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TABLA DE CONTENIDO
1. RESUMEN ……………………………………………………………..2
2. INTRODUCCION……………………………………………………………. 3
3. PRINCIPIOS TEÓRICOS…………………………………………………… 4
4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL………………………………… 7
5. TABULACIÓN DE DATOS……………………………………………….. 9 6. EJEMPLOS DE CÁLCULOS………………………………………………..12
7. ANALISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS……………………….. 18
8. CONCLUSIONES…………………………………………………………….. 20
9. RECOMENDACIONES…………………………………………………….. 21 10. BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………….. 22
11. APÉNDICE……………………………………………………………………… 23
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
REGLA DE FASES
1. RESUMEN
El objetivo del presente laboratorio es determinar de forma experimental el diagrama de
fases, las curvas de enfriamiento y el punto Eutéctico de una mezcla binaria de naftaleno
(C10H8) y diclorobenceno (p-C6H4Cl2), cuyos componentes no se combinan químicamente, no
son miscibles en estado líquido; sin embargo, son solubles en estado líquido.
Las condiciones ambientales en las que se trabajó en el laboratorio fueron: 756 mmHg de
presión, 22ºC de temperatura y 95% de HR.
La práctica consiste en determinar las temperaturas de cristalización de cada muestra (8
tubos) para diferentes composiciones, y con estos datos se puede obtener el diagrama de
fases. Algo similar se realizó en la segunda parte de la práctica, el cual consistió en determinar
la temperatura, pero esta vez en un determinado intervalo de tiempos (cada 10 segundos)
para así obtener la curva de enfriamiento tanto de una muestra binaria, temperatura
constante, y un compuesto puro, temperatura descendiente.
En el diagrama de fases obtuvimos en el punto eutéctico, la temperatura fue de 31ºC y
presentaba una composición de XB (p -C6H4Cl2) = 0.635 y XA (C10H8)= 0.365. Obtuvimos también
que la temperatura de fusión del naftaleno (A) es de 80.4ºC y del p-diclorobenceno (B) es de
53.4ºC, obteniéndose así los calores latentes de fusión: ∆ H B=4354.39153cal /mol y
∆ H A=4567.75996cal /mol respectivamente. Mientras que los calores latentes de fusión
teóricos son: ∆ H B=4353.9181cal /mol y ∆ H A=4567.22942cal /mol.
Asi los porcentajes de error son de 0.01909% (∆ H B) y 0.0116% (∆ H A).
Determinamos los grados de libertad presentes en el punto eutéctico (F=0), ya que se tiene las
3 fases presentes en equilibrio, y no se presenta cambios de pendientes en la curva de
enfriamiento mientras esta temperatura se mantiene constante.
Se recomienda trabajar con mucha paciencia y precisión al momento de determinar las
temperaturas de cristalización, así mismo trabajar con mucha precaución las gráficas, ya estos
proporcionan información importante.
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2. INTRODUCCION
El comportamiento de los sistemas en equilibrio se estudia por medio de gráficos que se
conocen como diagramas de fase: se obtienen graficando en función de variables como
presión, temperatura y composición y el sistema en equilibrio queda definido para cada punto
(los gráficos de cambio de estado físico o de presión de vapor de una solución de dos líquidos
son ejemplos de diagramas de fases).
La mayoría de los diagramas de fase han sido construidos según condiciones de equilibrio
(condiciones de enfriamiento lento), siendo utilizadas por ingenieros y científicos para
entender y predecir muchos aspectos del comportamiento de materiales.
Los equilibrios de fase y sus diagramas de fase en sistemas multi componentes tienen
aplicaciones importantes en química, geología y ciencia de los materiales.
Las transiciones de fase aparecen con mucha frecuencia en nuestro entorno, desde la
ebullición del agua en nuestra tetera a la fusión de los glaciares en la Antártida. Por otro lado,
el ciclo del agua con la evaporación, la condensación para formar nubes y la lluvia que
desempeñan un papel muy importante en la ecología del planeta. También son numerosas las
aplicaciones de las transiciones de fase en el laboratorio y en la industria, e incluyen procesos
como la destilación, precipitación, cristalización y absorción de gases en la superficie de
catalizadores sólidos.
