Informe Soli-liq VANESSA

7/24/2019 Informe Soli-liq VANESSA

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EQUILIBRIO SLIDO LQUIDO DE LA MEZCLA BINARI A DIFENILAMNINA-NAFTALENO

Johana Almerida, Vanessa Golindano

Laboratorio de Fisicoqumica (Seccin: 67)- Escuela de Ingeniera Qumica

ni!ersidad de "arabobo

Profesor: Jeanet Finol

Preparadora: David Ferrer

RESUMEN

El ob#eti!o general de la e$%eriencia %r&ctica 'ue estudiar el equilibrio slido-liquido del sistema

binario di'enilamina-na'taleno la elaboracin del diagrama corres%ondiente a dico equilibrio* +ara

esto 'ue necesaria la determinacin de las tem%eraturas de 'usin de los com%uestos %uros en distintas

me,clas la com%osicin eutctica del sistema binario. em%leando cur!as de en'riamientoe$%erimentales* La tcnica utili,ada se 'undament en determinar la !ariacin de la tem%eratura de la

me,cla en 'uncin del tiem%o. lle!ando a cabo dos corridas %ara cada una de las muestras de distintas

com%osiciones molar con la 'inalidad de %oder englobar todo el rango del / al 0//1 de los doscom%uestos* E$%erimentalmente se obtu!ieron %untos de 'usin %ara di'enilamina na'taleno de

(237.3 4 /.5) (253.3 4 /.5) res%ecti!amente* En el equilibrio de 'ases se obtu!o la com%osicin

tem%eratura eutctica de (/.53/.///0)adim (203.05/.5) . res%ecti!amente*

Palabras clave: curva de enfriamiento, difenilamina, equilibrio, naftaleno, temperatura de fusin.

INTRODUCCIN

El mtodo de an&lisis trmico com%rende unestudio de las !elocidades de en'riamiento. es

decir. de las cur!as de tem%eratura en 'uncin del

tiem%o. de las di'erentes com%osiciones de unsistema durante la solidi'icacin. las cuales

#uegan %a%el im%ortante al momento de de'inir

los %untos de 'usin necesarios %ara re%resentar elequilibrio de 'ases* 809

En esta e$%eriencia se desea determinar la

tem%eratura de 'usin de com%uestos %uros me,clas con la 'inalidad de elaborar el diagramade equilibrio slido-lquido de la me,cla en

estudio determinar su %unto eutctico*

Entre las a%licaciones del equilibrio slido-lquido se encuentra se%arar los com%onentes de

sistemas binarios. este es el %rinci%io de ciertas

o%eraciones que se reali,an en equi%os de

adsorcin. 'loculacin. intercambio inico.cristali,acin. li$i!iacin mientras que a ni!el

industrial es im%ortante al momento de estudiaraleaciones slidas indis%ensables %ara la

elaboracin de %rocesos de'inidos* 839

METODOLOGA

+ara la e#ecucin de la %r&ctica se tomaron sietetubos de ensao con soluciones binarias de

di'enilamina-na'taleno cada uno con di'erente

com%osicin molar. los cuales 'ueron sumergidosen una solucin de %ara'ina que se encontrabaentre ;/< =/


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los %asos = al 00 del %rein'orme* Seguidamente se

obser! cu&l de los tubos de ensaos %resentabala me,cla 'undida %ara introducirlo en la me,cla

'rigor'ica como se indica en los %asos 03 al 33

del %rein'orme. agitando luego sua!e

constantemente registrando la !ariacin de latem%eratura en 'uncin del tiem%o en %erodos de

0/ segundos asta que se aa solidi'icado

com%letamente la me,cla. lo cual se e$%lica enlos %asos 32 al 37 del %rein'orme* Finalmente se

re%ite el %rocedimiento %ara cada uno de los 6

tubos de ensaos restantes asta com%letar doscorridas %ara cada tubo*

RESULTADOS Y DISCUSIONES

+ara la construccin del diagrama de 'ases slido-

lquido del sistema binario di'enilamina-

na'taleno. se reali, un an&lisis trmico. adistintas com%osiciones de la me,cla. se

determin %ara cada com%osicin su res%ecti!a

cur!a de en'riamiento* >mbos com%uestos %oseenciertas similitudes desde el %unto de !ista de su

estructura molecular a que %ueden 'ormar

%uentes de idrgeno. debido a la interaccin delos electrones libres del nitrgeno de la

di'enilamina. con los &tomos de idrgeno de la

cadena del ?a'taleno* Esta caracterstica auda a

la miscibilidad en 'ase lquida* Sin embargo sus%untos de 'usin se encuentran marcadamente

distanciados. lo cual res%onde a una caracterstica

en %articular del ?a'taleno que %resenta una%ro%iedad %articular como lo es la aromaticidad.

