SISTEMAS TERNARIOS LQUIDO-LQUIDO

SISTEMAS TERNARIOS LQUIDO-LQUIDO

OBJETIVOS

Aprender a determinar experimentalmente los puntos iniciales (F y H) del domo

Aprender a calcular el porcentaje por peso de cido actico en las cuatro fases tituladas con NaOH, para determinar las lneas de enlace y adems saber trazarlas.

Realizar un diagrama ternario liquido-liquido a temperatura y presin constantes, con los dos parcialmente miscibles agua, acetato de etilo y cido actico este ultimo soluble en ambos, donde la composicin del sistema se expresa como porcentaje por peso.

DATOS Y RESULTADOS

Temperatura del laboratorio 250C Presin atmosfrica642.655 mmHgMolaridad del NaOH 0.8042MConcentracin de Acido acetico60.05 MVln. de Ac. de etilo adicionados a 5ml de agua:1 mlVln. de agua adicionados a 5ml. de Ac. de etilo: 1.5 mlDensidad del acetato de etilo0.902 g/mlDensidad del cido actico1.052 g/ml

Datos para determinar los otros puntos del domo de la curva.

Tabla de volumen de cido actico adicionado a cada erlenmeyer

Erlenmeyer No.Vln. de Agua (ml)Vln. Acetato de etilo (ml)Vln. cido actico (ml)

1192.6

2281.925

3372.575

4462.75

5552.55

6645.35

7732.45

8822.05

9910.6

Tabla de masas de alcuotas y volmenes de NaOH empleados en la titulacin

Erlenmeyer No.Masa vaco (g)Masa con 5 mil alcuotaVln. NaOH (ml)

No.1-Acuosa80.122383.392913

No.1-Orgnica97.1314103.399512.5

No.2-Acuosa99.4929104.491010.6

No.2-Orgnica86.173890.74579.80

MODELO DE CLCULO

Determinar la composicin en porcentaje por peso de la mezcla binaria dada por los puntos F y H.

Punto F

Masa de agua

Masa Acetato de Etilo 1 mlx 0.90g/ml = 0.90g

% Acetato de Etilo 0.90 x 100 = 15.25% 5.90

% H2O (5/5.90) x 100 = 84.75%

Punto H

Masa de agua 1.5 ml x 1g = 1.5g 1ml

Masa Acetato de Etilo

% Acetato de Etilo 4.51 x 100 = 76.44 % 5.90

% H2O = 100 - % Acetato de Etilo = 23.56%

Calcular el porcentaje por peso de cada componente en cada uno de los puntos del domo de la curva

Masa de H2O = 1ml x 1g/ml = 1 g Masa de CH3COOCH3 = 9ml x 0.902g/ml = 8.118 g Masa de CH3COOH = 2.6ml x 1.052g/ml = 2.73 g

Gramos de AguaGramos de Acetato de etiloGramos de cido ActicoGramos Totales

18.1182.7311.848

27.2162.025111.2411

36.3142.708912.0229

45.4122.898212.3102

54.5102.682612.1926

63.6085.628215.2362

72.7062.577412.2834

81.8042.156611.9606

90.9020.631210.5332

%P H2O = 1g x 100 = 8.44% 11.848

%P CH3COOCH3 = 8.118g x 100 = 68.51% 11.848

%P CH3COOH = 2.73g x 100 = 23.04% 11.848

Erlenmeyer No.Agua (H2O) % PesoAcetato de etilo CH3COOCH2CH3% Pesocido ActicoCH3COOH% Peso

18.4468.5123.04

217.7964.1918.01

324.9552.5122.53

432.4943.9623.54

541.0136.9922.00

639.3723.6836.93

758.9822.0320.98

866.8815.0818.03

985.448.565.92

Lneas de enlace

3.3.1.Mezcla 1

Fase acuosa

Peso de la fase acuosa = Peso erlenmeyer 5ml peso erlenmeyer vacioPeso de la fase acuosa = 88.7425 g - 83.7459 gPeso de la fase acuosa = 4.9966 g

mmol NaOH = 0.8076 mmol x 11.6 ml = 9.37 mmol ml

g CH3COOH = 9.37 mmol x 60mg x 1g = 0.56209 g ml mmol 1000mg

%P CH3COOH = 0.56208 x 100 = 11.25% 4.996

Fase organica

Peso de la fase orgnica = 4.5714 gml NaOH = 10,7 mlg CH3COOH = 0.5184 g%P CH3COOH = 11.34%

3.3.2. Mezcla 2

Fase acuosa

Peso de la fase acuosa = 5.0098gml NaOH = 12.8 mlg CH3COOH = 0.6204 g%P CH3COOH = 12.4%

Fase organica

Peso de la fase organica = 4.6624 gml NaOH = 12.5 mmolg CH3COOH = 0.6054 g%P = 13.0%

Tabla de porcentajes por peso de cido actico en las cuatro fases tituladas para determinar lneas de enlaceEmbudo No.% Peso cido actico fase acuosa% Peso cido actico fase orgnica

117.7314.47

214.5815.52

ANALISIS DE RESULTADOS.