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3. PRINCIPIOS TEÓRICOS
FASE:
Es cualquier fracción, incluyendo la totalidad, de un sistema que es físicamente homogéneo en sí
mismo y unido por una superficie que es mecánicamente separable de cualquier otra fracción. Una
fracción separable puede no formar un cuerpo continuo, como por ejemplo un líquido dispersado
en otro.
Un sistema compuesto por una fase es homogéneo
Un sistema compuesto por varias fases es heterogéneo
Para los efectos de la regla de las fases, cada fase se considera homogénea en los equilibrios
heterogéneos.
COMPONENTE:
Componente de un sistema es el menor número de constituyentes químicos independientemente
variables necesario y suficiente para expresar la composición de cada fase presente en cualquier
estado de equilibrio.
GRADO DE LIBERTAD:
Es el número de variables intensivas que pueden ser alteradas independientemente y
arbitrariamente sin provocar la desaparición o formación de una nueva fase. Variables intensivas
son aquellas independientes de la masa: presión, temperatura y composición. También se define
con el número de factores variables.
CALOR LATENTE
La cantidad de calor necesaria para producir un cambio de fase se llama calor latente; existen
calores latentes de sublimación, fusión y vaporización.
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Los llamados “Diagramas de Fase” representan esencialmente una expresión gráfica de la
“Regla de las Fases”, la cual permite calcular el número de fases que pueden coexistir en equilibrio
en cualquier sistema, y su expresión matemática está dada por:
P + F = C + 2
Donde:
C = número de componentes del sistema
P = número de fases presentes en el equilibrio
F = número de grados de libertad del sistema (variables: presión, temperatura, composición).
En 1875 J. Willaid Gibbs relacionó tres variables: fases (P), componentes (C), y grados de libertas o
varianza (F) para sistemas multi componentes en equilibrio. El número de grados de libertad se
determina por la regla de las fases, si y solo si el equilibrio entre las fases no está influenciado por
la gravedad, fuerzas eléctricas o magnéticas y solo se afecta por la temperatura, presión y
concentración. El número dos en la regla corresponde a las variables de temperatura T y presión P.
La regla de las fases se aplica sólo a estados de equilibrios de un sistema y requiere:
Equilibrio homogéneo en cada fase.
Equilibrio heterogéneo entre las fases coexistentes.
La regla de las fases no depende de la naturaleza y cantidad de componentes o fases presentes,
sino que depende sólo del número. Además no da información con respecto a la velocidad de
reacción. El número de componentes más dos (C+2), representa el número máximo de fases que
pueden coexistir al equilibrio, donde los grados de libertad (F) no pueden ser inferiores a cero (a
condiciones invariantes).
Para estudiar relaciones de puntos de fusión de un sistema binario, se considera que la presión es
constante y que el sistema es condensado. Para un sistema de dos componentes de este tipo, la
regla de fases se reduce a:
P + F = C + 1
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El diagrama de fases para un sistema binario se obtiene graficando la temperatura de
solidificación vs la fracción molar, utilizando las curvas de enfriamiento de mezclas de
composiciones diferentes. La relación entre la solubilidad y el punto de congelación de un
componente en una mezcla binaria, está dada por la siguiente ecuación:
Para el sistema a estudiar la variación del calor latente de fusión según la temperatura absoluta T,
para los componentes puros, está dada por las siguientes ecuaciones:
p- C6H4Cl2 :
C10H8 :
Para calcular la fracción molar en cualquier punto, se puede integrar la ecuación (1) y reemplazar
el calor latente de fusión, obteniéndose para este sistema:
PUNTO EUTÉCTICO:
Temperatura mínima para que la sustancia exista en fase líquida.