acindolo un com%uesto mu estable.

aumentando su %unto de 'usin en com%aracincon la di'enilamina 809*

En la me,cla binaria estudiada. a tem%eratura

ambiente 3=


3/10

30

40

50

60

70

80

90

@iem%o (t 4 /./0) s

@em%eratura +romedio (@ 4 /./5) A"

Figura 3* "ur!a de en'riamiento del sistema binariodi'enilamina- na'taleno %ara el tubo 3

En la 'igura 0. se obser!a que al %rinci%io se

%roduce una tendencia lineal con %endiente

negati!a luego se %rodu#o un descenso bruscode la tem%eratura. asta que %ermanece constante

en un !alor de (5./4 /./5)< ". (237.05 ). %arael la%so de tiem%o entre los 07/ 22/ segundos.

lo que simboli,a el inter!alo de tiem%o donde ladi'enilamina comien,a a cristali,ar en %resencia

de liquido. %osteriormente la solidi'icacin se

agudi,a el lquido disminue asta quesolidi'ica com%letamente la di'enilamina lo cual

se %roduce #ustoa los 22/ segundos. ,ona donde

comien,a el en'riamiento del slido constituidoel !alor e$%erimental obtenido no se di'erencia

notablemente en relacin al !alor bibliogr&'ico

conociendo que ste Bltimo es de 236./5 lades!iacin entre ambos !alores es de (3./7=2=5/;

4 /.//3) 1*

Esta e$%licacin tambin a%lica %ara la 'igura 7donde la tem%eratura 'inal se mantu!o constante

al llegar a los (7=./ 4/.5)


4/10

25

35

45

55

65

75

85

95

@iem%o (t 4 /./0) s


Figura 2* "ur!a de en'riamiento del sistema binario

di'enilamina- na'taleno %ara el tubo 2*

30

40

50

60

70

80

90

@iem%o (t 4 /./0) s


Figura * "ur!a de en'riamiento del sistema binariodi'enilamina- na'taleno %ara el tubo

0 200400

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

@iem%o (t 4 /./0) s



di'enilamina- na'taleno %ara el tubo 5

0200

50

55

60

65

70

75

80

85

Tiempo (t 0,01) s

Temperatura Promedio (T 0,05) C




5/10

0 100 200

60

65

70

75

80

85

90

95

100

@iem%o (t 4 /./0) s




El com%ortamiento es%erado es aquel en donde

cada una de las cur!as deben iniciar con undescenso de la tem%eratura con una %endiente

%articular en la cual los com%onentes de la me,cla

en 'ase liquida omognea se en'ran asta un%unto denominado de ru%tura. des%us del cual la

%endiente del tramo siguiente aumenta. esto

indica la solidi'icacin del com%onente de lame,cla que se encuentra en maor %ro%orcin* La

ru%tura a%arece debido a que la ca%acidad

calor'ica del sistema slido-liquido es maor quela del sistema solamente 'ormado %or la dilucin

liquida a que cada %arte de calor que %ierde el

sistema sir!e %ara que el lquido del com%onente

en maor %ro%orcin %ase al estado slido.mientras que el resto de la dilucin se sigue

en'riando*Si se anali,a el com%ortamiento de las

cur!as de en'riamiento obtenidas %ara la me,clabinaria. las que se aseme#an m&s a lo e$%licado en

el %&rra'o anterior son las de las 'iguras 2. la

'igura 6. mientras que en las 'iguras 5 3 seobser!an !arias des!iaciones en cuanto a lo dico.

