Universidad de Antofagasta Ingeniería Civil en Procesos Minerales
“Tall “T aller er 1: 1 : Sistem S istema a Binar B inario” io”
Nombre:Alicia Condori Académico: Dr. Pedro Vargas Curso: Diagrama de Fases Fecha: 14/04/201
Universidad de Antofagasta Ingeniería Civil en Procesos Minerales
3 Universidad de Antofagasta Ingeniería Civil en Procesos Minerales
1.! Cons"ruir el diagrama de #ases $ara el sis"ema %iN&'()2&* usando los da"os $ublicados $or Cam$bell and +ale, -Can. . Chem 1* '*1!'
Tabla 1. Datos Equilibrio Sistema LiNO 3+H2O
N°
LiNO3 % peso
H2O % peso
Punto de Congelación °C
1 ' 3
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Punto Invariante
Fase Sólida
& Universidad de Antofagasta Ingeniería Civil en Procesos Minerales
Figura 1. Diagrama de Fases LiNO 3-H2O
Para la cons"rucci3n del Diagrama +inario del sis"ema Ni"ra"o de %i"io/Agua: e debe iden"i#icar los e5es 6 e 7* donde 6 corres$onde al $orcen"a5e en $eso del ni"ra"o de li"io , el e5e 7* a la "em$era"ura en grados cen"8grados. %uego se debe iden"i#icar las lineas eu"éc"icas , l8neas de e9uilibrio* $ara iden"i#icar las 2 l8neas eu"éc"icas 9ue a$arecen en el gr#ico* se debe dar én#asis en los $un"os in;arian"es 9ue se en"regan en la
* Universidad de Antofagasta Ingeniería Civil en Procesos Minerales PM ( Li NO 3 ) %wt Li NO3= ∗100 PM ( Li NO3∗3 H 2 O )
Tabla 2. Pesos ole!ulares de Es"e!ies >s$ecie %iN&'B')2 & %iN&'
P? -g/mol
@" %iN&'
122.
.0
.
100.00
%uego iden"i#icar las regiones de e9uilibrio* es$ec8#icadas en la #igura 1 $or los casilleros con los nombres de cada soluci3n/cris"al. e $rocede a iden"i#icar los $un"os eu"ec"icos* los cuales corres$onden al e9uilibrio de la soluci3n , 2 #ases condensadas "ra=ando una l8nea hori=on"al a "ra;és de los mismos* como se ;e en la #igura 1. %o 9ue en los sis"emas $er"enecen a los llamados $un"os in;arian"es de la "abla * 9ue son !22*C , 2E*C* con las com$osiciones de 24*@ , *@* res$ec"i;amen"e. >l $un"o eu"ec"ico de !22*C , 24*@ "ienenen en e9uilibrio soluci3n()2&-s( -%iN&'B')2& -s . ?ien"ras 9ue el $un"o eu"ec"ico #ormado $or 2E*C , *@ "iene en e9uilibrio oluci3n (-%iN&' -s (-%iN& 'B')2& -s %uego de iden"i#icar los $un"os eu"ec"icos , la com$osici3n de ni"ra"o de li"io anhidro en hidra"ado se $asa e;idenciar las #ases s3lidas , soluci3n $resen"es en cada =ona ba5o la cur;a de solubilidad. +a5o la =ona de e9uilibrio desde 10*E a 24*@ de %iN&' eis"e un e9uilibrio de oluci3n()2&-s* $or sa"uraci3n. %a =ona delimi"ada ba5o $un"o eu"éc"ico -l8nea hori=on"al "ra=ada es donde ha $reci$i"ado en s3lidos* es decir* no eis"e soluci3n acuosa* solo s3lidos en e9uilibrio* 9ue corres$ondea )2&-s(-%iN&'B)2&-s. %a =ona de sa"uraci3n 9ue es" ba5o los da"os de solubilidad desde 24*@ a *@* con"iene soluci3n(-%iN&'B')2&-s* 9ue se encuen"ra en e9uilibrio es"a cur;a de solubilidad con la #ase s3lida "ra=ada ;er"icalmen"e 9ue es re#eren"e a -%iN&'-s. +a5o la =ona 9ue indica el $un"o eu"éc"ico #ormado $or 2E*C , *@* se encuen"ra en e9uilibrio -%iN&'-s ( -%iN& 'B')2&-s* s3lo s3lidos. Por o"ro lado* la =ona de sa"uraci3n
) Universidad de Antofagasta Ingeniería Civil en Procesos Minerales ba5o los da"os de solubilidad desde * a *@* se e;idencia el e9uilibrio de oluci3n ( -%iN&' -s* como se mues"ra en la #igura 1. 2.! Gna soluci3n 9ue con"iene 10 moles de Na2Cl2 , 1000 moles de agua* se e;a$ora a la "em$era"ura de 2 C* has"a alcan=ar la sa"uraci3n con res$ec"o a la sal hali"a -NaCl. a. Calcular la can"idad de agua 9ue es necesario e;a$orar , la can"idad de soluci3n sa"urada 9ue resul"a. oluci3n: olubilidad NaCl en )2&: 2*4' @
Tabla 3. Pesos ole!ulares #om"uestos
P?
