Equilibrio Lv

EQUILIBRIO LÍQUIDO VAPOR TEMPERATURA DE BURBUJA

EQUILIBRIO LÍQUIDO VAPOR TEMPERATURA DE BURBUJA

1. OBJETIVOS:

? Determinar la temperatura de burbuja para una mezcla de 2-propanol y agua, a diferentes

composiciones. ? Determinar la temperatura de burbuja para una mezcla de Etanol y agua, a diferentes

composiciones.

? Determinar una curva de calibración para el refractómetro, para cada uno de los sistemas a trabajar.

? Comparar los valores encontrados para el equilibrio de fases experimentalmente con los que el modelo teórico predice (UNIFAC).

2. MARCO TEORICO[5] : La temperatura de burbuja se refiere a la temperatura a la cual la primera burbuja de tamaño diferencial egresa de una solución líquida con n componentes de composición conocida a una presión constante. Regla de las fases La regla de las fases para sistemas no reactivos, proviene de la relación que hay entre las variables y el número de ecuaciones que se establecen para determinar el estado de equilibrio 1 de un sistema dado, correspondiendo esta relación al número de grados de libertad del sistema. La regla de las fases de Gibbs esta dada por:

L = N - F + 2 (1) Donde L hace referencia a los grados de libertad del sistema, es decir a la cantidad de variables que deben ser especificadas para fijar todas las demás variables, N es el número de componentes presentes y F el número de fases que presenta el sistema. Para el equilibrio líquido vapor de una mezcla binaria se tiene: N = 2 componentes, F = 2 fases, de este modo:

L = 2

1 Una mezcla binaria o multicomponente de dos o tres fases se encuentra en equilibrio cuando su temperatura, presión y potencial químico de cada componente en las diferentes fases es la misma. En otras palabras, debe cumplir los requisitos de equilibrio térmico, mecánico y químico, respectivamente.

Estos dos grados de libertad se pueden escoger de las diferentes variables independientes del sistema que son la presión, la temperatura y la composición. Como el variar presión y mantener el sistema isotérmico, requiere de equipo relativamente especializado, se escogen la presión y la composición del sistema, para hallar así la temperatura de burbuja. Desarrollo del equilibrio liquido–vapor: Los equilibrios térmicos y mecánicos se miden directamente, a diferencia del equilibrio químico, el cual se encuentra por medio de las fugacidades de los componentes en las fases presentes de la mezcla, a la temperatura y presión de operación, además de las características moleculares de las sustancias que componen la mezcla. Esto expresado de forma matemática, puede resumirse como sigue: Para especies i en una fase vapor tenemos que:

VAPi i if y Pφ= (2)

y en la fase liquida tenemos que:

1 P LIQisatPi

dPLIQ sat sat RT

i i i i if x P eν

γ φ ⋅ ∫= (3)

El equilibrio de fases exige que estas dos fugacidades sean iguales, así:

VAP LIQi if f= (4)

1 P LIQ

isatPidP

sat sat RTi i i i i iy P x P e

νφ γ φ

⋅ ∫= (5) El exponencial, denominado factor de Poynting, puede tomarse como la unidad, excepto para presiones altas. De este modo:

sat sati i i i i iy P x Pφ γ φ= (6)

Como se puede observar la composición en la fase de vapor es función de la composición en la fase liquida, la presión, la temperatura y el comportamiento intermolecular de las sustancias presentes en la mezcla, este último expresado implícitamente en los coeficientes de fugacidad y actividad, φ y γ respectivamente. Cuando se tratan soluciones ideales, como mezclas de hidrocarburos livianos, los coeficientes de actividad y fugacidad se consideran igual a la unidad; por lo tanto, la composición en la fase vapor es función solo de la presión y la temperatura, expresada esta última en la presión de vapor del componente. 3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Los pasos a seguir son los siguientes: 1. Agregar al balón una solución de propanol y agua de concentración conocida. 2. Colocar el sistema de enfriamiento en funcionamiento. 3. Conectar el manto de calefacción al regulador de voltaje y a la toma. 4. Colocar el termopar en el pozo termométrico y verificar que el tapón esté colocado, así como que

la válvula de recolección de destilado cerrada. 5. Registrar datos de temperatura y tiempo. 6. Cuando la temperatura esté estable y el volumen de condensado sea suficiente, cambiar la

posición del termómetro buscando variaciones significativas en la temperatura medida. 7. Dejar enfriar el sistema y retirar una muestra de cada fase para llevarla a medición en el

refractómetro. 8. Suspender el sistema de refrigeración y apagar el sistema de calentamiento. Esto se repite tres veces variando la concentración inicial de solución

4. DIAGRAMA DE EQUIPOS Se emplea un montaje como el mostrado en la figura, empleando un termopar para el registro de la temperatura y agua a temperatura ambiente como líquido refrigerante para condensar el vapor producido por el calentamiento.

