diagrama ternario con practica.pdf

20
SISTEMA TERNARIO EQUILIBRIO LÍQUIDO-LÍQUIDO EN UN SISTEMA DE TRES COMPONENTES Sergi Bussom, David López Escola Universitària d’Enginyeria Tècnica Industrial de Barcelona, EUETIB Carrer del Comte d'Urgell, 187, 08036 Barcelona Resumen En esta práctica estudiaremos la operación de extracción líquido-líquido, la cual consiste, en nuestro caso, en una separación en dos fases de un sistema de tres componentes. Este sistema esta constituido por un componente que es completamente miscible con los otros dos en estado líquido , a la vez que estos dos son parcialmente miscibles entre ellos. Veremos también el modo de representar las composiciones de las mezclas mediante un diagrama triangular el cual vendrá definido por la curva de solubilidad y las líneas de reparto, que se explicarán con más detalle. Además, se incluye una pequeña evaluación económica para determinar el coste total de esta experiéncia y una comparación de resultados de todos los grupos que realizaron dicha práctica. INTRODUCCIÓN Extracción líquido-líquido es la expresión utilizada para designar a la operación en la que una substancia disuelta en una fase líquida es transferida a otra fase también líquida. El disolvente debe ser insoluble o muy poco soluble en la disolución que se trata de extraer. Si el disolvente y la disolución fuesen completamente miscibles, no se podría transferir el soluto de la disolución original a la segunda fase líquida. El grado de solubilidad del disolvente en la disolución y el de la disolución y de sus componentes en el disolvente tienen gran importancia al seleccionar los disolventes y durante el proceso de extracción. Antecedentes La extracción líquido-líquido supone las mismas etapas básicas que la extracción líquido- sólido. 1. Mezcla o contacto íntimo entre el disolvente y la disolución a tratar, para que pueda tener lugar la transferencia del soluto de la disolución al disolvente.

Transcript of diagrama ternario con practica.pdf

Page 1: diagrama ternario con practica.pdf

SISTEMA TERNARIO

EQUILIBRIO LÍQUIDO-LÍQUIDO EN UN SISTEMA DE TRES COMPONENTES

Sergi Bussom, David López

Escola Universitària d’Enginyeria Tècnica Industrial de Barcelona, EUETIB

Carrer del Comte d'Urgell, 187, 08036 Barcelona

Resumen

En esta práctica estudiaremos la operación de extracción líquido-líquido, la cual consiste, en nuestro caso, en una separación en dos fases de un sistema de tres componentes.

Este sistema esta constituido por un componente que es completamente miscible con los otros dos en estado líquido , a la vez que estos dos son parcialmente miscibles entre ellos.

Veremos también el modo de representar las composiciones de las mezclas mediante un diagrama triangular el cual vendrá definido por la curva de solubilidad y las líneas de reparto, que se explicarán con más detalle.

Además, se incluye una pequeña evaluación económica para determinar el coste total de esta experiéncia y una comparación de resultados de todos los grupos que realizaron dicha práctica.

INTRODUCCIÓN

Extracción líquido-líquido es la expresión utilizada para designar a la operación en la que una substancia disuelta en una fase líquida es transferida a otra fase también líquida. El disolvente debe ser insoluble o muy poco soluble en la disolución que se trata de extraer. Si el disolvente y la disolución fuesen completamente miscibles, no se podría transferir el soluto de la disolución original a la segunda fase líquida. El grado de solubilidad del disolvente en la disolución y el de la disolución y de sus componentes en el disolvente tienen gran importancia al seleccionar los disolventes y durante el proceso de extracción.

Antecedentes

La extracción líquido-líquido supone las mismas etapas básicas que la extracción líquido-sólido.

1. Mezcla o contacto íntimo entre el disolvente y la disolución a tratar, para que pueda tener lugar la transferencia del soluto de la disolución al disolvente.