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4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
4.1. MATERIALES Y REACTIVOS:
MATERIALES:
Ocho tubos de prueba grandes Agitador metálico grande Agitador metálico pequeño Termómetro Una vaso de 600mL y otro de
400mL Rejilla Cocinilla y una campana extractora
REACTIVOS:
Naftaleno QP P-diclorobenceno QP
El naftaleno y p-diclorobenceno que se encuentran en 8 tubos de prueba grandes de la siguiente forma:
Tubo p-C6H4Cl2 (g) C10H8 (g) Temp. Crist. Aproximadamente
1 15 0 54
2 12.5 1.5 47
3 12.5 2.5 43
4 12.5 6 32
5 10 10 48
6 7 12.5 58
7 3 15 72
8 0 15 80
4.2. DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO:
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Determinación del Diagrama de Fases
a) Seleccionamos los tubos de cada set en orden decreciente de su temperatura de
fusión.
b) En un vaso de 600 ml, calentamos agua de caño y a la vez colocamos el tubo cuyo punto
de fusión es el más alto (con el tapón ligeramente suelto), hasta que la muestra se funda
completamente. Inmediatamente después sumergimos dentro del tubo el agitador
metálico pequeño y el termómetro.
c) Sumergimos el tubo con la muestra fundida en otro vaso de 600 ml, que contenía agua de
caño que se encuentra 3-6 °C por encima del punto de fusión de la muestra, agitamos
lentamente y en forma constante hasta que se formaron los primeros cristales, medimos
la temperatura. Realizamos este procedimiento en la campana extractora.
d) Procedimos en forma similar con los demás tubos de su set, de acuerdo al orden
decreciente del punto de cristalización, teniendo en consideración que tanto e agitador
como el termómetro estén impíos y secos.
Determinación de las Curvas de Enfriamiento
a) Seleccionamos los tubos 8 y 6.
b) Colocamos el tubo 8 en baño a una temperatura inicial mayor entre 5 y 8 °C a la de
cristalización de dicho tubo. Tomamos datos de temperatura cada 20 segundos, hasta
obtener por lo menos 8 valores constantes. Mantuvimos una agitación constante durante
el proceso.
c) Seleccionamos otro tubo que contenga dos componentes y en forma similar a b),
tomamos datos de temperatura cada 20 segundos hasta obtener por lo menos 8 datos
que vayan descendiendo en forma continua y uniforme, observando simultáneamente la
formación de cristales dentro del tubo.
5. TABULACIÓN DE DATOS
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Condiciones de laboratorio
P (mmHg) T (°C) %HR756 22 95%
Composición de las muestras
Tubo No p-C6H4Cl2 (B)(g)
C10H8 (A)(g)
Temp. Crist. °CAproximadamente
1 15 0 542 12.5 1.5 473 12.5 2.5 434 12.5 6 325 10 10 486 7 12.5 587 3 15 728 0 15 80
Temperaturas de cristalización experimental
Tubo No T (°C) %error1 53.9 0.1852 46.3 1.4893 42.9 0.2334 32.2 0.6255 50.5 5.2086 59.5 2.5867 75 4.1678 80.4 0.500
Curva de enfriamiento (*se cristalizo)
Tubo 8
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t(s) T(°C) t(s) T(°C) t(s) T(°C)0 87 60 82.5 120 80.4
10 86 70 82 130 80.420 85.3 80 81.4 140 80.430 84.6 90 80.9 150 80.440 84 100 80.5 160 80.450 83.4 110 80.4* 170 80.4
Tubo 6t(s) T(°C) t(s) T(°C) t(s) T(°C)0 65 80 61.7 160 59.7