Al observar tanto la grfico como los clculos, se ve claramente que el experimento estuvo bien realizado, aunque se tuvo un poco de problemas en la ubicacin de los puntos en la grfica y en la obtencin de los puntos de las lneas de enlace. Los resultados no fueron mas exactos debido a que tanto la medicin de los pesos como la lectura de los volmenes no fueron muy exactas; adems la lectura de los volmenes de cido actico adicionados en la determinacin de los puntos del domo, se hizo difcil, ya que hubo momentos en los que la turbidez desapareca y volva aparecer, causando confusin en los experimentadores.

RESPUESTA A LAS PREGUNTAS

Mencione tres aplicaciones prcticas de este tipo de sistema ternario En la quimica orgnica se utilizan los sistemas ternarios para separar lquidos orgnicos de mezclas con agua, aadiendo sales, este procedimiento recibe el nombre de salificacin. Es una imposibilidad practica separar una fase slida de una liquida sin que se adhiera algo de liquido al slido, contaminndolo. Es ms fcil aadir una tercera sustancia a un sistema de dos componentes, determinar las lneas de equilibrio y la composicin de las fases slidas por el mtodo de los residuos hmedos y deducir la composicin del slido en el sistema de dos componentes por las caractersticas del diagrama triangular. Otra aplicacin de los sistemas ternarios es la determinacin de la composicin de mezclas cuando hay formacin de sales dobles.

Qu efecto puede causar la temperatura en este tipo de diagrama Si la temperatura aumenta, se altera la extensin y la forma de la regin bifsica de este tipo de diagramas.

Qu efecto puede causar la presin en estos sistemas Si se disminuye considerablemente la presin en estos sistemas, disminuyen las temperaturas de ebullicin por lo que las solubilidades de los componentes se veran afectadas.

Cmo aplicar la regla de la palanca en una lnea de enlace conociendo la composicin original de la mezcla.Para una mezcla de los tres componentes en un punto medio sobre la lnea de enlace (M-N) se originan dos fases; una rica en el componente B y cuya composicin la determina el punto M y otra rica en el componente C y cuya composicin la determina el punto N. La cantidad de cada fase est determinada por los segmentos de M al punto medio y del punto medio a N, usando la ley de la palanca se puede hallar las moles de la fase rica en B con respecto a las moles de la fase rica en C o hallar las moles de la fase rica en B con respecto a las moles totales. De acuerdo a la regla de la palanca:

Moles de fase rica en B Segmento desde N hasta el punto medio de la linea --------------------------------- = --------------------------------------------------------------- Moles de fase rica en C Segmento de M al punto medio de la linea de enlace

Moles de fase rica en B Segmento N hasta el punto medio de la linea de enlace----------------------------- = ------------------------------------------------------------------- Moles totales Segmento MN

Reportar un sistema ternario con: A y B parcialmente miscibles y B y C parcialmente miscibles A y B parcialmente miscibles y B y C parcialmente miscibles. Pueden aparecer dos curvas binodales (a). A temperaturas bajas pueden solaparse las dos curvas binodales, si lo hacen en forma tal que se unan entre s los puntos de pliegue, entonces a regin bifsica se transforma en una banda (b). Si las curvas binodales no se unen en los puntos de pliegue, el diagrama resultante tiene la forma (c). Los puntos interiores del tringulo abc representan estados del sistema en los cuales coexisten tres capas liquidas de composicin a, b, c. Tal sistema es isotrmicamente invariante.

BBAACCCBA(a)(b)(c)abc

CONCLUSIONES

Se entendi que cualquier punto por encima del domo representa una mezcla ternaria en la que los tres componentes son solubles entre si, adems cualquier punto dentro del domo representa una mezcla ternaria en la cual se en dos fases, o sea que dos de sus componentes son parcialmente miscibles. Se aprendi tanto a graficar como a leer los puntos en el diagrama de fases para un sistema ternario liquido-liquido.

BIBLIOGRAFIA Rincn, Fabio. Manual de Laboratorio de Fisicoqumica. Editorial Universidad de Antioquia. Medelln, 2001.

William H. Hamill y Russell R. Qumica Fsica. Editorial Grijalbo Barcelona 1963.

Datos experimentales

2.1. determinacin de los puntos iniciales de inmiscibilidad. 2.1.1. determinacin del punto F.Volumen de acetato de metilo adicionado: 0.6 ml

2.2.2. determinacin del punto H.Volumen de agua adicionado: 0.3ml

2.2. determinacin de los puntos del domo de la curva.

Erlenmeyer NVol. (H2O)vol. (CH3COOCH3)vol. (CH3COOH)

1191,35

2281,95

3372,4

4462,6

5553,25

6642,7

7732,6

8821,95

9910,7

2.3. determinacin de las lneas de enlace.

