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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL MATERIALES Y REACTIVOS:
Materiales: Ocho tubos de prueba grandes, agitador metálico grande, agitador metálico pequeño, termómetro, un vaso de 600mL y otro de 400m, rejilla, cocinilla y una campana etractora!
Reactivos: "a#taleno $%&'( y %)diclorobenceno $% &*( +l na#taleno y p)diclorobenceno que se encuentran en tubos de prueba grandes de la siguiente #orma-
N° DE TUB OS 1 2 3 4 5 6 !
!C"#$Cl% &'( &B(
C)*#+ &'( &A(
TEMPERATURA DE CRISTALI,ACI-N
15 12.5 12.5 12.5 10 3 0
0 1 .5 2 .5 6 10 12.5 15 15
53.2 °C 46.9°C 43.0°C 31.6°C 4.3°C 59.°C 3.0°C !0.0°C
PROCEDIMIENTO
Deter.i/aci0/ 1el Dia'ra.a 1e 2ases .eleccionamos los tubos de cada set en orden decreciente de su temperatura de #usión! +n un vaso de 600 ml, calentamos agua de caño y a la ve/ colocamos el tubo cuyo punto de #usión es el más alto &con el tapón ligeramente suelto(, hasta que la muestra se #unda completamente! completamente!
Universidad Nacional Mayor de San Marcos Regla de Fases nmediatamente despu1s sumergimos dentro del tubo el agitador metálico pequeño y el termómetro! .umergimos el tubo con la muestra #undida en otro vaso de 600 ml, que conten2a agua de caño que se encuentra 3)6 5 por encima del punto de #usión de la muestra, agitamos lentamente y en #orma constante hasta que se #ormaron los primeros cristales, medimos la temperatura! eali/amos este procedimiento en la campana etractora! %rocedimos en #orma similar con los demás tubos de su set, de acuerdo al orden decreciente del punto de cristali/ación, teniendo en consideración que tanto e agitador como el termómetro est1n imp2os y secos!
Deter.i/aci0/ 1e las C3rvas 1e E/4ria.ie/to .eleccionamos los tubos y 6! 5olocamos el tubo en baño a una temperatura inicial mayor entre 7 y 5 a la de cristali/ación de dicho tubo! 8omamos datos de temperatura cada 90 segundos, hasta obtener por lo menos valores constantes! :antuvimos una agitación constante durante el proceso! .eleccionamos otro tubo que contenga dos componentes y en #orma similar a b(, tomamos datos de temperatura cada 90 segundos hasta obtener por lo menos datos que vayan descendiendo en #orma continua y uni#orme, observando simultáneamente la #ormación de cristales dentro del tubo!
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TABULACI-N DE DATOS Y RESULTADOS
TABLA N° )" CONDICIONES DE LABORATORIO TEMPERATURA&°C(
PRESI-N&..#'(
24
60
#UMEDAD RELATIVA &5( 9
TABLA N°%: DATOS EXPERIMENTALES TABLA N°%6): #e$%era&'ra de cris&ali(aci)n *#c°+ de los &',os en'$erados del 1 al !. N° DE TUB OS 1 2 3 4 5 6 ! •
!C"#$Cl% &'( &B(
C)*#+ &'( &A(
TEMPERATURA DE CRISTALI,ACI-N
15 12.5 12.5 12.5 10 3 0
0 1.5 2.5 6 10 12.5 15 15
53.2 °C 46.9°C 43.0°C 31.6°C 4.3°C 59.°C 3.0°C !0.0°C
TABLA N°%6%: #a,la de #e$%era&'ra -s &ie$%o %ara la sol'ci)n %'ra. *#',o !+ t&s( 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
T&°C( !2.9 !2. !2.6 !2.4 !2.0 !1. !1.4 !1.2 !0.9 !0.6
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50 55 60 65 0 5 !0 !5 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 10 •
!0.3 !0.0 9.! 9.4 9.3 !.! !.5 !.2 !.0 6.0 5.4 4.! 4.5 4.4 4.2 4.0 4.1 4.3 4.3 4.2 4.1 4.0 4.0 4.0 4.0
TABLA N°%67: #a,la de #e$%era&'ra -s &ie$%o %ara la sol'ci)n con dos co$%onen&es *#',o 6+. t&s( 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
T&°C( 62.2 62.0 61.! 61. 61.6 61.4 61.1 61.0 60.9 60. 60.5 60.3 60.0
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65 0 5 !0 !5 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 10 15 1!0 1!5 190 195 200 205 210 215
59.9 59. 59.6 59.6 59.5 59.5 59.6 59. 59.! 59.! 59. 59. 59.6 59.6 59.5 59.4 59.4 59.2 59.1 59.0 59.0 59.0 5!.9 5!. 5!.4 5!.3 5!.2 5!.1 5.! 5.0 5.6
TABLA N°7: DATOS TEORICOS •
TABLA N° 76): #e$%era&'ra de cris&ali(aci)n &e)rica de los &',os.