10 64.4 90 61.4 170 59.620 64 100 61.1 180 59.5*30 63.6 110 60.8 190 59.440 63.2 120 60.5 200 59.350 62.8 130 60.2 210 59.260 62.4 140 59.9 220 59.170 62 150 59.8 230 59
Fracción molar de las muestras
Tubo No Xa Xb Na Nb Nt1 0 1 0 0.102 0.1022 0.121 0.879 0.0117 0.085 0.09673 0.187 0.813 0.0195 0.085 0.10454 0.356 0.644 0.0469 0.085 0.13195 0.535 0.465 0.0781 0.068 0.14616 0.672 0.328 0.0977 0.0476 0.14537 0.852 0.148 0.1172 0.0204 0.13768 1 0 0.1172 0 0.1172
Solubilidad
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Tubo No T(°C) LogX(B) X(B) X(B) tabla %error1 53.9 0.00525 1.0122* 1 1.222 46.3 -0.06436 0.8623 0.879 1.903 42.9 -0.0967 0.8004 0.813 1.554 32.2 -0.2033 0.6262 0.644 2.77
*Así como se indica en la parte experimental, este resultado en teoría no debería ser mayor a 1
Tubo No T(°C) LogX(A) X(A) X(A) tabla %error5 50.5 -0.2947 0.5073 0.535 5.176 59.5 -0.2138 0.6113 0.672 9.047 75 -0.083 0.8261 0.852 3.048 80.4 -0.0398 0.9123 1 8.77
Calor latente de fusión
H Teórico Experimental %errorA 4567.22942 4567.75996 0.0116B 4353.9181 43.54.39153 0.0109
Punto Eutéctico
Teórico Experimental %errorX(A) 0.37 0.365 1.35%X(B) 0.63 0.635 0.79%T(°C) 32 31 3.125%
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6. EJEMPLO DE CÁLCULOS
a) Calculando la fracción molar experimental de cada componente en cada mezcla:
N= WP.F .
, Xi= ¿Ntotal
, Ntotal=Na+Nb
Tubo1:
Na= WaP .F .a
= 0128
=0Nb= WbP .F .b
= 15147
=0.102
Ntotal=Na+Nb=0+0.102=0.102
Xa= NaNtotal
= 00.102
=0 Xb= NbNtotal
=0.1020.102
=1
Tubo2:
Na= WaP .F .a
= 1.5128
=0.0117Nb= WbP .F .b
=12.5147
=0.085
Ntotal=Na+Nb=0.0967
Xa= NaNtotal
=0.01170.0967
=0.121 Xb= NbNtotal
= 0.0850.0967
=0.879
Tubo3:
Na=WaP .F .a
= 2.5128
=0.0195Nb= WbP .F .b
=12.5147
=0.085
Ntotal=Na+Nb=0.1045
Xa= NaNtotal
=0.01950.1045
=0.187 Xb= NbNtotal
= 0.0850.1045
=0.813
Tubo4:
Na= WaP .F .a
= 6128
=0.0469Nb= WbP .F .b
=12.5147
=0.085
Ntotal=Na+Nb=0.1319
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Xa= NaNtotal
=0.04690.1319
=0.356 Xb= NbNtotal
= 0.0850.1319
=0.644
Tubo5:
Na= WaP .F .a
= 10128
=0.0781Nb= WbP .F .b
= 10147
=0.068
Ntotal=Na+Nb=0.1461
Xa= NaNtotal
=0.07810.1461
=0.535 Xb= NbNtotal
= 0.0680.1461
=0.465
Tubo6:
Na=WaP .F .a
=12.5128
=0.0977Nb= WbP . F .b
= 7147
=0.0476
Ntotal=Na+Nb=0.1453
Xa= NaNtotal
=0.09770.1453
=0.672 Xb=NbNtotal
=0.04760.1453
=0.328
Tubo7:
Na= WaP .F .a
= 15128
=0.1172 Nb=WbP .F .b
= 3147
=0.0204
Ntotal=Na+Nb=0.1376
Xa=NaNtotal
=0.11720.1376
=0.852 Xb= NbNtotal
=0.02040.1376
=0.148
Tubo8:
Na=WaP .F .a
= 15128
=0.1172Nb= WbP . F .b
= 0147
=0
Ntotal=Na+Nb=0.1172
Xa= NaNtotal
=0.11720.1172
=1 Xb= NbNtotal
= 00.1172
=0
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b).Diagrama de fases se adjunta en el presente informe
c).Curvas de enfriamiento del componente puro (Tubo 8) y mezcla (Tubo 6)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 18076
78
80
82
84
86
88
Tubo 8
Curva de enfriamiento
0 50 100 150 200 2505657585960616263646566
Tubo 6
Valores Y
Como observamos cuando la sustancia es pura, al momento de llegar a la temperatura de
cristalización, esta se mantiene constante.