Figura 1. Vaporizador de reflujo • Vaporizador de reflujo total • Termómetro y sistema de calentamiento

• Refractómetro 5. TABLA DE DATOS v PRÁCTICA 1

Tabla 1. Datos para la calibración del Refractómetro.

AGUA (mL)

PROPANOL (mL)

FRACIÓN MOLAR DE PROPANOL (x)

ÍNDICE DE REFRACCIÓN

1 0 0 1.3340 1 0.1 0,02366 1.3390

0.8 0.2 0,05712 1.3410 0.69 0.3 0,09531 1.3505 0.6 0.4 0,13907 1.3580 0.5 0.5 0,19504 1.3625 0.39 0.6 0,27155 1.3635 0.28 0.7 0,37723 1.3682 0.21 0.8 0,47999 1.3700 0.1 0.9 0,68561 1.3740

La fracción molar de propanol se calculó de la siguiente manera:

? PROPANOL (g/mL) 0,80636

? AGUA (g/mL) 0,99761

MPROPANOL (g/mol) 60,09682

MAGUA (g/mol) 18,01534

? PROPANOL (mol/mL) 0,013423

? AGUA (mol/mL) 0,055382 Para el dato señalado en negrita:

PROPANOL PROPANOLPROPANOL

AGUA AGUA PROPANOL PROPANOL

Vx

V Vρ

ρ ρ⋅

=⋅ + ⋅

Reemplazando los datos, se tiene:

0.1 0.013123 /1 0.055382 / 0.1 0.013123 /PROPANOL

mL mol mLx

mL mol mL mL mol mL⋅

=⋅ + ⋅

0.02366PROPANOLx =

Tabla 2. Volúmenes de propanol y agua tomados para formar la mezcla .

AGUA (mL) PROPANOL (mL) ENSAYO 1 100 0 ENSAYO 2 97 2 ENSAYO 3 94 2 ENSAYO 4 91 2

Tabla 3. Estabilización de la temperatura para el Ensayo 1.

Temperatura (ºC) 80 83.1 85.7 88.2 89.8 90.6 91.2 91.5 Tiempo (min) 0 1 2 3 4 5 6 7

Temperatura (ºC) 91.7 91.8 91.9 92 92 92 92 92

Tiempo (min) 8 9 10 10.30 11 11.30 12 12.30


Temperatura (ºC) 83.3 84 85.6 87 88.5 89.1 89.6 89.6 Tiempo (min) 0 2 3 4 5 6 7 8

Temperatura (ºC) 90 90.2 90.3 90.3 90.5 90.5 90.5

Tiempo (min) 9 10 10.30 11 11.30 12 12.30


Temperatura (ºC) 80 82.2 85.9 87.2 87.1 87.8 88 88.1 Tiempo (min) 0 2 4 6 7 8 8.30 9

Temperatura (ºC) 87.8 88.1 88.4 88.7 88.9 89 89.1 89.1

Tiempo (min) 9.30 10 10.30 11 11.30 12 12.30 13.30


Temperatura (ºC) 76.7 81.6 84.9 86 86.5 86.8 86.9 86.9 Tiempo (min) 0 2 4 8 8.30 9 9.30 10

Temperatura (ºC) 87.1 87.2 87 86.8 86.6 86.6 86.7 86.7

Tiempo (min) 10.30 11 11.30 12 12.30 13 13.30 14

Tabla 7. Índices de Refracción para las fases en equilibrio.

LÍQUIDO VAPOR ENSAYO 1 1.3339 1.34350 ENSAYO 2 1.3360 1.36750

ENSAYO 3 1.3350 1.37325 ENSAYO 4 1.3345 1.37600

Tabla 8. Fracción de propanol para las fases en equilibrio.

LÍQUIDO VAPOR ENSAYO 1 0 0,0653 ENSAYO 2 0,0097 0,3659 ENSAYO 3 0,0035 0,6419 ENSAYO 4 0,0009 0,8077

v PRÁCTICA 2

Tabla 9. Volumen de Etanol y agua.