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N° DE TUB OS 1 2 3 4 5 6 !
!C"#$Cl% &'( &B(
C)*#+ &'( &A(
TEMPERATURA DE CRISTALI,ACI-N
15 12.5 12.5 12.5 10 3 0
0 1.5 2.5 6 10 12.5 15 15
54.0 °C 4.0°C 43.0°C 32.0°C 4!.0°C 5!.0°C 2.0°C !0.0°C
TABLA N°$: RESULTADOS. •
TABLA N° $6): #e$%era&'ra y co$%osici)n del %'n&o e'&c&ico. TEMPERATURA
#/RC
32°C 7/RR R •
//RM/N# #/RC
29°C 9.35
0.65 7/RR R
X C)*#+
//RM/N# #/RC
0.69 6.15
//RM/N#
0.35 7/RR R
0.31 11.49
TABLA N° $6%: #e$%era&'ra de 8'si)n #e)rica y e%eri$en&al de los co$%onen&es %'ros con s' 7 de /rror.
CMN/N#/ %;C6<4Cl2 C10
X !C"#$Cl%
#/M/R#UR :/ FUSN #/RC 54°C !0.0°C
#/M/R#UR :/ FUSN //RM/N# 53.2°C !0°C
7/RRR 1.4!7 07
TABLA N° $67: Calor la&en&e de 8'si)n #e)rica y e%eri$en&al con s' res%ec&ivo 7 de error.
CMN/N#/ %;C6<4Cl2 C10
< #e)rico*cal=$ol+ 4353.3 456.431 ∆
< /%eri$en&al*cal=$ol+ 4253.! 456.431 ∆
7/RRR 2.2!7 07
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TABLA N°8: TABLA PARA 9RA2ICOS •
TABLA N° 86): Fracci)n $olar del dicloro,enceno y na8&aleno. N° DE TUBOS 1 2 3 4 5 6 !
•
X ! C"#$Cl% 1 0.909 0.!5 0.14 0.545 0.401 0.193 0
X C)*#+
0 0.091 0.143 0.2!6 0.455 0.599 0.!0 1
TABLA N° 86%: Sol',ilidad del na8&aleno a %ar&ir de la ec'aci)n . TEMPERATURA&°C( 54.0 °C 4.0°C 43.0°C 32.0°C 4!.0°C 5!.0°C 2.0°C !0.0°C
•
X C)*#+ 0.54! 0.42 0.433 0.33! 0.4!3 0.595 0.!3 0.90!
TABLA N° 867: Sol',ilidad del na8&aleno a %ar&ir de la ec'aci)n 6. TEMPERATURA&°C( 54.0 °C 4.0°C 43.0°C 32.0°C 4!.0°C 5!.0°C 2.0°C !0.0°C
X !C"#$Cl% 1.01 0.!! 0.!05 0.625 0.!9 1.103 1.439 1.649
CLCULOS
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Deter.i/aci0/ 1el 1ia'ra.a 1e 4ases
Median&e la co$%osici)n de cada 'na de las $'es&ras> calc'le la 8racci)n $olar e%eri$en&al de cada co$%onen&e en cada $e(cla. Se calc'la '&ili(ando la co$%osici)n de cada 'no en las $e(clas> %or e?e$%lo %ara el #U@ N°4" eso del na8&aleno *A C10 l'ego al %royec&ar el %'n&o as&a los e?es se alla la &e$%era&'ra e'&c&ica > la &e$%era&'ra la c'al coeis&en 3 8ases .