Mientras en una mezcla va disminuyendo de forma uniforme.
d). Del diagrama de fases, determinar el punto eutéctico.
En la grafica adjunta el punto eutéctico (señalado por una E) se encuentra a una temperatura de
31°C y la fracción molar de A es 0.365, por lo tanto la fracción molar de B es 1-Xa= 0.635.
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Datos teóricos del punto eutéctico: XA = 0.37, XB =0.63, T = 32.0ºC
e). Mediante la ecuación:
log X A=−932.03T
−13.241 logT+0.0332T−2.3382 x10−5T 2+27.5264
Calcularemos la solubilidad del naftaleno, para el rango de temperaturas observadas, entre el
punto de cristalización del naftaleno y el punto eutéctico.
Para T = 50.5 ºC= 323.5 K
log x A=−0.2947
x A=0.5073 e%=5.17%
Para T = 59.5 ºC= 332.5 K
log x A=−0.2138
x A=0.6113 e%=9.04%
Para T = 75 ºC= 348 K
log x A=−0.083
x A=0.8261 e%=3.04%
Para T= 80.4 ºC= 353.4 K
log x A=−0.0398
x A=0.9123 e%=8.77%
f). Mediante la ecuación:
log X B=2239.9T
−47.343 logT +0.03302T−115.0924
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Calcularemos la solubilidad del p-diclorobenceno, en el rango de temperaturas entre el
punto de cristalización del naftaleno y el punto eutéctico.
Para T = 53.9 ºC= 326.9 K
log xB=0.00525
xB=1.0122 e%=1.22%
*Nota: Cabe resaltar que este dato salió mayor que 1 lo cual no se podría dar en teoría.
Para T= 46.3 ºC= 319.3 K
log xB=−0.06436
xB=0.8623 e%=1.90%
Para T= 42.9 ºC = 315.9 K
log xB=−0.0967
xB=0.8004 e%=1.55%
Para T= 32.2 ºC= 305.2 K
log xB=−0.2033
xB=0.6262 e%=2.77%
g). Calculando el calor latente de fusión para los componentes puros en sus puntos de fusión
observados. Calculamos también los valores teóricos.
Para C10H8
∆ H A=4265−26.31T+0.1525T 2−0.000214 T3 cal /mol
Experimental (T=80.4°C=353.4K)
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∆ H A=4567.75996cal /mol
Teórico (T=80°C=353K)
∆ H A=4567.22942cal /mol
Para p-C6H4Cl2
∆ H B=−10250+94.07T−0.1511T 2cal /mol
Experimental (T=53.9°C=326.9K)
∆ H B=4354.39153cal /mol
Teórico (T=54°C=327K)
∆ H B=4353.9181cal /mol
h). Determinando el numero de grados de libertad en el punto eutéctico.
Mediante la ecuación:
F+P=C+1
Donde:
F = número de grados de libertad.
P = número de fases.
C = número de componentes.
Se sabe que en el punto Eutéctico coexisten 3 fases; sólido-líquido, sólido A y sólido B. además hay
2 componentes. Entonces el grado de libertad es:
F + P = C + 1
F + 3 = 2 + 1
F = 0
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i). Las comparaciones de los valores teóricos con los experimentales, se encuentran tanto
en los cálculos como en las tablas mostradas anteriormente.
Para el punto g). Los errores porcentuales de ΔA y ΔB son:
0.0116% y 0.0109% respectivamente.
7. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
En los gráficos sobre diagrama de fases se establece una relación de la temperatura de
solidificación de los soluciones con la fracción molar de las sustancias puras del naftaleno (C10H8)
y del p-diclorobenceno así como la mezcla de ambos.