Page 2: diagrama ternario con practica.pdf

2. Separación entre la fase (disolución) y la fase (disolvente), ambas líquidas.

El proceso completo de extracción puede comprender, además, otras operaciones tales como la separación y la recuperación del disolvente de su mezcla con el soluto y del disolvente que haya quedado disuelto en la disolución tratada. La separación y la recuperación del disolvente puede tener más importancia como determinante de una buena operación de extracción, que el grado de extracción y de separación conseguido en las dos etapas básicas antes citadas, especialmente cuando se utilizan disolventes costosos o especiales. La separación y la recuperación de los disolventes puede realizarse según varios métodos, tales como la destilación, el simple calentamiento o enfriamiento para disminuir la solubilidad del soluto o del disolvente, etc.

Fundamento teórico :

El ácido acético y el agua son dos especies totalmente miscibles entre sí. Es decir, con independencia de las proporciones empleadas, el resultado de mezclar estos dos componentes es siempre una disolución homogénea. Lo mismo ocurre con el sistema formado por ácido acético y triclorometano ( cloroformo ) . Cualesquiera que sean las proporciones empleadas, estos dos componentes son totalmente miscibles y por tanto forman una disolución homogénea. La condición para que dos especies sean totalmente miscibles es que sus moléculas tengan naturalezas similares. Siendo así, el nuevo sistema formado por una disolución, en las que las moléculas de una especie están rodeadas por las de la otra, está afavorecido termodinámicamente frente a la permanencia de los dos sistemas iniciales por separado. El sistema formado por agua y triclorometano es totalmente diferente. Estos componentes son prácticamente inmiscibles, lo que quiere decir que cuando se mezclan no se disuelven el uno en el otro. La naturaleza miscroscópica de sus moléculas es muy distinta y se repelen.Como resultado, los dos líquidos se mantienen separados formando dos fases diferentes. Es decir, termodinámicamente resulta más estable mantener los dos sistemas por separado que construir un hipotético nuevo sistema en el que las moléculas de una especie estén rodeadas por las de la otra.

Supongamos que a una mezcla bifásica formada por agua y triclorometano se le añade un poco de ácido acético. Como el ácido acético es soluble en ambas especies, se disuelve en las dos fases. Éstas permanecen inmiscibles, sin embargo se ha dado un cambio cualitativo importante. Ahora las dos fases no están constituidas por componentes puros, sino que ambas son disoluciones de dos componentes que contienen uno en común, el ácido acético, en concentraciones muy pequeñas. Si continuamos añadiendo ácido acético, las fases se van haciendo cada vez más concentradas en este componente. A nivel molecular, en la fase inicialmente formada por triclorometano, cada vez existen más moléculas de esta especie rodeadas por las de ácido

ÁCIDO ACÉTICO

CLOROFORMO AGUA

Inmiscibles

Miscible con Miscible con

Page 3: diagrama ternario con practica.pdf

acético. Algo similar ocurre en la fase acuosa donde los iones acetato se distribuyen entre moléculas de agua. Alcanzada una concentración límite de ácido acético, el sistema sufre un cambio sustancial y pasa a ser bifásico, a estar constituido por una sola fase(figura 1). Este hecho se explica porque las moléculas de triclorometano y las de agua, se mantienen alejadas entre sí, separadas por una extensa región de iones acetato. El nuevo sistema constituye una configuración termodinámicamente más estable que la representada por ambas disoluciones por separado.

La cantidad de ácido acético necesaria para transformar el sistema bifásico en uno homogéneo depende de las proporciones iniciales de triclorometano y agua . Es decir, una mezcla bifásica que contiene inicialmente un 10% de triclorometano y un 90% de agua, requiere una cantidad de ácido acético diferente que una mezcla bifásica con 50% de triclorometano y 50% de agua.

Figura 2. Si se representa en un diagrama triangular de porcentaje en masa, las concentraciones de los tres componentes correspondientes, al instante en el que el sistema se transforma en una sola fase, se obtiene la curva de solubilidad (figura2). El área que queda por debajo de esta curva representa a todas las mezclas de estos tres componentes que dan lugar a dos fases. El área que queda por encima, representa por lo tanto, las proporciones que una vez mezcladas dan sistemas homogéneos con una sola fase. El diagrama triangular, constituye la representación más adecuada para sistemas ternarios como el descrito. Cada vértice representa el 100% en peso de un componente, mientras que las bases opuestas a éstos, representan proporciones del 0% de ese componente.