Volumen (mL) Compuesto Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 5 Ensayo 6 Ensayo 7

Etanol 100 100 100 100 100 100 100 Agua 0 5 10 15 20 30 50

Tabla 10. Estabilización de la temperatura.

Temperatura (ºC) Tiempo

(s) Ensayo

1 Ensayo

2 Ensayo

3 Ensayo

4 Ensayo

5 Ensayo

6 Ensayo 7

0 65,8 71,2 71,2 71,7 72,4 73,2 75 30 67,5 71,8 71,9 72,6 72,5 73,2 75,6 60 69 72,2 72,3 73,1 72,8 73,7 75,9 90 70 72,3 72,7 72,7 73,4 74 76

120 70,8 72,4 72,5 72,9 73,8 73,6 76 150 71,2 72,5 72,6 73 73,1 74,1 76,1 180 71,5 72,6 72,4 73,5 73,3 74,4 76,1 210 71,7 72,6 72,6 73,6 73,6 74,9 76,1 240 71,8 72,5 72,7 73,7 74 75 76,2 270 71,8 72,5 72,3 72,6 74 75,1 76,2 300 71,9 72,5 72,5 72,5 73,2 75,1 76,2 330 72 72,6 72,8 72,9 73,6 75,2 76,2 360 72 72,6 72,8 73,2 73,1 75,2 76,2 390 72 72,5 72,5 73,5 73,1 75,2 76,2 420 72 72,5 72,7 73,7 73,6 75,3 76,2 450 72 72,5 73 73,7 73,9 74 76,2 480 72 72,6 73,1 73,8 74,2 74,5 76,2 510 72 72,6 73,2 72,9 74,2 74,7 75,9 540 72 72,5 73,2 73 73,7 74,1 75,1 570 72 72,3 72,5 73,3 73,5 73,9 75,3 600 72,5 72,5 73,1 74 74,2 75,5

630 72,6 72,4 73,2 74,1 74,6 75,8 660 72,7 72,7 73,4 74,2 75 76 690 72,6 72,9 73,5 74,3 75,2 76,1 720 72,6 73 73,8 73,2 74,6 76,1 750 72,6 73,1 73,4 74,1 76,1 780 72,6 73,2 73,8 74,6 76,1 810 72,6 73,2 74 74,9 76,1 840 72,5 74,3 75 76,1 870 76,1 900 76,1 930 76,1

Nota: Los datos señalados en negrita, son los tomados como temperatura de burbuja

Tabla 11. Índices de refracción de las fases en equilibrio

Índice de refracción

Muestra Ensayo

1 Ensayo

2 Ensayo

3 Ensayo

4 Ensayo

5 Ensayo

6 Ensayo

7 Balón 100 100 100 100 100 100 100

0 5 10 15 20 30 50 6. MUESTRA DE CÁLCULOS CÁLCULO TEÓRICO DEL PUNTO DE BURBUJA La solución a utilizar en el laboratorio no puede describirse mediante un comportamiento ideal, debido a la polaridad de las sustancias. Así, el modelo UNIFAC se utilizará para calcular los coeficientes de actividad, la estimación del coeficiente de fugacidad se hará mediante la ecuación virial de estado, y las presiones de saturación se evaluarán mediante la ecuación de Antoine. Calculo de las presiones de vapor: La ecuación de Antoine esta planteada de la siguiente manera:

CTB

AP sat

+−=ln (7)

Donde A, B y C son constantes características para cada sustancia, T es la temperatura en Kelvin y Pv en kPa.

Tabla 12. Constantes de Antoine para las sustancias de trabajo

Sustancia A B C 2-Propanol (1) 15.6491 3109.34 -73.5459

Etanol (1)* 18.5242 3578.91 -50.5 Agua (2) 16.5362 3985.44 -38.9974

(*) Para el Etanol, la temperatura está dada en kelvin y la presión de saturación en mmHg

CÁLCULO DE LOS COEFICIENTES DE ACTIVIDAD POR EL MÉTODO UNIFAC El método UNIFAC propone la expresión del coeficiente de actividad en dos partes:

( ) ( )Ri

Cii γγγ lnlnln += (8)

