SISTEMAS TERNARIOS
ANDREA WILCHES YULY BRAVO BRAVO JESUS JARABA
DOCENTE: RAMÓN LOZADA LOZ ADA DEVIA.
Universidd de S!"re #"!$%d de Ed!""i&n ' Cien"is. (r)*r+ de Bi)$)*,. Sin"e$e-) S!"re /012
O3-e%iv)s. •
demostrar que en el sistema ternario existe un equilibrio líquido – líquido.
•
Determinar el punto de equilibrio existente en un sistema ternario.
•
Establecer un diagrama de fases de tres componentes líquidos.
(r)"edi+ien%).
Diagrama ternario ac)tico – agua – diclorometano.
preparar y pesar las soluciones de acido acetico y diclorometano, en las siguientes concentraciones.
pesar erlenmeyer vacio en la balanza analitica.
diclorometano
titular la solucion anterior con agua $asta observar turbidez, anotar volumen gastado de agua.
pesar el erlenmeyer despues de $aber titulado.
4 ! 1" 1 "#
acido acetico 1 1" ! 4 #
realizar los calculos de %&'& ( diagrama de fases.
Mr") %e&ri"). Es posible posible tratar tratar todos todos los equilib equilibrios rios $eterog)ne $eterog)neos os desde desde un punto punto de vista vista unificado por medio del principio conocido como Regla de las Fases, con el cual )l n*mero n*mero de variable variables s a que se encuen encuentra tra sometido sometido un equilibr equilibrio io $eterog $eterog)ne )neo o cualquiera, queda definido ba+o ciertas condiciones experimentales definidas. En los
casos
de sistemas de
tres
componentes
se
conviene
fi+ar
la temperat temperatura ura y presin presin variando variando solament solamente e las composi composicion ciones es del sistema sistema-- la manera de representar este sistema es mediante la utilizacin de un tringulo equiltero donde cada uno de sus v)rtices indica uno de los componentes puros, en
cada
lado
se
leer
la
composicin
del
sistema
ternario.
Di*r+ de 4ses. El concepto de sistema $eterog)neo implica el concepto de fase. /ase es toda porc porci in n de un sist sistem ema a con con la mis misma estr estruc uctu tura ra o arre arregl glo o atm atmic ico, o, con con aproximadamente la misma composicin y propiedades en todo el material que la constituye y con una interfase definida con toda otra fase vecina. &uede tener uno varios componentes. Debe diferenciarse del concepto de componente, que se refiere al tipo de material que puede distinguirse de otro por su naturaleza de sustancia sustancia química diferente. &or e+emplo, una solucin es un sistema $omog)neo 0una sola fase pero sin embargo est constituida por al menos dos componentes. &or otro lado, una sustancia pura 0un solo componente puede aparecer en dos de sus estados físicos en determinadas determinadas condiciones y así identificarse identificarse dos fases con diferente organizacin atmica y propiedades cada una y con una clara superficie de separacin entre ellas 0interfase. 2os equilib equilibrios rios entre fases fases pueden pueden corresp corresponde onderr a los ms variado variados s tipos tipos de siste sistemas mas $eter $eterog og)ne )neos3 os3 un líquid líquido o en equil equilibr ibrio io con con su vapor vapor,, una una soluc solucin in saturada en equilibrio con el soluto en exceso, dos líquidos parcialmente solubles el uno en el otro, dos slidos totalmente solubles en equilibrio con su fase fundida, dos slidos parcialmente solubles en equilibrio con un compuesto formado entre ellos, etc. El ob+etivo es describir completamente el sistema. El compo comporta rtamie miento nto de estos estos siste sistemas mas en equi equilib libri rio o se estud estudia ia por por medio medio de grficos que se conocen como diagramas de fase3 se obtienen graficando en
funcin de variables como presin, temperatura y composicin y el sistema en equilibrio equilibrio queda definido para cada punto 0los grficos de cambio de estado físico de presin de vapor de una solucin de dos líquidos son e+emplos de diagramas de fases. 2a mayoría de los diagramas de fase $an sido construidos seg*n condiciones de Equilibrio 0condiciones de enfriamiento lento, siendo utilizadas por ingenieros y científi científicos cos para entende entenderr y predec predecir ir muc$os muc$os aspectos aspectos del comport comportamie amiento nto de materiales.