Sistema bifásico (tres componentes )

Sistema monofásico (tres componentes)

Figura1

Page 4: diagrama ternario con practica.pdf

Figura.3 En base a esta información y para familiarizarse con el uso del diagrama triangular de Stokes y Roozeboom, identifique cada punto representado en la figura 3, con las concentraciones cuye se muestran en la siguiente tabla.

Ácido acético cloroformo agua A 100% 0% 0% B 0% 0% 100% C 0% 100% 0% D 80% 0% 20% E 0% 50% 50% F 30% 70% 0% G 80% 10% 10% H 40% 30% 30% I 10% 70% 20% J 25% 20% 55%

Para obtener el triángulo esquematizado en la fig.4 , se trazan las paralelas a cada lado del triángulo, eligiendo la escala más conveniente como para que sin perder precisión en la representación de los datos, el diagrama resulte facilmente legible.

Figura 4

Page 5: diagrama ternario con practica.pdf

En relación con este tipo de representación se ha de tener en cuenta que : 1) Los vértices del triángulo corresponden a los componentes puros 2) Los puntos sobre el lado dan la composición del sistema binario de los componentes que

figuran en los vértices. 3) Los puntos dentro del triángulo representan estados en los que la proporción de los tres

componentes son las indicadas por la red de composición. 4) Los puntos que se encuentran sobre una recta pararela a un lado representan estados en

los que el contenido del componente del vértice opuesto es constante, y 5) Los puntos que se encuentran sobre una recta que pasa por uno de los vértices del

triángulo e intersecta al lado opuesto, corresponde a estados en los que la relación de los porcentajes molares de los componentes de los otros dos vértices es constante.

El diagrama tridimensional temperatura-composición para un sistema ternario, a una presión dada, se obtienen trazando por los vértices del triángulo de composición perpendiculares al plano del triángulo, sobre las que se representan las temperaturas del sistema. La secciones isotérmicas del prisma recto que se obtiene dan lugar a los triángulos de concentración a las diferentes temperaturas. En un sistema líquido-líquido pueden representarse los tres casos principales siguientes: 1) Dos de los líquidos son parcialmente miscibles ( como en el caso de nuestra

práctica): Si a 1 atm y a una temperatura dada los componentes líquidos A y B son completamente miscibles y también lo son el A y el C, pero el B y el C presentan miscibilidad parcial el diagrama de fases del sistema adopta la forma indicada en la siguiente figura.

Cuando a la temperatura T se mezclan los líquidos B y C se forman disoluciones conjugadas de composiciones b y c el lado BC del triángulo. Si se añade una cierta cantidad del líquido A , se distribuirá entre las dos fases líquida, de modo que se obtiene un sistema de dos fases con tres componentes en las que los porcentajes molares de cada componente viene dados por las coordenadas de los puntos b´ y c´, extremos de la línea de unión b´ c´. En general, las líneas de unión no serán paralelas al lado BC, sino que presentaran cierta pendiente que depende de la solubilidad relativa del componente A en la fase conjugada. Si A es más soluble en la fase rica en C, la línea de unión b´c´ posee una pendiente positiva. Cuando se añaden nuevas cantidades del componente A, aumenta su cantidad en las dos fases en equilibrio, a la vez que se incrementa la solubilidad mutua de los componentes B y C. Las composiciones de las fases conjugadas ( b´´, c´´), (b´´´,c´´´).. se aproximan cada vez mas entre sí, disminuyendo la longuitud de la línea de unión. En el punto K de las dos capas líquidas tiene la misma composición, de forma que las dos fases se confunden en una única fase.