2.3.1. mezcla n 1

Peso de erlenmeyer: 81.8457grPeso de erlenmeyer + fase acuosa: 88.8555 grvolumen de naoh empleado en la titulacin (acuosa): 12.8 mlPeso de erlenmeyer: 57.2055 grPeso de erlenmeyer + fase orgnica: 61.8679 grVolumen de naoh empleado en la titulacin (orgnica):12.5 ml

2.3.2. mezcla n 2

Peso de erlenmeyer: 83.7459 grPeso de erlenmeyer + fase acuosa: 88.7425 grVolumen de naoh empleado en la titulacin (acuosa): 11.6 mlPeso de erlenmeyer: 78.2706 grPeso de erlenmeyer + fase orgnica: 82.8420 grVolumen de naoh empleado en la titulacin (orgnica):10.7 ml2.3. condiciones del laboratorio.

temperatura: 23 c

presin: 642.79 mmHg x (1atm / 760 mmHg) = 0.846 atm

CALCULOS Y RESULTADOS

3.1. Puntos iniciales de inmiscibilidad

3.1.1. Punto F

Masa de H2O= 5ml x 1g/ml = 5g Masa de CH3COOCH3= 0.6ml x 0.928g/ml = 0.56gMasa de la solucin = 5.56g%P = (0.56/5.56) x 100 = 10.1% 3.1.2.Punto H

Masa de H2O = 0.3 gMasa de CH3COOCH3 = 4.64 gMasa de la solucin = 4.94 g%P = (4.64/4.94) x 100 = 93,9%

3.2.Puntos del domo de la curva

%P = g sustancia x 100 g mezcla

3.2.1. Masa de H2O = 1ml x 1g/ml = 1 g Masa de CH3COOCH3 = 9ml x 0.928g/ml = 8.35 g Masa de CH3COOH = 1.35ml x 1.05g/ml = 1.42 g

Masa de H2OMasa de CH3COOCH3Masa de CH3COOH

18,351,42

27,422,05

36,502,52

45,572,73

54,643,41

63,712,84

72,782,73

81,862,05

90,930,74

3.2.2. %P H2O = 1g x 100 = 9.29% 10.8g

%P CH3COOCH3 = 8.35g x 100 = 77.55% 10.8g

%P CH3COOH = 1.42g x 100 = 13.16% 10.8g

H2O %pesoCH3COOCH3 % pesoCH3COOH % peso

9,2977,5513,16

17,4364,7217,85

24,9754,0620,97

32,5345,2822,20

38,3135,5526,14

47,8229,5822,60

55,9422,2521,82

67,2115,5917,20

84,408,706,89

3.3.Lneas de enlace

3.3.1.Mezcla 1

Fase acuosa

Peso de la fase acuosa = Peso erlenmeyer 5ml peso erlenmeyer vacioPeso de la fase acuosa = 88.7425 g - 83.7459 gPeso de la fase acuosa = 4.9966 g

mmol NaOH = 0.8076 mmol x 11.6 ml = 9.37 mmol ml

g CH3COOH = 9.37 mmol x 60mg x 1g = 0.56209 g ml mmol 1000mg

%P CH3COOH = 0.56208 x 100 = 11.25% 4.996

Fase organica

Peso de la fase orgnica = 4.5714 gml NaOH = 10,7 mlg CH3COOH = 0.5184 g%P CH3COOH = 11.34%

3.3.3. Mezcla 2

Fase acuosa

Peso de la fase acuosa = 5.0098gml NaOH = 12.8 mlg CH3COOH = 0.6204 g%P CH3COOH = 12.4%

Fase organica

Peso de la fase organica = 4.6624 gml NaOH = 12.5 mmolg CH3COOH = 0.6054 g%P = 13.0%

ANLISIS DE RESULTADOS.

Al mirar el diagrama se observa claramente la regin de inmiscibilidad establecida por los puntos fh y los del domo de la curva sta aunque es muy clara puede notarse que posee algunos puntos un poco alejados del curso normal de la curva los cuales pueden presentarse por cambios en la temperatura durante el proceso de recoleccin de datos.Sin embargo esta aparente desviacin no es muy pronunciada.al observar en el diagrama las lneas de enlace se alcanza a percibir que estas no son paralelas con los lados del triangulo, pero, no se visualiza muy bien el hecho de que estas lneas tampoco son paralelas entre s, para diferenciar este caso es necesario acudir a la seccin de clculos y resultados.

CONCLUSIONES

El laboratorio realizado permiti alcanzar los objetivos planteados al inicio, pues se realiz la parte prctica del laboratorio sin inconvenientes, obtenindose todos los datos para realizar los clculos. estos ltimos se realizaron con facilidad y mostraron resultados coherentes.

El diagrama triangular para representar el sistema ternario de los tres componentes empleados a temperatura y presin constantes muestran una clara informacin de la composicin en porcentaje por peso de cada componente, adems exhibe notoriamente la regin de inmiscibilidad y las llamadas lneas de enlace.

Este diagrama triangular es de fcil manejo, aunque la ubicacin de sus puntos sea un poco engorrosa.

BIBLIOGRAFIA

RINCON PATIO FABIO, Manual de laboratorio de fisicoquimica. Universidad de Antioquia. Medelln. 2001.

RINCON PATIO FABIO. Notas de clase para un curso de fisicoquimica. Universidad de Antioquia. Medelln. 2001.

LIDE DAVID R. Handbook of Chemestry and Physicis. Editor in Chief. 82 nd edition 2001 2002.