C
B
A
Composición
Sólido A + Sólido B
T
e
m
p
e
r
a
t
u
r
a
Liquido
Sólido B
+
Liquido
100% B
Sólido A
+
Liquido
100% A
Diagrama de Equilibrio de Fases para un Sistema de Dos Componentes Sólidos
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Si se enfría una mezcla líquida de dos componentes similares A y B, comienza a separarse
sólido a una temperatura definida, la del punto de solidificación, que depende de la
composición de la mezcla.
En la gráfica los puntos A y B son los puntos de solidificación de los componentes puros.
La adición de B a A desciende el punto de solidificación a lo largo de la curva AC; y análogamente,
el agregado de A a B desciende el punto de congelación del último a lo largo de BC.
Si la composición de la mezcla y el punto de solidificación corresponden a la curva primera, el
sólido que se deposita es A puro que hace el papel de solvente, cosa análoga ocurre con la otra
curva. De aquí se puede considerar que las curvas AC y BC representan las condiciones de
temperaturas según las cuales se encuentran en equilibrio fase sólida A o la fase sólida B,
respectivamente.
En el punto C, en el cual se encuentran las curvas AC y BC, los dos sólidos A y B están en equilibrio
con la fase liquida, por lo tanto hay tres fases y dos componentes. De aquí se tiene que el número
de grados de libertad es cero.
El punto C se llama el Punto Eutéctico y representa la temperatura más baja a la cual puede fundir
una mezcla de los sólidos A y B, con una determinada composición.
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8. CONCLUSIONES
Cada sustancia pura es una fase separada.
El punto Eutéctico no es una fase; es una mezcla de dos fases y tiene una estructura
granular fina, donde existen tres fases, Naftaleno sólido, P-diclorobenceno sólido y
solución liquida que contiene 0.365 fracción molar de Naftaleno y 0.635 de P-
diclorobenceno.
El punto eutéctico está en función de la temperatura y composición de las sustancias de
las cuales se halla y lo que se deposita al estado sólido es una mezcla heterogénea de dos
mezclas separadas constituida cada una por micro cristales de cada sustancia
componente.
En el punto eutéctico, los grados de libertad del sistema, es cero, por estar en equilibrio
tres fases. Por otro lado, podemos inferir que el punto de solidificación depende de la
composición de la mezcla (porcentaje).
Cuanto más grande es el número de componentes de un sistema, mayor es el número de
grados de libertad. Cuanto más grande es el número de fases, menor es el número de
grados de libertad.
En la curva de enfriamiento de mezcla de composición definida, es posible obtener el
punto de solidificación y su temperatura eutéctica.
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9. RECOMENDACIONES
Verificar que el sistema se encuentre en buenas condiciones para realizar una práctica con
un error mínimo, es decir, se debe verificar que los materiales se encuentren limpios y de
acuerdo a las indicaciones de la guía.
Estar muy atentos a la aparición de cristales en los tubos, ya que la presencia de estos
indican el punto de cristalización.
Agitar el tubo de ensayo donde se encuentra cada muestra con mucho cuidado, ya que si
se llega a romper la muestra y el trabajo son perdidos.
Para la medición de la temperatura para cada tubo, limpiar bien el agitador y el
termómetro, para evitar contaminar el siguiente tubo, y de preferencia limpiarlo con un
paño roceado con agua caliente, ya que si se limpia con agua fría, la muestra que se
encuentra tanto en el termómetro como en el agitador se solidificara rápidamente y será
difícil sacar esos cristales.
La medición del tiempo para la obtención de los datos para la curva de enfriamiento
deben ser tomadas en el tiempo lo más precisamente posible.
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10.BIBLIOGRAFÍA
GLADSTONE H. Fundamentos de fisicoquímica, segunda edición, pág. 230-231.
PERRY, Robert y CHILTON, Cecil. Biblioteca del Ingeniero Químico. Segunda Edición,
Juárez (MEXICO). McGraw-Hill, 1987, Págs. 3-482-486.