Page 6: diagrama ternario con practica.pdf

El punto K, que representa el límite al que se aproximan las líneas de unión a medida que las dos fases aumentan su contenido en A, se conoce con el nombre de punto de pliege o punto crítico isotérmico y la curva bb´kc´c, que separa la zona de existencia de las dos fases conjugadas de la del sistema homogéneo de tres componentes, constituye la denominada curva binodal del sistema Puesto que la solubilidad depende de la temperatura, tanto el área limitada por la curva binodal como el punto de pliegue de la misma se modifican al cambiar la temperatura del sistema. El efecto de la temperatura sobre las curvas binodales se ponen de manifiesto si se considera las secciones isotérmicas en el diagrama tridimensional temperatura-composición del sistema. Si las líquidos B y C poseen una temperatura crítica superior de disolución, la forma del diagrama tridimensional es la representada en la figura.6, en la que se ha supuesto que el componente A es mas soluble en la fase rica en C que en la rica en B.

Figura.6 2) Dos pares de líquidos parcialmente miscibles: Cuando tanto los líquidos B y C como los A y B son parcialmente miscibles, cada par, a una temperatura dada, presentará su propia curva binodal, dando lugar a diagramas de concentración del tipo representado en la figura.7.

Figura.7

Page 7: diagrama ternario con practica.pdf

Si, como es frecuente, los dos sistemas binarios B-C y A-C presentan temperatura crítica superior de disolución, al descender la temperatura las áreas de misciblidad parcial de los dos pares aumentan y a una temperatura suficientemente baja, pueden unirse para formar una banda contínua en la que dos fase se encuentran en equilibrio fig.8

Figura.8 La línea bd la composición de una de las fases y la ac la composición de la muestra. Se encuentra que este mismo comportamiento lo pueden presentar el sistema líquido ternario en el que sólo un par de líquidos son parcialmente miscibles, a temperaturas suficientemente bajas, si el par posee temperatura crítica superior de disolución. En consecuencia, cuando se presenta una banda de miscibilidad parcial hay que acudir a los diagramas a temperaturas mas altas para dilucidar si se trata de uno u otro caso. 3) Los tres pares de líquidos son parcialmente miscibles. En el caso de que los tres pares de líquidos sean parcialmente miscibles entre sí, cada par presenta su propia curva binodal si la temperatura del sistema es lo suficientemente elevada como para impedir las intersecciones de las área bifásicas elevada de cada par. ( fig.9A). A temperatura bajas, las tres zonas bifásicas pueden solaparse dando lugar a diagramas del tipo representado en la fig.9B, en el que las zonas (1) corresponden a las de miscibilidad total de los tres componentes, las áreas señaladas como (2) a las zonas bifásicas del sistema y los puntos interiores del triángulo A´B´C´ constituyen la zona de existencia del sistema trifásico. Puesto que, a presión y temperatura constantes, el sistema ternario es invariante cuando coexisten tres fases en equilibrio, la composición del sistema en cualquier punto interior de la zona (3) es fija y vi ene dada por los puntos A´,B´, y C´. Dentro de esta área trifásica , la única variación posible es la de las cantidades relativas de cada una de las fases. Objectivos

Figura 9A figura 9B

Page 8: diagrama ternario con practica.pdf

OBJETIVOS :

La finalidad de esta práctica es determinar el diagrama de equilibrio a presión y temperatura constantes de un sistema de tres componentes, uno de los cuales (ácido acético) es completamente miscible en estado líquido con los otros dos(agua y cloroformo), pero estos dos son parciablemente miscibles entre ellos en estado líquido.

Para lograr este objetivo seguiremos los siguientes pasos:

1. Determinar la curva de solubilidad o curva binodal del sistema.

2. Determinar las rectas de reparto de dicho sistema.

3. Comparar los resultados y gráficas.

MÉTODO EXPERIMENTAL:

Determinación línea isoterma: Determinación de las líneas de reparto:

Mezclar los volumenes correspondientes de CHECl,HAc en erlenmeyer de 100 ml

Añadir gota a gota hasta conseguir un grado de turbidez ( anotar el volumen de agua )

Calcular los porcentajes de agua y acético.

Representar los puntos en el diagrama triangular.

Mezclar las cantidades correspondientes de CH3Cl,Hac y H2O en un emb udo de decantación.

Agitar durante 30 min y dejar reposar 20 min.

Agitar durante 30 min y dejar reposar 20 min.

Verter fase inferior en un erlenmeyer con tapón

Verter fase superior en un erlemeyer con tapón.