La parte combinatoria (C) que da la contribución debida a la diferencia en tamaño y forma de las moléculas, y la parte residual (R) que da la contribución debida a las interacciones moleculares. La parte combinatoria del método se calcula con base en los parámetros de área qi y de volumen ri, del componente puro i, los cuales, a su vez, son obtenidos por contribución de grupos con los parámetros Rk y Qk. El subíndice k indica el grupo funcional. La tabla 13, contiene los valores de R y Q para subgrupos de los grupos funcionales presentes en la solución. Las ecuaciones para el cálculo de la parte combinatoria del coeficiente de actividad de un componente i son las siguientes:

+−−+−=

i

i

i

iiii

Ci L

JLJ

qJJ ln15ln1ln γ (9)

Para la cual:

∑=

jjj

ii xr

rJ (10)

∑=

jjj

ii xq

qL (11)

Además se aplican las siguientes definiciones:

∑=k

ki

ki Rr )(υ (12) kk

iki Qq ∑= )(υ (13)

El subíndice i identifica a las especies, y j es un índice ficticio que se ocupa en todas las especies. El subíndice k identifica los subgrupos. La cantidad νk

(i) es el número de subgrupos del tipo k en una molécula de especie i. Los valores de los parámetros de los subgrupos Rk y Qk, resultan de tabulaciones en la literatura [1]. A continuación se muestra la tabla con los datos de las contantes Rk, Qk y νk

(i):

Tabla 13. Coeficientes Rk, Qk y νk(i) para la parte combinatoria en la ecuación de UNIFAC.

Grupos k Rk Qk νk

(1) νk(2)

CH3 1 0,9011 0,848 2, 1* 0 CH2 2 0,6744 0,54 1 0 OH 15 1 1,2 1 0 H2O 17 0,92 1,4 0 1

(*) 1 para el Etanol

Nota: El superíndice 1 hace referencia al 2-propanol, o Etanol y el superíndice 2 al agua.

La parte residual del coeficiente de actividad del componente i se calcula por este método con las siguientes ecuaciones:

−−= ∑

k k

ikki

k

ikki

Ri s

es

qββ

θγ ln1ln (14)

Para la cual:

i

ki

kki q

Qe

)(ν= (15) mk

mmiik e τβ ∑= (16)

∑∑

=

jjj

ikiii

k qx

eqxθ (17) mk

mmks τθ∑= (18)

Tamk

mk

−= expτ (19)

El parámetro mkτ es el coeficiente residual de actividad del grupo k en una soluc ión de referencia

que solo contiene moléculas de este tipo. Los parámetros mka de interacción del grupo, resultan de tabulaciones en la literatura. A continuación se muestran dichos parámetros para los subgrupos utilizados:

Tabla 14. Parámetros de interacción de ELV-UNIFAC, mka en kelvins.

a1,1 0 a2,1 0 a15,1 156.4 a17,1 300 a1,2 0 a2,2 0 a15,2 156.4 a17,2 300 a1,15 986.5 a2,15 986.5 a15,15 0 a17,15 -229.1 a1,17 1318.0 a2,17 1318.0 a15,17 353.5 a17,17 0

CÁLCULO DE LOS COEFICIENTES DE FUGACIDAD Las ecuaciones a utilizar son:

)(

exp

)(exp

1221222

2

1222111

1

+−=Φ

+−=Φ

RTPyPPB

RTPyPPB

sat

sat

δ

δ

Usando las ecuaciones

(20)

2ji

ijωω

ω+

= (21)

5.0)(

jiij ccc TTT = (22)

2ji

ij

ccc

ZZZ

+= (23)

33

13

1

2

+

= ji

ij

ccc

VVV (24)

ij

ijijij

c

ccc V

RTZP = (25)

Según la nomenclatura que se ha adoptado i y j toman valores 1 y 2. Cuando i=j; tenemos el compuesto puro, tal dato es el que se lee directamente de las tablas. Los datos correspondientes a estas combinaciones se muestran en las siguientes tablas:

Tabla 12. Propiedades críticas de las sustancias puras.