Re*$ de $s 4ses de 5i33s. e deno denomin minan an grad grados os de liber libertad tad de un siste sistema ma en equi equilib librio rio,, el n*mer n*mero o de vari variab able les s inte intens nsiv ivas as que que es nece necesa sari rio o espe especi cifi fica carr para para cono conoce cerr el esta estado do termodinmico del sistema. El n*mero de grados de libertad viene determinado por la 5egla de las /ases de 6ibbs3 2os llamado llamados s 7Diagram 7Diagramas as de /ase8 /ase8 represe representan ntan esencia esencialmen lmente te una expresi expresin n grfica de la 75egla de las /ases8, la cual permite calcular el n*mero de fases que pueden coexistir en equilibrio en cualquier sistema, y su expresin matemtica est dada por3 &9/:;9" Donde3 ; : n*mero de componentes del sistema & : n*mero de fases presentes en el equilibrio / : n*mero de grados de libertad del sistema 0variables3 presin, temperatura, composicin En 1!<= >. ?illaid 6ibbs relacion tres variables3 fases0&, componentes0;, y grados de libertad o varianza 0/ para sistemas multicomponentes en equilibrio. El n*mero de grados de libertad se determina por la regla de las fases, si y solo si el equilibrio equilibrio entre las fases no est influenciado por la gravedad, gravedad, fuerzas el)ctricas o magn) magn)tic ticas as y solo solo se afect afecta a por por la temper temperatu atura ra,, presi presin n y conc concent entrac racin in.. El n*mero dos en la regla corresponde a las variables de temperatura @ y presin &. ;omponente 0de un sistema3 es el menor n*mero de constituyentes químicos independientemente variables necesario y suficiente para expresar la composicin de cada fase presente en cualquier estado de equilibrio. /ase3 /ase3 es cualq cualquie uierr fracc fraccin in,, inclu incluye yendo ndo la totali totalidad dad,,
de un sistem sistema a que que es
físi física came ment nte e $omo $omog) g)ne neo o en sí mism mismo o y unid unido o por una una supe superf rfic icie ie que que es
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In order this document Scribd, mecnica mecnicament mente e separa separable ble to deprint cualqui cua lquier er otrafrom fraccin frac cin.you'll . Ana fraccin fraccin separab separable le first need to download it.
puede no formar un cuerpo continuo, como por e+emplo un líquido dispersado en otro. Cancel And Print B An sistema compuesto por una fase esDownload $omog)neo B An sistema compuesto por varias fases es $eterog)neo &ara los efectos de la regla de las fases, cada fase se considera $omog)nea en los equilibrios $eterog)neos. 6rado de libertad 0o varianza3 es el n*mero de vari variab able les s
inte intens nsiv ivas as
que que
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alte altera rada das s
inde indepe pend ndie ient ntem emen ente te
y
arbitrariamente sin provocar la desaparicin o formacin de
Di*r+s de e6!i$i3ri) %ernri). Ana de las formas ms $abituales de recoger los datos de equilibrio en sistemas ternarios son son los diagramas triangulares triangulares.. En la figura 1 se muestra un diagrama diagrama triangular triangular equiltero. equiltero. 2os v)rtices del tringulo representan compuestos puros, un punto sobre un lado correspondería a una mezcla binaria y un punto en el interior del tringulo representaría una mezcla ternaria. 2a composicin de una mezcla puede determinarse por lectura directa en el diagrama, tal como muestra la /igura 1. 2a concentracin de los componentes en el diagrama se muestra como fraccin molar o fraccin msica.
#i*. 1. Diagrama de equilibrio ternario3 diagrama triangular equiltero.
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D%)s. Durante la prctica se observaron los siguientes datos. &eso del erlenmeyer vacio3 11#,=Cg
T3$ 1. ;oncentraciones de los compuestos utilizados. Cn%idd
7*8
de Cn%idd 7*8 de A.A.
di"$)r)+e%n)
V)$!+en
de
*s%d) 7+$8.
H/O (es) de er$en+e'er 7*8.
4
1
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1=1,=C
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1C!,=C
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Res!$%d)s. ;on los datos obtenidos se lograron calcular los siguientes valores. •
(es) %)%$ de$ sis%e+ en "d !n de $s ")n"en%r"i)nes.
.. 0g
9
diclorometano diclorometano 0g
9
agua gastada gastada 0ml. 0ml.
