Instituto Politécnico Nacional
ESIQIE
Laboratorio de Termodinámica de Equilibrio de Fases Practica No. 5 ‘‘
Equilibrio liquido – liquido liquido en sistemas ternarios ’’
-Profesora: EVA LÓPEZ MERIDA
-Equipo: 2
Alumno Rogelio Moreno Landa Jose de Jesus Tovar Rios Luz Marquito
Objetivos.
Observar de manera experimental experimental el equilibrio Liquido – Liquido en sistemas multicomponentes multicomponent es (cloroformo, acido acético y agua )
Representar la línea de equilibrio de acuerdo al intervalo de concentraciones en el diagrama triangular
Manejar adecuadamente los materiales de laboratorio y adquirir más practica para realizar titulaciones
Estudiar las relaciones de solubilidad del sistema de tres componentes
Trazar el diagrama de equilibrio para un sistema estudiado
Construir la curva de solubilidada (binodial) para una temperatura dada y determinar las líneas de reparto
Construir los diagramas de temperatura y composición del liquido
Ajustar los datos experimentales utilizando dos modelos de solución solución y compararlos con los datos experimentales
Introducción teórica
La extracción liquido-liquido es, junto a la destilación, la operación básica ms importante en la separación de mezclas homogéneas liquidas. Consiste en separar una o varias sustancias disueltas en un disolvente mediante su transferencia a otro disolvente insoluble, o parcialmente insoluble, en el primero. La transferencia de una materia se consigue mediante el contacto directo entre las dos fases liquidas. Una de las fases es dispersada en la otra para aumentar la superficie interfacial y aumentar el caudal de materia transferida. Disolvente (Disolvente B)
Alimentación (Disolvente A + Soluto)
EXTRACCION
Refinado (Disolvente A)
Extracto (Disolvente B + soluto)
Figura1. Esquema idealizado de una operación de extracción liquido-liquido. Diagramas de equilibrio ternario: En el diseño de una operación de extracción liquido-liquido suele considerarse que el refinado y el extracto se encuentran equilibrio. Los datos de equilibrio que deberán manejarse serán como mínimo los correspondientes a un sistema ternario(dos disolventes y un soluto), con dos de los componentes inmiscibles o parcialmente inmiscibles entre si.
Una de las formas mas habituales de recoger los datos de equilibrio en sistemas ternarios son los diagramas triangulares. En la figura 2 se muestra un diagrama triangular equilátero. Los vértices del triangulo representan compuestos puros, un pinto sobre un lado correspondería a una mezcla binaria y un punto en el interior del triangulo representaría una mezcla ternaria. La composición de una mezcla puede determinarse por la lectura en el diagrama, tal como se muestra la figura 2. La concentración de los componentes en el diagrama se muestra como fracción molar másica.
Figura 2. Diagrama de equilibrio ternario: Diagrama triangular equilátero. En los sistemas de interés para la extracción liquido-liquido los disolventes implicados son inmiscibles o parcialmente inmiscibles entre sí. Es decir, su mezcla en las proporciones adecuadas puede dar lugar a la información de dos fases. Para representar EXTRACCION LIQUIDO – LIQUDO 4 este comportamiento y poder conocer si a una determinada mezcla le corresponden una o dos fases, los diagramas triangulares liquido-liquido presentan la denominada curva binodal o de solubilidad la cual se muestra en la figura 3. Una mezcla representada por un punto situado por encima de la curva binodal estará constituida por una sola fase. Por el contrario, a una mezcla situada por debajo de la curva binodal le corresponde dos fases. Las dos fases en equilibrio se encuentran ligadas por una recta de reparto. La recta de reparto pasa por el punto mezcla y sus extremos sobre la curva binodal indican la concentración de las dos fases en equilibrio. equilibrio.
Punto de mezcla
Curva
Recta de reparto
Calculo de operaciones de extracción Fase 1
Fase 2
Las operaciones de extracción pueden calcularse sobre un diagrama ternario. Sea una corriente de alimentación F, constituida por una disolución de un soluto C en un disolvente A, y una corrientes de disolvente S, constituida por disolvente B puro. Ambas corrientes pueden situarse en el diagrama ternario tal como se indica en la figura 3. En el equipo de extracción F y S son mezclas para obtener una mezcla bifásica. En el punto de la mezcla, M, es la suma de F y S, es decir, es ombinación lineal de ellas, por lo que se encontrara situado sobre la recta que une a F y S. para situar el punto M bastara con resolver el balance de materia y calcular la composición. Una vez alcanzando el equilibrio, la composición de las corrientes de refinado, R, y extracto, E, vendrá dado por los extremos de la recta de reparto que pasa por el punto de mezcla.
Figura 4 .Ejemplo de diagramas ternarios para el cálculo de operaciones de extracción. Es habitual que en la solo etapa de extracción no se logre la separación deseada, por lo que es refinado puede someterse a sucesivas etapas de extracción. Si las siguientes etapas de extracción se realizan con disolvente puro el procedimiento de cálculo sobre el diagrama ternario es idéntico al descrito. Así por ejemplo, en la segunda etapa en el punto mezcla seria combinación lineal de R y S.