NaCl
Na2Cl2
58,45
116,90
g/mol
masaH 2 O =100 gramossolución −26,43 gramos NaCl =73,52 gramosde H 2 O
26,43 g NaCl 58,45 g / mol
73,57 g H 2 O
g 18 mol
= 0,452 mol de NaCl
= 4,087 mol de H 2 O
26,43 g Na 2 Cl 2 116,90 g / mol
= 0,226 mol de Na2 Cl 2
" Universidad de Antofagasta Ingeniería Civil en Procesos Minerales 0,23 mol deNa2 Cl 2 4.09 moldeH 2 O
x 1000 mol de H 2 O=55,42 mol
Figura 2. Diagrama Pro!eso E$a"ora!i%& de Solu!i%& Diluida.
+alance de ?asa Hlobal:
M 1= M 2+ M 3
( 10 mol Na Cl + 1000 mol H O )=u ( 55,5 mol Na 2
2
2
2
Cl2 + 1000 mol H 2 O ) + vmolH 2 O
Tabla '. Tabla (esume& )ala&!e de asa
Moles
Solución 1 Solución 2
Vapor
Na2Cl2
10
.Bu
!
)2&
1000
uB1000(;
;
# Universidad de Antofagasta Ingeniería Civil en Procesos Minerales 10=55,5∗u
1000=u∗1000 + v
u=
10 55,5
=0,18 mol desolución
v =1000−0,18∗1000= 820 mol de H 2 O b. i "oda el agua es e;a$orada* Icul ser la can"idad de hali"a 9ue cris"ali=arJ oluci3n: Cris"ali=a la "o"alidad de la sal* al e;a$orarse "oda el agua* lo 9ue corres$onde a10 mol Na2Cl2
'.! e me=cla , agi"a una can"idad corres$ondien"e a E* moles de Na2Cl2 con 1000 moles de agua* a la "em$era"ura de 2C. De"erminar la can"idad de soluci3n , de hali"a* cuando se alcan=a el e9uilibrio en"re las #ases.
Tabla *. Pesos ole!ulares #om"uestos
P?
NaCl
Na2Cl2
58,45
116,90
g/mol
Figura 3. Diagrama de Fluo Pro!eso E$a"oradorFiltro
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Balance de Masa 0loal: M 1= M 2+ M 3
( 57,9 mol Na Cl +1000 mol H O )=u ( 55,5 molNa Cl +1000 mol H O ) + w 2
2
2
2
2
2
Tabla ,. (esume& )ala&!es de asa
Moles
Solución 1
Solución 2
Cristales
Na2Cl2
*E
.Bu(
)2&
1000
uB1000
!
57,9=55,5∗u + w
1000=u∗1000 u=1 molde solución
w =57,9−55,5 =2,4 mol Na2 Cl 2
2 mol NaCl 1 mol Na2 Cl 2
2,4 mol Na2 Cl 2∗2 =4.8 mol NaCl
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4.! e en#r8a una soluci3n de cloruro de sodio desde la "em$era"ura de C* has"a 0C. Calcular la can"idad de hali"a cris"ali=ada , de la soluci3n madre.
Tabla . Solubilidad Na#l e& gua a 2*/# 0 */#
Base de C2lclo: 1 gramos de ('. Solilidad de -a 'Cl' en 1 mol de ('. a $*4C! masa H 2 O =100 gramos solución −28 gramos Na2 Cl 2=72 gramosde H 2 O
28 g Na2 Cl 2
g Na2 Cl 2 116,90 mol
72 g H 2 O
g H O 18,016 mol 2
= 0,239 molNa 2 Cl2
=4,00 mol de H 2 O
0,239 mol de Na 2 Cl 2 4,00 moldeH 2 O
x 1000 mol deH 2 O =59,75 mol Na2 Cl 2
11 Universidad de Antofagasta Ingeniería Civil en Procesos Minerales Solilidad de -a 'Cl' en 1 mol de ('. a *4C! masaH 2 O =100 gramos solución −26,83 gramos Na2 Cl 2=73,17 gramos de H 2 O
26,83 g Na2 Cl 2
g Na2 Cl 2 116,90 mol
73,17 g H 2 O
g H O 18,016 mol 2
= 0,229 molNa 2 Cl2
=4,065 mol de H 2 O
0,229 mol de Na 2 Cl 2 4,065 mol de H 2 O
x 1000 mol deH 2 O =56,46 mol Na2 Cl 2
Tabla . Tabla (esume& )ala&!es
oles
Solu!i%& 1
Solu!i%& 2
#ristales
-a'Cl'
*$5"*
*)5&)/
6
('.
1
/1
%
M1
M'
M3
M&
( 59.75 Cl2 + 1000 H 2 O )
u∗(56.46 Na2 Cl 2+ 1000 H 2 O)
1' Universidad de Antofagasta Ingeniería Civil en Procesos Minerales
w ( Na2 Cl2 )
Figura '. Diagrama de Fluo Pro!eso #ristalia!i%& de Na#l / /
Balance de Masa 0loal: M 1= M 3+ M 4
( 57,75 mol Na Cl +1000 mol H O )=u ( 56,46 mol Na 2
2
2
2
Cl2 + 1000 mol H 2 O ) + w
57,75=56,46∗u + w
1000=u∗1000 u=1 molde solución
w =57,75 −56,46 =3,29 mol Na2 Cl 2 2 mol NaCl 1 mol Na2 Cl 2
3,29 mol Na2 Cl 2∗2=6,58 mol NaCl
Por lo 7e cristali8an )5*# moles de -aCl!
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