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total 0g
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In order to print thissolucin document you'llse procede a calcular Despu)s Despu)s calcular el peso total de la soluci n ofrom delScribd, sistema first need to download it.
el %&'& de cada uno de los componentes, acido acetico, diclorometano y agua 0., 0., ;F;l ;F;l "
F"# para para cada cada una una de las conc concent entrac racion iones es corre corresp spond ondien iente tes. s. Cancel Download And Print Atilizando la siguiente frmula3 y
gr del soluto ∗100 gr de de la solucio solucion n
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(r e$ di"$)r)+e%n). C)n"en%r"i&n de 9*: %&'& :
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gr del soluto soluto ∗100 gr de de la solucio solucion n
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2os datos arro+ados de los anteriores clculos se encuentran plasmados en la siguiente tabla. experimento. T3$ /. %&'& de cada uno de los componentes utilizados en el experimento. diclorometa
%P/P
no
diclorometan
A.A
%P/P
H20
A.A
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H20
%)%$
=1,"1 4=,G C<,= CC,C "!,=<
GG,G! GG,G= 1## GG,G GG,G<
o
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CG,#" C",4C "= 1C,C #
Di*r+ de 4ses.
Diclorometano
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"1 1< 1" 1# !
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1##%
F"H 1##%
equilibrio ternario, observndose equilibrio equilibrio entre los componentes en el punto punto #i*. /. Diagrama de equilibrio C#.
Dis"!si&n.
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In order to print this document from Scribd, you'll 2a mezcla de tres componentes líquidos, en nuestro caso diclorometano, cido first need to download it. ac)tico y agua, en distintas proporciones puede dar lugar a la formacin de dos fases Cancel Download And Print Hbservando Hbservando los resultados resultados obtenidos en el diagrama de fases se logra determinar
que, el cido ac)tico y el agua son dos especies miscibles entre si, en disolucin, las especies reactivas reactivas gozan de mayor m ayor libertad de movimiento y se difunden en el volumen total del disolvente, aumentando así la probabilidad de colisin entre ellas el resul resultad tado o de mezcl mezclar ar estas estas dos dos compo compone nente ntes s es siempr siempre e una una disol disoluc ucin in $omog)nea,
gracias
a
la
polaridad
de
los
enlaces
se
debe
a
la electronegatividad característica de cada tomo, que fue definida por &auling como la capacidad de cada átomo dentro de cada molécula para atraer los pares de electrones hacia sí . ;uanto mayor sea la diferencia de electronegatividad de
dos tomos enlazados, mayor ser la polaridad del enlace entre ambos. 2os tomos tomos con distin distinta ta electr electron oneg egati ativi vidad dad prese presenta ntan n la densi densida dad d elect electrn rnica ica desplazada desplazada $acia el tomo ms electronegativo. electronegativo. el diagrama triangular constituye la representacin ms adecuada para sistemas ternarios como el descrito, cada v)rtice representa el 1##% en peso de un componente mientras que las bases opuestas a estas representan proporciones del #% de este componente. unque son posibles muc$as categorías categorías del sistema de tres componentes componentes la cual se dedicara la atencin principal solo a dos de ellas que son, sistema compuestos de tres componentes líquidos que presentan una miscibilidad parcial y otra la de sistemas liquidoBliquido. &ara un sistema de tres componentes la regla de las fases se convierten en fB=Bp 0repasando f, del ingles freedom que son los grados de libertad del sistema pB de p$ase el numero de fases presentes. un a presin y temperatura constante se necesita un diagrama triangular que represente las variaciones variaciones independientes en la cantidad de cada componente. El siste sistema ma forma formado do por por agua agua y diclor diclorome ometa tano no es totalm totalmen ente te difer diferent ente, e, estos estos componentes son prcticamente inmiscibles, lo que quiere decir que cuando se mezclan no se disuelven el uno en el otro. 2a naturaleza microscpica de sus
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Intinta order document you'll mol)cu mol)culas las es muy disti dis nta to y print se this repel repelen en.. ;omo ;ofrom moScribd, result resultad ado, o, los dos dos líquid líquidos os se first need to download it.
mantienen separados formando dos fases diferentes. Download Print de encuentro entre el En el diagrama de fases seCancel logro observar queAnd el punto
diclorometano y el agua se enmarca en el C<,=- mientras que los puntos de referencia para los tres componentes se encuentran plasmados o se observa convergencia en C#% p'p.
C)n"$!si)nes. Despu)s de la experiencia se logro determinar qu)3 •
2a mezcla de los tres líquidos forman disoluciones disoluciones ternarias con+ugadas, con+ugadas, es decir, dos capas saturadas, una acuosa y otra orgnica.
•
e logr logro o estu estudi diar ar la rela relaci cion ones es de solu solubi bili lida dad d de tres tres comp compon onen ente tes s observando observando que el acido ac)tico ac)tico es ms soluble 0gracias 0gracias a su polaridad y el diclorometano es menos soluble.
•
l aIadir cido ac)tico ac)tico a una mezcla m ezcla agua y diclorometano diclorometano se observa que )ste se distribuye entre las dos fases al mismo tiempo que aumenta la solubilidad mutua entre las mismas.