%uesto que es bastante di'cil notar el %unto de

ru%tura o de %arada* Sin embargo. es

im%rescindible e$%licar que la e$%eriencia

%r&ctica est& su#eta a distintos errores que traen

como consecuencia el com%ortamiento errneo enlas cur!as de las 'iguras 5 3. uno no tan

acertado en las dem&s cur!as entre stos se

%ueden mencionar la ine$actitud en cuanto a la

com%osicin de las me,clas. a que dicasmuestras son reutili,adas con la 'inalidad de

economi,ar stos com%uestos. lo que ocasiona un

descenso en la tem%eratura de congelacin deldisol!ente en las me,clas. tal como se obser!a

en el caso del tubo de ensao 6. en donde la

tem%eratura de 'usin es de (66./ 4/.5) A". cuoresultado es inconsecuente %uesto que. des%us

del tubo 7. es el que tiene maor contenido de

na'taleno. %oco de di'enilamina. %or lo que su

tem%eratura debera estar cercana a la tem%eraturade 'usin e$%erimental del na'taleno %uro.

adem&s. la tem%eratura de 'usin e$%erimental

que corres%onde al tubo 5 se encuentra alrededorde los (5;./ 4/.5) A". con lo que se com%rueba el

resultado incongruente de la tem%eratura de

'usin e$%erimental del tubo numero 6* Lastem%eraturas e$%erimentales se %resentan en la

tabla 0*

@abla 0: +ar&metros del diagrama de equilibrio slido-lquido del sistema di'enilamina-na'taleno*

Tubode

ens!o

Te"#e$%u$de &us'(n

)T * +,. /

Co"#os'0'(nde

d'&en'1"'n

) X

A *+,++

+2.Ad'"3

Co"#os'0'(nde n&%1eno

) XB *+,+

++2. Ad'"3

0

3

2

5

67

237.05

207.05

DDD

203.05DDD

22=.05253.05

0.////

/.;7

/.7;5

/.5332/.20

/.0775/.////

/.////

/.0552

/.3505

/.777/.65;6

/.;3350.////

+resin ambiente (732.//4 /./5) mmg @em%eratura

ambiente (3=./ 4 /.5)


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tili,ando los datos de la tabla 0. se construe el

diagrama de equilibrio slidolquido del sistemabinario en estudio. mostrado en la 'igura ;*

Figura ; diagrama

Si se tienen dos sustancias miscibles en todas%ro%orciones en la 'ase lquida com%letamente

inmiscibles en 'ase slida. la me,cla de

cantidades arbitrarias de los lquidos de ambas

sustancias da lugar a un sistema mono'&sico quees una disolucin binaria* "omo los slidos de

ambos com%uestos son com%letamente insolubles

entre s. el en'riamiento de la disolucin lquidaocasiona que las sustancias se congelen.

abandonando la disolucin 89*

Estas dos sustancias son la di'enilamina el

na'taleno su com%ortamiento se obser!a en la

'igura ;. el %unto mnimo de la cur!a simboli,a el%unto eutctico alcan,ado %or el equilibrio

di'enilamina-na'taleno. lo cual es la

re%resentacin de la com%osicin es%ec'ica de

cada uno de los com%onentes donde el sistema

estudiado. a una tem%eratura %resin constante.consigue mantener la 'ase lquida en equilibrio

con los com%onentes slidos* La ,ona su%eriorre%resenta la 'ase eterognea de la me,cla

binaria en estado lquido. es decir. las soluciones

'undidas* +osteriormente la cur!a i,quierda al%unto eutctico. re%resenta el equilibrio entre el

lquido el slido del na'taleno. es decir. al tocar

dica cur!a de equilibrio. el com%uesto em%ie,a a

solidi'icar encontr&ndose ba#o sta un equilibrioentre dico slido la me,cla di'enilamina-

na'taleno 'undida* Ge igual 'orma. la cur!a

dereca al %unto eutctico re%resenta el equilibrio

entre el lquido el slido de la di'enilamina. esdecir. cur!a donde el com%uesto inicia su

solidi'icacin %ro%ia. lo cual origina deba#o de

sta %resencia de di'enilamina slido me,clabinaria 'undida*

Las dos cur!as del %unto de congelacin se cortanen un %unto* +ara los !alores de @e De que

corres%onden a este %unto. los %otenciales

qumicos de ambos com%uestos en la disolucin

se igualan a los de los com%onentes %uros.res%ecti!amente. tanto el na'taleno como la

di'enilamina se congelan cuando se en'ra unadisolucin con la com%osicin $e. denominadaeutctica. en donde. %ara el estudio reali,ado

result lo mostrado en la tabla 3 donde se muestra

tambin el %orcenta#e de des!iacin de las @e $eobtenidas de acuerdo al gr&'ico ;. con res%ecto a

los !alores tericos de stas mismas*

@abla 3* Ges!iacin del %unto eutctico con res%ecto alterico de la me,cla binaria di'enilamina-na'taleno

Te"#e$%u$

Eu%40%'0

) T

e * +,.