M w Pc(bar) Zc Vc(cm3/mol) Tc(k) 2-PROPANOL (1-1) 60,096 0,668 47,62 0,248 220 508,3

ETANOL (1-1) 46,069 0,645 61,48 0,24 167 513,9 AGUA (2-2) 18,015 0,345 220,55 0,229 55,9 647,1

Ahora para calcular los parámetros temperatura reducida, Bo, B1 y B dependientes de la temperatura (por lo cual no se pueden calcular directamente), se tienen las siguientes expresiones:

ijij

cr T

TT = (26)

6.10 422.0

083.0ijr

ijT

B −= (27)

2.41 172.0

139.0ijr

ijT

B −= (28)

( )10ijijij

c

cij BB

P

RTB

ij

ij ω+= (29)

22111212 2 BBB −−=δ (30) Método de Cálculo para determinar la temperatura de Burbuja

1. Se conoce x1 y x2=1-x1 de los datos obtenidos en el laborator io. 2. Se conoce la presión total (atmosférica) P=75,19 kPa 3. Supongo TBurbuja (se toma como referencia la obtenida experimentalmente). 4. Se calculan los coeficientes de actividad 1γ y 2γ , utilizando las ecuaciones (9) a (19). 5. Se determinan las presiones de saturación correspondientes a esa temperatura con la

ecuación (7) utilizando los datos de la tabla 12. 6. Supongo 1Φ y 2Φ iguales a la unidad para la primera iteración. 7. Se calculan las composiciones en la fase vapor y1 y y2, de la siguiente manera:

1 1 11

1

satx Py

Pγφ⋅ ⋅

=⋅

2 2 22

2

satx Py

Pγ

φ⋅ ⋅

=⋅

8. Se calculan 1Φ y 2Φ con las ecuaciones (20) a (30).

9. Se recalculan las composiciones en el vapor, utilizando los 1Φ y 2Φ calculados en el paso anterior.

10. Se determina 2satP con la ecuación siguiente:

Donde las presiones de saturación dentro de la operación son las calculadas en el paso 5. 11. Se calcula la temperatura correspondiente a la presión de saturación obtenida:

22

2 lnB

T CA P

= −−

12. Repetir los pasos 1 a 11 con la nueva temperatura calculada. 13. La iteración termina cuando la temperatura calculada en el paso 11 sea igual a la tomada en

el paso 1. Tablas de Resultados v PRÁCTICA 1:

ENSAYO 1(x1=0, y1=0.065)

T(ºC)CALC y1CALC ? 1CALC ? 1CALC

92.091 0 20.095 1.02

21 1 1 2 2

21 2

satsat

sat

PP

x P xP

γ γφφ

=⋅ ⋅ ⋅

+⋅

ENSAYO 2 (x1=0.0097, y1=0.366)


84.92 0.2448 17.171 1.011

ENSAYO 3 (x1=0.0035, y1=0.642)


88.96 0.1135 18.994 1.016

ENSAYO 4 (x1=0.00092, y1=0.808)


91.188 0.0339 19.8 1.019

v PRÁCTICA 2:

ENSAYO 1 (x1=1, y1=1)


70,965 1,000 1,000 1,000

ENSAYO 2 (x1=0.91, y1=0.945)


70,753 0,909 1,007 1,000

ENSAYO 3 (x1=0.7, y1=0.7)


71,299 0,761 1,072 1,003

ENSAYO 4 (x1=0.7, y1=0.52)


71,299 0,761 1,072 1,003

ENSAYO 5 (x1=0.44, y1=0.70)


73,061 0,629 1,314 1,002

ENSAYO 6 (x1=0.395, y1=0.365)


73,456 0,610 1,398 1,002

ENSAYO 7 (x1=0.175, y1=0.44)


76,117 0,516 2,402 1,005

7. DISCUSIÓN DE RESULTADOS La práctica se realizó en dos sesiones con el objetivo de verificar los datos obtenidos, descartar el error experimental y ampliar el rango de composiciones trabajadas, sin embargo, la segunda sesión no pudo realizarse con los reactivos utilizados en la primera, lo cual no permite la verificación de datos. Para el primer caso, 2-propanol y agua se puede analizar lo siguiente:

ENSAYO 1 Experimental Calculada % Error y1 0.065 0 100

T(ºC) 92 92.091 0.0989

ENSAYO 2 Experimental Calculada % Error

y1 0.366 0.245 33.06 T(ºC) 90.5 84.92 6.166


y1 0.642 0.1135 82.32 T(ºC) 89.1 88.96 0.157


y1 0.808 0.0339 95.804 T(ºC) 86.7 91.188 5.1765

Puede observarse en las tablas anteriores y en el gráfico 2 que los datos calculados están bastante alejados de los tomados en el laboratorio (alrededor del 77% para la composición y del 2.89% para la temperatura de burbuja), esto no indica que el modelo sea incorrecto, para una mejor comparación, sería necesario tomar más datos experimentales a una composición mayor de 2-propanol, sin embargo esta toma de datos no pudo efectuarse por la falta de reactivo. Para determinar si el modelo de predicción utilizado se aproxima a la realidad, se buscó el punto azeotrópico de la solución y se comparó con el obtenido por medio del modelo, el porcentaje de error fue de 17% para la temperatura y del 13% para la composición en la fase vapor (dato teórico: T(ºC)=88.1, x1=0.58, dato UNIFAC: T(ºC)= 73, x1=0.66 ) lo cual indica que el modelo se encuentra bastante alejado de los datos experimentales.

