 187.948722 = 0.28263309 = º1 º1 º2 º2 58.3794316 58.3794316 187.94872 187.948722 2
Si sabemos que X A+XB=1 X A= 1 - XB X A= 1 – 1 – 0.28263309 0.28263309 X A= 0.71736691
Para calcular YHeptano(YA)
0.28263309187.948722 = 0.55916345 = º1 = 95
Si sabemos que Y A+YB=1 YB= 1 – 1 – Y Y A YB= 1 – 1 – 0.55916345 0.55916345 YB= 0.44083655 B
A
XB
YA
XA
YB
T ºC
Psat Hexano
Psat Heptano
Xhexano
Yheptano
Xheptano
Yhexano
30
187.948722
58.3794316
0.28263309
0.55916345
0.71736691
b) Las presiones parciales de los componentes _ P A=(X A)(P A*)=(0.71736691)(58.3794316mmHg)=41.8794727mmHg PB=(XB)(PB*)=(0.28263309)(187.948722mmHg)=53.1205273mmHg c)
Las presiones de vapor de los componentes puros.
. .− +. = 187.0999 = 10 . .− = 10 +. = 58.3783 58.3783
0.44083655
6. El agua y el fenol son parcialmente miscibles a 50 °C. Cuando se mezclan estos dos líquidos a 50 °C y 1 atm, el contenido de agua en el equilibrio es del 89 % en peso para cada fase y del 37.5 % en peso para la otra. Si se mezclan 6.00 gr. de fenol y 4.00 gr. de agua a 50 °C y 1 atm, calcule la masa de agua y la masa del fenol presentes en cada fase en el equilibrio, empleando la regla de la palanca. %wH2O=89% (α) %w H2O=37.5% (β)
mα+mβ= 10gr
WT= wH2O + wC6H6O= 4gr + 6gr= 10gr wH2O= (4gr/10gr)(100)= 40
β = 89 40 = 19.6 = α α 4037.5 mβ mα=19.6(mβ) mα+mβ= 10gr 19.6mβ +mβ= 10gr 20.6mβ= 10gr mβ= 10gr/20.6 mβ= 0.485436gr mα = mH2O + mC6H6O mα = (0.375)+ mC6H6O mC6H6O = mα(1-0.375) mC6H6O = (9. 514563gr)(0.625) mC6H6O =5.94660gr
mα+mβ= 10gr mα = 10gr- m β mα = 10gr- 0.485436gr mα =9.514563gr
mβ= mH2O + mC6H6O mβ= (0.89)+ mC6H6O mC6H6O=(1-0.89) mβ mC6H6O=(0.11)(0.485436gr) mC6H6O=0.0533gr
mH2O = mα - mC6H6O= 9.514563gr - 5.94660gr =3.5679gr mH2O = mβ - mC6H6O= 0.485436gr - 0.0533gr =0.432036gr =0.432036gr
7. El diagrama de fases sólido – – líquido del sistema agua-ácido nítrico indica la formación de los siguientes compuestos con fusión congruente (los puntos de fusión se indican entre paréntesis): HNO33H2O (-18°C) y HNO3H2O (-38°C). El punto de fusión del HNO 3 es -41°C. Al atravesar el diagrama de fases desde el H 2O hasta el HNO3, las temperaturas eutécticas que se encuentran son -43, -42 y – y – 66 66 °C. Todos los sólidos son completamente inmiscibles. Construya el diagram a de fases sólido - líquido. T=-41+273=232K
(1 1 ) ln ln = Despejando X
− − − XA = Para (-43+273)=230K
Para (-42+273)=231K
Para (-66+273)=207K
−/ − . X1 = ∗ = 0.9538 −/ − . X2 = ∗ = 0.7763 −/ − ∗ X3 = . = 0.5191
0 0
0,1
0,2
0, 3
0,4
0,5
0, 6
0,7
0,8
0,9
1
-10
-20 C º a r -30 u t a r e p m-40 e T
Puntos Eutécticos Puntos de fusión
-50
-60
-70
Composicion