/

Des5'0'(n

)6D *

+,++7.6

Co"#os'0'(n

eu%40%'0

)

Xe

0 ,02

. Ad'"3

Des5'0'(

n

)6D *

+,++7.6

E8#3 Te($'0

o

E8#3

Te($'0o

DD DD DDDDDDD

DDDDD $$DDD


7/10

+resin ambiente (732.//4 /./5) mmg @em%eratura

ambiente (3=./ 4 /.5) dem&s el an&lisis trmico

de cada me,cla. est& su#eta a la abilidad

criterio de obser!acin de la %ersona que reali,ala e$%eriencia %r&ctica. en donde el error de

%arala#e ocu%a un lugar mu im%ortante a que el

mo!imiento debido a la agitacin di'icultaba la

estabilidad en cuanto a la lectura de lastem%eraturas*

CONCLUSIONES

23 Las cur!as de en'riamiento %ara cada me,clasiguieron un com%ortamiento acorde con lo

re%ortado en teora. con cambios de %endiente

escalones*

3* El sistema di'enilamina-na'taleno result

totalmente miscibles en estado liquido einmiscible en estado slido*

2* El sistema di'enilamina-na'taleno tiene un

eutctico sim%le* La tem%eratura eutctica es menor que la

menor tem%eratura de 'usin de cualquiera de

los dos com%onentes*5* La tem%eratura eutctica del sistema binario

di'enilamina-?a'taleno. 'ue de (2//.05 4 /.5)

la des!iacin res%ecto al !alor terico 'ue

de (0.5=/ 4 /.//3) 1* La com%osicineutctica obtenida 'ue de (/.63;/ 4 /.///0)

>dim la des!iacin res%ecto al !alor terico

'ue de (0.567 4 /.//3) 1*

REFERENCIAS

809 >JK?. S* +J@@K?. "* (0==;)*

Fundamentos de FisicoqumicaM* $ico:

Editorial Limusa* 0era edicin* +&ginasconsultadas: 263-2;3

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Estados nidos: Editorial >ddison-esleIberoameriacan* 3daedicin* +&ginas consultadas:

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89 LERI?E. I* (0==6) FisicoqumicaM* Es%aCa:

Editorial cOraPill* @omo I* +&ginasconsultadas: 26/-26;*


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C>LCULOS T;ICOS

La maora de los ob#eti!os de la %r&ctica 'ueron desarrollados e$%licados en la seccin de resultados discusiones. en

donde no 'ue necesario reali,ar ningBn c&lculo t%ico*

"abe destacar que el %orcenta#e de des!iacin si necesita de la a%licacin de un c&lculo t%ico. que re e'ectBa aciendo uso

de la siguiente ecuacin:

valorTvalor

E

valorT

100(1)

Desv=

Gonde:

Desv: %orcenta#e de des!iacin*

valor T : !alor terico*

valorE : !alor e$%erimental*

+ara esto 'ue indis%ensable reali,ar la com%aracin entre el !alor e$%erimental el !alor terico de las tem%eraturas de los

com%uestos %uros. la com%osicin eutctica la tem%eratura eutctica*

+ara la tem%eratura de 'usin de la di'enilamina %ura. se sustituen los datos necesarios en la ecuacin 0. obtenindose lo

siguiente:

Desv=|326,1327,2|

326,1100=0,3373

+ara las dem&s !ariables. el %orcenta#e de des!iacin se obtiene de igual 'orma*

C:10u1o de1 e$$o$

>%licando el mtodo de deri!adas %arciales. se obtiene la siguiente ecuacin:

D=(| D

valorT|. Vt+|

D

valorE|. valorE

).100(2)

Sustituendo en la ecuacin anterior los datos corres%ondientes. se obtiene:


10/10

D=(| 1305K|.0,5K) .100=0,166390,2

Finalmente:

D=(2,30,2 )

Ge igual manera. se reali, el c&lculo %ara la com%osicin eutctica. el !alor obtenido es:

Dx=(18,130,02 )

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