Según el modelo UNIFAC, el sistema 2-propanol agua, presenta una desviación positiva con respecto a la Ley de Raoult, (coeficientes de actividad mayores a 1) lo cual indica que a escala molecular, las fuerzas intermoleculares son más fuertes entre moléculas de un mismo componente (propanol-propanol, agua-agua), que entre dos moléculas de diferentes componentes, esto se explica porque la solución está formada por compuestos con diferencias marcadas en tamaño, forma, polaridad y esto ocasiona una atracción más fuerte entre las moléculas del mismo componente. Para la segunda práctica, etanol-agua, se determinaron los siguientes porcentajes de error:

ENSAYO 1 Experimental Calculada % Error y1 1 1 0

T(ºC) 72 70.965 1.4375


y1 0.945 0.909 3.8095 T(ºC) 72.6 70.753 2.5441


y1 0.7 0.761 8.7143 T(ºC) 73.2 71.299 2.597


y1 0.52 0.761 46.346 T(ºC) 73.8 71.299 3.388


y1 0.7 0.629 10.1428 T(ºC) 74.3 73.061 1.3376


y1 0.365 0.610 67.123 T(ºC) 75.3 73.456 2.449


y1 0.44 0.516 17.273 T(ºC) 76.2 76.117 0.1089

Puede observarse en las tablas anteriores y en el gráfico 3 que los datos experimentales no son descritos por el modelo (error del 21.9% en composición y del 1.98%) y no tienen un comportamiento o tendencia que pueda ser explicado. A pesar de que el error es menor frente al obtenido con los datos del Etanol, puede verse en los datos del laboratorio que estos presentan fluctuaciones y altibajos no característicos del sistema, lo cual es un indicio de que los datos tomados en el laboratorio presentan errores de tipo experimental. Estas discrepancias pueden deberse a los múltiples inconvenientes tenidos en el desarrollo de la práctica:

Las perlas de ebullición no garantizaron la homogeneidad en la evaporación, ya que permanecieron estáticas en el fondo del balón y por ende no se ocasionó la turbulencia indispensable en el líquido para garantizar un perfil de temperatura totalmente definido. Como consecuencia de ello, en la práctica se podía observar la vaporización brusca e interrumpida del propanol, lo que causaba un descenso en la temperatura debida a la gran cantidad de condensado que descendía al fondo del balón, así que no se logró una temperatura estable durante la práctica, los datos de temperatura tomados como los puntos de burbuja fueron los más altos medidos por el termopar transcurridos aproximadamente 12 minutos de estabilización.

Las lecturas dadas por el refractómetro no eran muy confiables, ya que, como se puede ver

en la curva de calibración para la solución de etanol, en el intervalo para concentraciones de 0.3 a 1 en etanol, los índices de refracción son muy similares, siendo difícil su diferenciación para concentraciones muy cercanas.

7. RECOMENDACIONES

Se recomienda para otras prácticas de determinación del punto de burbuja, preparar las soluciones de tal manera que se abarque todo el intervalo de concentración, así más datos obtenidos, podrán compararse con el modelo utilizado, y se podrá deducir con mayor grado de confiabilidad la predicción del modelo. Así mismo se recomienda utilizar varios modelos de predicción, para determinar cual describe en mejor manera el comportamiento de la solución no ideal. Se recomienda utilizar otro instrumento, diferente al refractómetro para medir las concentraciones de la solución de etanol, ya que los datos del índice de refracción no presentaron considerable variación aún en porcentajes volumen a volumen del 33.33% suponiendo volúmenes aditivos y sin considerar las alícuotas retiradas. 8. CONCLUSIONES • El método UNIFAC, no describe de forma satisfactoria los datos experimentales, sin embargo,

puede realizarse en una práctica futura una mejor aproximación de éste método utilizando un rango más amplio de concentraciones.