Diagrama De Bloques
Desarrollo experimental
1.- Colocar Colocar 10 ml. de de Cloroformo Cloroformo en un matraz matraz erlenme erlenme er
2.- Titular lentamente (gota a gota) con agua destilada, agitar intensamente después de agitar cada gota hasta la aparición de turbidez (para el primer punto solo se necesitan unas cuantas gotas (± 2 otas otas or lo menos menos un minuto minuto de intensa intensa a itació itación n.
3.-Transformar los volúmenes empleados en masas mediante las densidades y numero de moles mediante por pesos moleculares, de las sustancias a la temperatura de trabajo (T ambiente), mediante las siguientes ecuaciones.
=
=
4.-Calcular la composición porcentual en masa y graficarla en un diagrama
5.- Agregar al sistema 2ml. de ácido acético con lo cual desaparecerá la turbidez.
6.- Transformar nuevamente los volúmenes en masas (ahora teniendo en cuenta la existencia del ácido acético en la mezcla) y volver a calcular la composición porcentual en masa y graficar.
7.- Continuar procediendo de esta forma hasta llegar al máximo de la curva de solubilidad, tratando de obtener puntos esquiespaciados , para lo cual puede ser necesario adicionar solo de 2 a 3 ml. de ácido acético a medida que se avanza. (Asegurarse que en cada caso la mezcla pierda la turbidez, hasta alcanzar un volumen máximo de ácido adicionado de 15 ml. aproximadamente.
8.- Una vez alcanzado el máximo de la curva. Repetir todo el procedimiento pero partiendo de 10 ml. de agua y titulando con cloroformo
9.- Titular lentamente con agua (agitand9.- Titular lentamente con agua (agitando intensamente después del agregado de cada gota) hasta la aparición de una ligera gota de cloroformo en el fondo del matraz tras por lo menos un minuto de intensa agitación.
Tabla de datos Experimentales Agua (mL)
Cloroformo (mL)
Acido acético (mL)
45 25 10 80 3
6.5 17 33 2 50
54.5 50 35.5 20 20
Para encontrar el peso se tiene que usar la formula de despejar nos queda (m=pv )
, al
Donde: M= masa (gr) P=densidad (gr/ml) V=volumen (ml)
Densidad (gr/ml) PM (gr/mol)
Peso del agua M1=PV M1=1.05(45)=47.25 M2=1.05(25)=26.25 M3=1.05(10)=10.5 M4=1.05(80)=84 M5=1.05(3)=3.15
Cloroformo
Acido acético
Agua
1.48 119.4
1 18
1.05 60
Peso del cloroformo M1=PV M1=1.48(6.5)=9.62 M1=1.48(6.5)=9 .62 M2=1.48(17)=25.16 M2=1.48(17)= 25.16 M3=1.48(33)=48.84 M3=1.48(33)=48. 84 M4=1.48(2)=2.96 M4=1.48(2)=2. 96 M5=1.48(50)=74
Peso del acido acetico M1=PV M1=1(54.5)=54.5 M1=1(54.5)=54 .5 M2=1(50)=50 M3=1(35.5)=35.5 M3=1(35.5)=35 .5 M4=1(20)=20 M5=1(20)=20
Tabla de pesos Agua (gr)
Cloroformo (gr)
Acido acético (gr)
Solucion (gr)
47.25 26.25 10.5 84 3.15
9.62 25.16 48.84 2.96 74
54.5 50 35.5 20 20
111.37 101.41 94.84 106.96 97.17
Peso de la solución= a la sumatoria de los pesos Peso de la solución = peso del agua + peso de el cloroformo + el peso del acido acético S1= 47.25+9.62+54.5=111.37 47.25+9.62+54.5=111.37 S2=26.25+25.16+50=101.41 S2=26.25+25.16+50= 101.41 S3=10.5+28.84+35.5=94.84 S3=10.5+28.84+35.5= 94.84 S4=84+2.96+20=106.96 S4=84+2.96+20=106.96 S5=3.15+74+20=97.17 S5=3.15+74+20=97.17
Tabla de los porcentajes Agua (%)
Cloroformo (%)
Acido acético (%)
42.42 25.88 11.07 78.53 3.24
8.63 24.81 51.49 2.45 76.15
48.93 49.30 37.43 18.69 20.58
= ( ) = = = = = = = = = =
Para sacar los % de el agua se emplea la siguiente formula
Conclusiones
En base a la experimentación realizada se comprendió y entendió el concepto de diagrama ternario así como su aplicación, de tal modo se realizo la extracción de liquido-liquido de las sustancias empleadas en la práctica. Por consiguiente se realizaron los cálculos correspondientes para poder obtener las concentraciones y a su vez poder graficar en el diagrama ternario. Por lo que concluyo que en base a la experimentación se conocieron y se comprendieron las características de las sustancias empleadas en la práctica. A de mas se realizo la experimentación con respeto y profundo conocimiento a lo que se realizo.