PONS MUZZO, Gastón .Fisicoquímica. Sexta Edición, 1985.Regla de Fases, pàgs. 457 –
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http://cabierta.uchile.cl/revista/23/articulos/pdf/edu1.pdf
http://wapedia.mobi/es/Diagrama_de_fase
Enciclopedia Microsoft ENCARTA
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
REGLA DE FASES
11.APÉNDICE
CUESTIONARIO:
1. ¿Qué es un diagrama de fases? ¿Cuál es su importancia?
El diagrama de fases nos muestra con datos experimentales que los estados de agregación
de la materia dependen de la presión y la temperatura. La línea en el diagrama de fases lo
divide en regiones definidas, como sólido, líquido y líquido más sólido.
Esencialmente, la importancia del diagrama de fases está en realizarlo para encontrar el
punto de fusión o de ebullición de una mezcla de sustancias donde por efecto del soluto,
se ven modificadas los puntos de ebullición o fusión del disolvente y de manera gráfica se
puede predecir en qué proporción se pueden separar esta mezcla y a que temperatura se
logrará la separación. Sin embargo, resulta un poco incómodo en la mayoría de los casos
que presentan en la práctica y, por lo general, basta mostrar las relaciones de fases de dos
variables utilizando diagramas planos, mientras las otras variables se mantiene constantes
2. ¿Qué entiende usted por un sistema de punto eutéctico simple?
Un sistema de punto eutéctico simple es aquel en el que se presentan dos componentes
completamente miscibles en estado líquido pero inmiscible en estado sólido de manera
que se separa cada uno en la forma pura cuando se enfría el líquido. Los componentes
pueden ser metales, compuestos orgánicos, sales o una sal y agua. Cuando se trabaja con
sales es necesario considerar que muchas se descomponen antes de fundir o se funden a
temperaturas elevadas; en estos casos es necesario trabajar a presiones relativamente
elevadas.
En el diagrama de fase que muestra varias regiones o zonas que contienen una o dos
fases:
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Estas áreas están separadas mediante curvas o rectas. A altas temperaturas encontramos
el área de líquido, monofásica y bivariante. Se observan tres áreas que contienen dos
fases: A + B, A + Liq y B + Liq, siendo bifásicas y univariantes.
¿Qué le ocurre a una composición liquida al enfriar?
La curva xyz, denominada líquidus da las temperaturas más altas a las que pueden existir
cristales y es dependiente de la composición total. Los líquidos cuya composición se
encuentra entre A y e cortan la línea líquidus entre x y e y al enfriar entran en la región de
dos fases: A y liq.
Para estas composiciones A es la fase cristalina primaria, ya que es la primera fase que
cristaliza al enfriar. La curva cyd se denomina sólidus y da la temperatura más baja a la que
puede existir fase líquida en el equilibrio.
El punto y es un punto invariante, en el que coexisten tres fases: A, B y liq, y se denomina
eutéctico, siendo su temperatura la más baja a la que una composición, la e, puede ser
completamente líquida. Alternativamente, es la temperatura más baja a la que fase líquida
puede estar presente para las composiciones del sistema.
3. En un diagrama de punto eutéctico simple, explique la aplicación de la regla de la
palanca.
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Con este método se permite calcular las proporciones de líquido y sólido. Para esto, se
sigue el siguiente procedimiento:
a) Se traza una línea horizontal (isoterma) para la temperatura considerada (línea de
vinculo) hasta la intersección con las líneas líquidus y sólidus.
b) La proyección sobre el eje de abscisas permite leer directamente las composiciones de
las fases:
Cα(%A %B): Sólido
CL(%A %B): Líquido
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c) Se determinan las cantidades relativas de cada fase a través de la Regla de la Palanca:
ωL≡ Fracción de masa del líquido ωα ≡ Fracción de masa del sólido
Éstos son inversamente proporcionales, respectivamente, a la distancia en la línea
de vínculo hasta las líneas de líquidos y sólidos.
ωL.R = ωα.S ωL + ωα = 100
Entonces: ωα = 100 .RS+R ωL =
100 . SS+R