• Los sistemas Etanol-Agua y Propanol-Agua presentan desviaciones positivas de la ley de Raoult.

9. BIBLIOGRAFÍA 1) GARCÍA QUIROGA, Iván. Introducción al equilibrio termodinámico y de fases. Universidad

Nacional de Colombia, Facultad de Ingeniería, 1995. 2) HOUGEN, O. WATSON, K. Principios de los Procesos Químicos. Parte I. Balances de Materia

y Energía. Editorial Reverté. Barcelona. 1994.

3) PERRY. Manual del Ingeniero Químico. Mc Graw Hill. Sexta Edición. 1992. Vol1.

4) SHOEMAKEER, D. Experimentos de fisicoquímica. Primera edición. Unión tipográfica editorial hispamericana. México. 1968.

5) SMITH J. M., VAN NESS H.C, ABBOTT M., Introducción a la termodinámica en la Ingeniería Química. Editorial Mc Graw Hill, Quinta edición, México, 1997.

Toxicología y Manejo de residuos

Etanol: (CH3 - CH2 - OH)

En su forma pura, es un líquido incoloro. Es miscible en todas las proporciones en agua, éter, acetona, benceno y otros solventes orgánicos.

Es común encontrarlo formando un azeótropo con el agua, con 89.43% molar (95.57% en peso) de etanol. La temperatura azeotrópica a 1 atm es 78.15ºC.

• Síntomas: Irritación de los ojos y tracto respiratorio, dolor de cabeza, debilidad, somnolencia, confusión mental, fatiga, anorexia, nausea, temblor.

• Tratamiento: Exámenes físicos al paciente expuesto, periódicamente incluyendo signos de irritación crónica de las membranas mucosas y alcoholismo crónico.

• Primeros auxilios: Irrigar ojos con agua, hacer lavado gástrico, si es posible seguido de una purga salina. En caso de erupción usar un químico seco, alcohol espuma o dióxido de carbono. Agua en spray puede no ser efectiva como agente extintor, pero puede ser usada para mantener fríos los contenedores expuestos al fuego.

El tratamiento más conveniente es recuperar el etanol (purificarlo) por medio de un destilación en una columna de platos o empacada. Este proceso es aplicado a nivel industrial. Tiene un costo medio. Presenta peligro relativo de inflamabilidad.

Agua: Compuesto inorgánico de fórmula OH2 , peso molecular 18,015 g/gmol. Punto de fusión normal 0ºC. Punto de ebullición normal 100ºC. El calor de formación del agua es muy elevado (68320 kcal/mol), de ahí que se constituya en un compuesto muy estable que requiere un gran aporte de energía para descomponerse.

2-Propanol:

♥ Fácilmente inflamable. Irrita los ojos, la inhalación de vapores puede provocar somnolencia y vértigo.

♥ Tras inhalación: Respirar aire fresco. En caso necesario respiración asistida o por medios instrumentales.

♥ Tras contacto con la piel: aclarar con abundante agua. Eliminar ropa contaminada.

♥ Tras contacto con los ojos: Aclarar con abundante agua manteniendo abiertos los párpados (al menos durante 10 minutos). Llamar oftalmólogo.

♥ Tras ingestión: beber abundante agua. Evitar vómito. Llamar al médico. ♥ Medidas de lucha contra incendios: CO2, espuma, polvo.

GRÁFICA 1: CURVA DE CALIBRACIÓN DEL REFRACTÓMETROPROPANOL

y = -29389801,629x 5 + 199245207,853x4 - 540262875,603x3 + 732417648,552x2 - 496420039,332x + 134575811,327

R2 = 0,996

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

1,3300 1,3350 1,3400 1,3450 1,3500 1,3550 1,3600 1,3650 1,3700

ÍNDICE DE REFRACCIÓN

FRA

CC

IÓN

MO

LAR

DE

PR

OP

AN

OL

(x)

Gráfico 2: Composición del Propanol vs Temperatura

70

75

80

85

90

95

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Composición, x1

Tem

pera

tura

(ºC

)

x experimental

y experimental

x calculado

y calculado

Gráfico 3: Composición del Etanol vs Temperatura

70

75

80

85

90

95

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1Composición, x1

Tem

per

atu

ra (º

C)

x experimental

y experimental

x calculado

y calculado

Equilibrio Lv

Documents

Transcript of Equilibrio Lv