Cons&r'ya las c'rvas de en8ria$ien&o del co$%onen&e %'ro *&',o !+ y de la $e(cla elegida *&',o 6+. /s&as c'rvas de en8ria$ien&o se a%recian en las grEHcas 10.1.2 y 10.1.3. :el diagra$a de 8ases> de&er$ine el %'n&o e'&c&ico> ig'al$en&e de&er$ine la &e$%era&'ra y co$%osici)n de dico %'n&o. /l %'n&o e'&c&ico se alla re%resen&ado en la grEHca N°10.1.1 co$o el %'n&o /. a &e$%era&'ra en dico %'n&o es 29°C y la co$%osici)n en dico %'n&o es ,B0.69 y aB0.31.
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Median&e la ec'aci)n > calc'le la sol',ilidad del na8&aleno *8racci)n $olar &e)rica en la $e(cla+> %ara el rango de &e$%era&'ras o,servadas> en&re el %'n&o de cris&ali(aci)n del na8&aleno y el %'n&o e'&c&ico. a ec'aci)n es" Lo' X A< = >7%6*7 =)76%$)lo'T ? *6*77%T = %677+%@)* !8 T% ? %68%"$ T
Ree$%la(ando en la ec'aci)n los da&os *%ara el &',o N°1+" #e$%era&'ra B 23.15 J 54 B 32.15 °K Fracci)n $olar a %ar&ir de la ec'aci)n B 0.54! os valores %ara los o&ros &',os se %'eden a%reciar en la &a,la 4 .2> nEloga$en&e se reali(a cElc'los %ara las &e$%era&'ras de los &',os !> > 6>5 y 4. Re%i&a el cElc'lo an&erior %ara el % dicloro,enceno> en el rango de &e$%era&'ras desde s' %'n&o de cris&ali(aci)n as&a s' %'n&o e'&c&ico> $edian&e la ec'aci)n 6. a ec'aci)n es" Lo' XB < %%7>6> ? $67$7lo'T = *6*77*%T = ))86*>%$ T
Ree$%la(ando en la ec'aci)n los da&os *%ara el &',o N°2+" #e$%era&'ra B 23.15 J 4 B 320.15 °K Fracci)n $olar a %ar&ir de la ec'aci)n" 0.!! os valores %ara los o&ros &',os se %'eden a%reciar en la &a,la 4 nEloga$en&e se reali(a cElc'los %ara las &e$%era&'ras de los &',os 1>2 y3. Calc'le el calor la&en&e de 8'si)n de los co$%onen&es %'ros en s's %'n&os de 8'si)n o,servados. Calc'le &a$,in los valores &e)ricos corres%ondien&es. Calc'lando el valor &e)rico y e%eri$en&al del calor la&en&e de 8'si)n %ara el na8&aleno> ree$%la(ando la &e$%era&'ra de 8'si)n en la sig'ien&e ec'aci)n" #A < $%"8 =%"67)T ? *6)8%8T % =*6***%)$T7 cal.ol a &e$%era&'ra &e)rica es 353.15K> re$%la(ando en la ec'aci)n"
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< B 4265 26.31 *353.15+ J 0.1525 *353.15+2 0.000214 *353.15+3
∆
< B 456.431 cal=$ol *ara el &',o !+
∆
a &e$%era&'ra e%eri$en&al es 353.15 K %ara el &',o N°!> la c'al es la $is$a I'e la &e)rica Re$%la(ando en la ec'aci)n se &iene" < B 456.431 cal=$ol
∆
Calc'lando el valor &e)rico y e%eri$en&al del calor la&en&e de 8'si)n %ara el % dicloro,enceno> ree$%la(ando la &e$%era&'ra de 8'si)n en la sig'ien&e ec'aci)n" #B < !)*%8> ?>$6*T ! *6)8))T % cal.ol
a &e$%era&'ra &e)rica es de 32.15 K> ree$%la(ando en la ec'aci)n" <@ B ;10259 J94.0 *32.15+ J 0.1525 *32.15+2
∆
<@ B 4353.3 cal=$ol *%ara el &',o 1+
∆
a &e$%era&'ra e%eri$en&al es 326.35 K %ara el &',o N°1. Ree$%la(ando en la ec'aci)n se &iene" <@ B 4253.! cal=$ol
∆
