TEMA 3. X X. Equilibrio de fases en sistemas multicomponentes Eutécticos. cticos. Azeótropos. tropos. vapor. Equilibrio líquido l.

Transcripción

1 TEMA 3. Equbro de fases e sstemas mutcompoetes Eutéctcos ctcos. Azeótropos tropos. 3.1.Sstemas de dos compoetes EQUIIRIO ÍQUIO -AOR soucoes dudas soucoes reaes Azeótropos EQUIIRIO ÍQUIO- ÍQUIO EQUIIRIO SÓIO-ÍQUIO Eutéctcos (smpes y compuestos) 3.2.Sstemas de tres compoetes agramas de fase teraros 3.1.Sstemas de dos compoetes Rega de as fases de Gbbs F +2 2 F 1 3 Temperatura resó omposcó () Equbro íqudo apor A Temperatura costate, dsoucó dea:,tota TOTA Equbro íqudo apor E e puto (íqudo + apor) ISOUIÓN IEA + y Equbro íqudo apor E e puto (íqudo + apor) ISOUIÓN IEA > 1

2 a ecuacó de a cura : ( ) 1 ( ) IQUIO soucó dea a represetacó será p frete a qudo A soo íqudo Δ<0 íea de aporzacó μ 2 gas μ 2 íqudo equbro íqudo-gas equbro íqudo-gas composcó íqudo composcó de gas composcó íea de codesacó íqudo composcó de gas μ 2 gas μ 2 íqudo E apor se erquece e e compoete más oát soo gas Δ<0 > 2 1 soo gas a ecuacó de a cura F F F ( ) + + ( ) soucó dea a represetacó será p frete a AOR IQUIO F F F AOR 2

3 ÁUO E AS ROORIONES REATIAS E FASE ÍQUIA Y FASE AOR EN E UNTO E ( ) ( ) + + m EH REGA E A AANA EH m EI EI Equbro íqudo apor A RESIÓN costate, dsoucó dea: artmos de y e fucó de a temperatura F +2 2 F 1 Temperatura resó-onstante omposcó () a cura de IQUIO: # ( T) ( T) ( T) dsoucó dea a cura de apor: # # ( T) ( T) ( T) ( T) ± # dsoucó dea Es posbe represetar a costate, e dagrama de fases temperatura frete a composcó a íea de aporzacó o es ua recta a curatura de a íea de codesacó está ertda respecto a dagrama de fase sotérmco, s 2 > 1, T 2 < T 1 Estos dagramas muy útes para obserar a separacó de dos íqudos que forme ua dsoucó dea 3

4 estacó Represetacó de a destacó agramas de temperatura - composcó T 1 T 2 T 3 T 4 soucó dea bara. a destacó fraccoada permte a separacó de íqudos de dstto puto de ebucó. Reacoes presó-composcó y temperatura-composcó e dsoucoes o deaes E geera, as dsoucoes o se comporta como dsoucoes deaes, soo e e caso e que a fraccó moar de dsoete teda a uo, dsoucó duda dea, su comportameto se puede asemejar a de ua dsoucó dea. E e caso de dsoucoes o deaes e poteca químco es: μ μ + RT a 0 aores de a actdad a / 0 e e caso de gases deaes, sedo 0 1bar a e e caso de gases deaes e ua mezca a 1 e e caso de sódos o íqudos puros, ya que por defcó μ μ 0 a χ e e caso de dsoucoes deaes a γ χ e e caso de dsoucoes reaes; e coefcete de actdad, γ es ua medda de a dscrepaca de comportameto de a sustaca respecto a a deadad. Actdadcocetracó efecta esacoes de a ey de Raout esacoes postas esacoes egatas os dagramas íqudo-gas de as dsoucoes o deaes so mucho más compejos. Ecotrádose mímos o máxmos. Azeótropos Mezca coroformo-acetoa Iteraccoes termoecuares < que teraccoes e e íqudo puro > γ > 1 dea Iteraccoes termoecuares > que teraccoes e íqudo puro < γ < 1 dea No se puede separar 4

5 Azeotropos esacoes que puede orgar máxmos o mímos e a cura de ebucó de a mezca. as curas T- y -: apor T c qudo T c qudo apor omo a aporzacó o modfca a composcó de qudo a muestra competa de qudo herrá a T costate Esa dsoucó de puto de ebucó costate se deoma azeótropo E comportameto de ua dsoucó azeótropa e ebucó es semejate a a de u compuesto puro omo a composcó de azeótropo depede de a presó herrá a o argo de u terao de T a ua dferete por tato se puede dstgur u azeotropo de u compuesto puro. EQUIIRIO IQUIO- IQUIO osdere u dagrama T para ua mezca de íqudos parcamete mscbes. A T e agregado de u poco de produce ua soucó mscbe (1 fase). S a catdad de aumeta, e e puto 1 se produce a separacó de 2 fases e equbro. Ua de eas se forma e mayor proporcó ( dsueto e A) y a otra de meor proporcó es ua soucó de A saturado e. A medda que sgue aumetado, a composcó de cada mezca permaece cte (depede soo de T ). a catdad de cada fase se modfca ua a expesa de a otra. E e puto 2, a catdad de presete es sufcete para dsoer A, y se uee a formar ua soucó homogéea pero ahora de A e. epededo de a aturaeza de a mezca, exste u aor de temperatura dode a mezca es totamete mscbe e toda proporcó (temperatura crítca superor). 5

6 agramas de fase íqudo qudoíqudo agramas de fase íqudo qudoíqudo Agua-tretama T crtca de codsouco (292K) Agua-cota os temperaturas crítcas de codsoucó Equbro sodo-qudo qudo eutectcos Mscbdad fase quda e mscbdad e fase soda. Eutectcos smpes Sea A y dos sustacas mscbes e todas as proporcoes e a fase quda y totamete mscbes e a sóda. T A y T putos de FUSION. E e ímte de baja T, exste ua mezca bfásca de 2 sódos puros. E e mte de T max exste 1 F quda (so mscbes). eutéctco T s úca T A E T μ qudo μ sodo Equbro sodo-qudo qudo E aguas mezcas sódas mscbes fude a composcó costate (UNTO EUTETIO, que fude co facdad), a ua temperatura meor. A otras composcoes se obtee mezcas de íqudo co e sódo soube, pero a temperatura de fusó es mayor. U ejempo de mezca eutéctca es a de 67 % S y 33 % b que se utza para sodar. 6

7 Mscbdad fase quda y e fase soda. Aguos pares de sutacas so competamete mscbes e fase soda u-n, KNO3-NaNO3, agrama T_ Métodos expermetaes Aáss térmco 7