•
Es posible tratar todos los equilibrios $eterog)neos desde un punto de vista unificado por medio del principio conocido como 5egla de las /ases, con el cual cual )l n*mero n*mero de variable variables s a que se encuen encuentra tra sometido sometido un equilib equilibrio rio $eter eterog og)n )neo eo
cual cualqu quie iera ra,,
qued ueda
defin efinid ido o
ba+o a+o
cier cierta tas s
cond condic icio ion nes
experimentales definidas. •
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un
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tres res
compo mponente ntes
líq líquidos, os,
exis existi tirrn
composic composicione iones s para las cuales cuales la solubil solubilidad idad es completa completa,, resulta resultando ndo la mezcla en una sola fase. Entonces, a & y @ cte., sern " los grados de libert libertad ad,, debie debiend ndo o estab estable lecer cerse se dos de las las tres tres conc concent entrac racio iones nes para para
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In order to printlathissitua document you'll. &ero descr describi ibirr compl complet etame ament nte e sit uaci cin n from del del Scribd, sist sistema ema. &ero pued pueden en darse darse first need to download it.
composiciones en las cuales se supera la solubilidad y aparecen dos fases inmiscibles, cada una con los tres componentes en cierta proporcin. Cancel Download And Print •
2a mezcla de tres líquidos forman disoluciones ternarias.
C!es%i)nri). 1. C!<$ es e$ si*ni4i"d) si*ni4i"d) 4,si") 4,si") de *rd)s *rd)s de de $i3er%d $i3er%d R%@ R%@ los grados de libertad se definen como el J de variables o propiedades intensivas que deben ser especificadas para definir completamente un sistema en equilibrio equilibrio /:cBp9z regla regla de las fases en un sistema sistema de tres componentes componentes los grados de libertad son f:CBp9z:=Bp.
/. C&+) se *r4i"r, *r4i"r, en !n sis%e+ sis%e+ 6!e 6!e %iene %iene *rd)s *rd)s de $i3er% $i3er%d d R%@ Entonces se dice que existen variables de las cuales $ay que fi+ar = variables del sistema. ;omo los grficos de tantas variables son muy difíciles de interpretar se elige mantener algunas constantes y graficar las restantes unas contras otras en un plano que nos represente las = variables.
2. Men"i)ne Men"i)ne d)s $i""i $i""i)nes )nes de $)s $)s di*r+s di*r+s %ernri) %ernri)s s en e$ "+) de de $ %e"n)$)*, ' $ ind!s%ri. •
2os sistemas surfactanteBaguaBaceite y aquellos en los cuales se incluye un cuarto componente como el alco$ol, se utiliza en numerosas aplicaciones, desde esde
la
indu indust stri ria a
petr petrol oler era a
$ast $asta a
la
prep prepar arac aci in n
de
produ roduct ctos os
farmac)uticos o alimenticios. En muc$os casos es de primera importancia determinar el comportamiento de fase del sistema considerado- mediante un diagrama ternario o cuaternario. •
la elabo elabora raci cin n de salsa salsas s implic implica a la mezcla mezcla de susta sustanc ncias ias insol insolubl ublesesvinagre, aceite, sal y agua nos conduce a un diagrama de equilibrio llamado
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In permitir order to printtener this document from Scribd, you'll ea de una sola fase o ternario que nos una mezcla $omog)n $omog)nea first need to download it.
una emulsin ms o menos estable.
9. C&+ C&+) ) se )3%i )3%ien enee Cancel e$ !n%) !n%) Download de s s%! %!r r"i "i&n &n en !n !n +e" +e"$ $ de %res %res And Print ")+)nen%es
R%@ el punto de saturacin se obtiene cuando uno de estos tres líquidos es inmiscible con uno de los otros dos y se agrega esta mezcla $asta observar ambas fases.
. C&+ C&+) ) se " "$" $"!$ !$ e$ )r" )r"en en% %-e -e en +s +s de !n !n s)$! s)$!"i "i&n &n de %res %res ")+)nen%es R%@ el porcenta+e en masa se calcula dividiendo la masa de los tres componentes entre la masa total de los tres líquidos de solucin por cien. % m'K1##
;. C&+) se re$ir, r, e$ eFer Ferii+en%) si en $!*r de !sr %res ")+)nen%es $,6!id)s se !%i$in d)s $,6!id)s ' !n) s)$id) tendría que disolver en uno de los dos dos líquidos y luego titularse titularse R%@ el slido se tendría con con el otro otro liquid liquido o y deben deben ser inmisc inmiscibl ibles es para para que se obse observe rven n las las fases fases respectivas.