:e&er$ine el nD$ero de grados de li,er&ad en el %'n&o e'&c&ico 'sado en la ec'aci)n 2. a regla de 8ases es" F J B C J 1 *%resi)n cons&an&e> ya I'e en la,ora&orio se &ra,a?) con %resi)n cons&an&e+ :onde"
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2: 'ra1os 1e lierta1 1e co.o/e/tes
P: /.ero 1e 4ases
C: /.ero
ora en el %'n&o e'&c&ico> ay 3 8ases y 2 co$%onen&es> en&onces los grados de li,er&ad son" 2?7<%?) 2<*
o c'al indica I'e ning'na varia,le %'ede ser inde%endien&e y ni &a$%oco variar ya I'e se &ra&a de 'n %'n&o de eI'ili,rio en&re 3 8ases> es decir el %'n&o e'&c&ico. os grados de li,er&ad son ig'al a cero> lo I'e indica I'e eis&e 'n Dnico %'n&o e'&c&ico> invaria,le> es decir es&e %'n&o no necesi&a de ning'na varia,le %ara ser de&er$inado. Co$%are los valores e%eri$en&ales con los &e)ricos. Co$%arando los valores &e)ricos y e%eri$en&ales o,&enidos en g+ se o,&iene los sig'ien&es %orcen&a?es de error"
7error del calor la&en&e *na8&aleno+ B *&e)rico e%er+ 100 *#e)rico+ 4567.431
7 error B
cal mol
− 4567.431 cal / mol
4567.431 cal / mol
× 100
7 error B07 7error del calor la&en&e *%;dicloro,enceno+B *&e)rico e%er+ 100 *#e)rico+ 4253.87
7 error B 7 error B2.2!7
cal mol
−4353.3 cal / mol
4353.3 cal / mol
× 100
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Co/cl3sio/es •
/l valor del calor la&en&e de 8'si)n %ara el % dicloro,enceno es ∆<@ B 4253.! cal=$ol.
•
/l valor del calor la&en&e de 8'si)n %ara el na8&aleno es 456.431 cal=$ol
•
a c'rva de en8ria$ien&o de 'na $e(cla ,inaria ca$,ia de %endien&e de,ido al I'e el s)lido de # 8'si)n $Es elevada e$%ie(a a cris&ali(ar y es&a al ser 'n %roceso eo&r$ico cede el calor a la sol'ci)n aciendo I'e es&a se en8rGe $Es len&o. Res%ec&o al diagra$a de 8aces de 'n sis&e$a ,inario> en la graHca convergen en 'n %'n&o en donde se ',ica la &e$%era&'ra $Gni$a a la c'al se %'eden 8'sionar las s's&ancias a 'na de&er$inada co$%osici)n.
•
∆
< B
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os grados de li,er&ad en el %'n&o e'&c&ico son ig'al a cero> lo I'e da la concl'si)n I'e eis&e 'n Dnico %'n&o e'&c&ico> invaria,le> es decir es&e %'n&o no necesi&a de ning'na varia,le %ara ser de&er$inado.
•
/l &ie$%o donde se la &e$%era&'ra se ace cons&an&e en 'na c'rva de en8ria$ien&o %ara 'na $e(cla> serE $Es %rolongada en c'an&o la co$%osici)n de la $e(cla es&e $Es %r)i$a a la co$%osici)n e'&c&ica.
Reco.e/1acio/es •
• •
#ener de,ida li$%ie(a del agi&ador $e&Elico al ig'al I'e el del &er$)$e&ro> ya I'e al ro&ar las $'es&ras %ar&e de es&as se I'edan i$%regnadas en el agi&ador> y %odrGan ca'sar con&a$inaci)n de $'es&ras al ro&arlas y variar los res'l&ados. gi&ar cons&an&e$en&e el ,aLo %ara I'e es&a red'(ca s' &e$%era&'ra a asG la $'es&ra no de$ore en en8riar. ara el %rocedi$ien&o de la c'rva de en8ria$ien&o > &o$ar la $'es&ra c'yo %'n&o &e cris&ali(aci)n es&e $Es %r)i$o al &e)rico.
A/1ice C3estio/ario )6 FG3 es 3/ 1ia'ra.a 1e 4asesH FC3;l es s3 i.orta/ciaH :iagra$a de 8ase o diagra$a de es&ados de la $a&eria> a la re%resen&aci)n en&re di8eren&es es&ados de la $a&eria> en 8'nci)n de varia,les elegidas %ara 8acili&ar el es&'dio del $is$o. C'ando en 'na de es&as re%resen&aciones &odas las 8ases corres%onden a es&ados de agregaci)n di8eren&es se s'ele deno$inar diagra$a de ca$,io de es&ado. os diagra$as de eI'ili,rio %'eden &ener di8eren&es concen&raciones de $a&eriales I'e 8or$a 'na aleaci)n a dis&in&as &e$%era&'ras. :icas &e$%era&'ras van desde la &e$%era&'ra %or enci$a de la c'al 'n $a&erial es&E
Universidad Nacional Mayor de San Marcos Regla de Fases en 8ase lGI'ida as&a la &e$%era&'ra a$,ien&e y en I'e general$en&e los $a&eriales es&En en es&ado s)lido /is&en &i%os de diagra$a de 8ase" :iagra$a de 8ase de 'na s's&ancia %'ra os diagra$as de 8ase $Es sencillos son los de %resi)n ; &e$%era&'ra de 'na s's&ancia %'ra. :iagra$a de 8ase ,inario" C'ando a%arecen varias s's&ancias> la re%resen&aci)n de los ca$,ios de 8ase %'ede ser $Es co$%le?a. Un caso %ar&ic'lar> el $Es sencillo> corres%onde a los diagra$as de 8ase ,inarios. ora las varia,les a &ener en c'en&a son la &e$%era&'ra y la concen&raci)n> nor$al$en&e en $asa.
%6 FG3 e/tie/1e 3ste1 or 3/ siste.a e3tctico si.leH
Un sis&e$a e'&c&ico si$%le es aI'el en donde los co$%onen&es son co$%le&a$en&e $isci,les en la 8ase liI'ida> %ero en las 8ases solidas es&En in&egradas %or co$%onen&es %'ros. /l Erea designada %or liI'idoO corres%onde a 'na sola 8ase liI'ida a %resi)n cons&an&e. /n la (ona de de la %ar&e i(I'ierda s'%erior se re%resen&a la %osicion en la 8ase liI'ida de ig'al $anera en la %ar&e @ ',icada a la %ar&e dereca > a$,os %or enci$a de la linea e'&ec&ica.
la$are$os al %'n&o donde las dos c'rvas convergen > %'n&o C> donde se dara la &e$%era&'ra e'&c&ica> ,a?o la lGnea I'e con&iene al %'n&o de la &e$%era&'ra e'&c&ica se enc'en&ran en eI'ili,rio solido %'ro> solido @ %'ro y lGI'ido. a $e(cla de es&a co$%osici)n se deno$ina $e(cla e'&c&ica :ado I'e en C se %resen&an &res 8ases coeis&en&es> se &ra&a de 'n %'n&o invaria,le y> si se se%ara el liI'ido> la &e$%era&'ra %er$anecerE cons&an&e as&a I'e aya cris&ali(ado co$%le&a$en&e solo se 8or$ara
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dos 8ases solidas> y 'na ve( oc'rrido es&o %odrE dis$in'ir la &e$%era&'ra. 76 E/ 3/ 1ia'ra.a 1e 3/to e3tctico si.le e@liJ3e la alicaci0/ 1e la re'la 1e la ala/ca a regla de la %alanca es 'na e%resi)n de relaciones res%ec&o al diagra$a de 8ases> es&e nos da a conocer la relaci)n del nD$ero de $oles de sol'ci)n de co$%osici)n , con el nD$ero de $oles del solido es ig'al a la relaci)n> en&re los seg$en&os de la lGnea ac y a,. moles del liquidode composocionb moles de solido A
=
longitud ac longitudab
$enor &e$%era&'ra> $ayor es la can&idad rela&iva del s)lido %ara 'na co$%osici)n glo,al Un %'n&o con a re%resen&a la sol'ci)n de co$%osici)n , en eI'ili,rio con el s)lido de co$%osici)n c> es&o es %'ro.
Bilio'ra4Ka •
a regla de las 8ases= F.:.F/RPUSN>#.K.Qones %Eg. 59;60;61
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•
FisicoI'G$ica Pil,er& .cas&ellan seg'nda edici)n ;eI'ili,rio de 8ases en sis&e$as si$%les %ag;2!4
•
&&%"==es.ii%edia.org=ii=:iagra$aTdeT8ase