5 ml Valorar con NaOH 1M ( REPETIR LA OPERACIÓN

PARA LAS OTRAS MEZCLAS)

( OJO: para las dos otras mezclas coger 5 ml de la fase inferior y 2 ml de la superior , y para calcular la densidad de cada fase un picnómetro de 5 ml )

Preparación de la sosa 1M:

Pesar aprox. 20 g NaOH y disolver en 500 ml de agua

Introducir en botella oscura y dejar enfriar

Pesar aprox. 3 g de hidrógeno ftalato potásico

Disolver en un erlenmeyer 250 ml con 100ml agua + 3 gotas fenolftaleina

Valorar con la solución de NaOH

Page 9: diagrama ternario con practica.pdf

EVALUACIÓN ECONÓMICA :

PRODUCTO CANTIDAD PRECIO

Espátula 1 7,02

Matraz erlenmeyer 7 20,23

Balanza de precisión 1 1522,00

Embudo decantación 3 99,36

Frasco cilíndrico 1 10,91

Bureta graduada 1 12,47

Pipetas 5 21,68

Picnómetro para líquidos 1 17,37

Vidrio de reloj 1 0,99

Personal Aprox.20euros/h 60,00

Duración experiencia 4 horas Total= 240,00 euros

Reactivos:

NaOH 12,78euros/kg

Hidrógeno ftalato K 24,84euros/kg

Triclorometano 29,20euros/l

Ácido acético 5,11euros/l

Fenolftaleina 17,23euros/l

1712,03 euros

89,16 euros

Page 10: diagrama ternario con practica.pdf

Evaluación económica “ideal”:

A continuación se representa un pequeño informe económico de un grupo en concreto (T6). Los datos obtenidos son los más fiables y supuestamente más lógicos; por lo tanto, el coste para realizar esta experiéncia en un laboratorio seria el siguiente:

Nota:Los datos que se muestran posteriormente se han realizado sin tener en cuenta el precio de la balanza, la cual tiene un precio elevado y aumentaria demasiado el coste de la operación.

Precio total del material: 190.03 euros

Para las 7 mezclas se han gastado:

51,7 ml de Cloroformo x 1l/1000ml x 29,20euros/L = 1,51 euros Cloroformo

88,3 ml de Acético x 1l/1000ml x 5,11euros/L = 0,45 euros de Acético

Para la preparación de NaOH:

20 g NaOH x 1Kg/1000g x 12,78euros/Kg = 0,25euros de NaOH

2 x 3g Hidrogeno ftalato potásico x 1Kg/1000g x 24,84euros/Kg =

=0,149euros Hidrogeno ftalato potásico (2 valoraciones)

Nota: El coste de la fenolftaleina lo consideramos despreciable ya que se gastaron unas 6 gotas y seria complicado calcular su precio, a la vez que seria casi nulo. Lo mismo pasa con el agua, que no la tendremos en cuenta.

Para las 3 mezclas de cloroformo, acético y agua se gastaron:

54 ml Cloroformo 1,57 euros

49,5 ml Acético 0,25 euros

TOTAL COSTE EXPERIMENTO: 194,21 EUROS

RESULTADOS :

1.- DETERMINACIÓN DE LA LÍNEA ISOTERMA:

Tabla 1. Determinación de la masa de cada componente para cada mezcla.

mezcla vol.CH3Cl g CH3Cl vol. Hac g Hac vol.H2O g H2O 1 16,00 23,7312 4,00 4,1968 0,50 0,4991 2 13,00 19,2816 7,00 7,3444 1,20 1,19784 3 9,50 14,0904 10,50 11,0166 3,95 3,94289 4 6,50 9,6408 13,50 14,1642 6,40 6,38848 5 3,50 5,1912 16,50 17,3118 12,40 12,37768 6 2,00 2,9664 18,00 18,8856 22,00 21,9604 7 1,20 1,77984 18,80 19,72496 32,80 32,74096

Ejemplo de cálculo:

Page 11: diagrama ternario con practica.pdf

A partir de la densidad de cada componente es posible calcular su peso: Densidad H20 = 0.9982 g/cm3. Densidad CH3Cl = 1.4832 g/cm3. Densidad Hac = 1.0492 g/cm3. Para la mezcla 1 : 16 ml CH3Cl x 1.4832 g/ml = 23.7312 g CH3Cl. Tabla 2. Cálculo de los porcentajes en peso de cada componente de la mezcla.

mezcla g totales % Hac % CH3Cl %H2O 1 28,4271 14,76 1,76 83,48 2 27,82384 26,4 4,31 69,3 3 29,04989 37,92 13,57 48,5 4 30,19348 46,91 21,16 31,93 5 34,88068 49,63 35,49 14,88 6 43,8124 43,11 50,12 6,77 7 54,24576 36,36 60,36 3,28

Ejemplo del cálculo: Para la mezcla 1 : 23.7312 g CH3Cl+4.1968 g Hac+0.4991 g H2O = 28.4271 g totales. 23.7312 g CH3Cl x 100 / 28.4271 g totales = 83.48 % CH3Cl. 2.- DETERMINACIÓN DE LA NORMALIDAD DE LA SOSA: 3.0 g biftalato potásico x 1 mol/ 204.23 g = 0.015 moles de biftalato potásico. 0.015 moles de biftalato x 1 mol NaOh / 1 mol biftalato = 0.015 moles NaOh 0.015 moles NaOh / 0.0172 ml gastados de NaOh = 0.85 M Para la segunda valoración ( 3.1 g biftalato y 17.1 ml consumidos de NaOh) = 0.84 M Por lo tanto la molaridad media de la sosa es de 0.85. 3.-DETERMINACIÓN DE LOS PUNTOS CORREPONDIENTES A LA COMPOSICIÓN GLOBAL DEL SISTEMA. Tabla 3. Determinación de la masa de cada componente para cada mezcla.

mezcla vol.CH3Cl g CH3Cl vol. HAc g Hac vol.H2O g H2O 1 19,5 28,9224 10,5 11,0166 30 29,946 2 16,5 24,4728 22,5 23,607 21 20,9622 3 18 26,6976 16,5 17,3118 25,5 25,4541

Los cálculos són análogos a los de la Tabla1. Tabla 4.Determinación de los porcentajes en peso de cada componentes para cada mezcla.

mezcla g totales % Hac % H2O % CH3Cl 1 69,89 15,76 42,85 41,39 2 69,04 34,19 30,36 35,45 3 69,46 24,92 36,64 38,43

Page 12: diagrama ternario con practica.pdf

Los cálculos són análogos a los de la Tabla 2. En el diagrama triangular corresponden a los puntos S1-S2-S3.

4. RESULTADOS SOBRE LAS VALORACIONES DE CADA FASE : Tabla 5. Cálculo de las densidades y % Hac de cada fase.

mezclas fases vol.Naoh consumido peso pic+muestra 1 inferior 6,5 19,5 superior 23,2 17,3

2 inferior 19,2 18,6 superior 18,5 17,2

3 inferior 12,7 19,4 superior 14,1 17,2

Peso picnómetro vacio = 12 g Peso picnómetro + H2O = 17 g

mezclas fases densidad % Hac 1 inferior 1,5 4,42 superior 1,06 22,32

2 inferior 1,32 14,83 Superior 1,04 45,36

3 Inferior 1,48 8,75 Superior 1,04 34,57

Ejemplo de cálculo : Para la fase inferior: Densidad =(19.5-12)/(17-12) = 1.5 g/cm3 6.5 ml NaOh 0.85 moles NaOh 1 mol Hac 60 g Hac = 0.3315 g Hac 1000 ml NaOh 1 mol NaOh 1 mol Hac 5 ml fase inferior x 1.5 g/cm3 = 7.5 g (0.3315 g Hac / 7.5g fase valorados)*100 = 4.42% Hac presente en la fase inferior. NOTA : Con las fases superiores de las mezclas 2 y 3 se tiene que valorar 2ml.

Page 13: diagrama ternario con practica.pdf

5.-CÁLCULO DE LAS FRACCIONES MOLARES DE CADA COMPONENTE A CADA FASE:

Para cada grupo, buscamos en el diagrama obtenido el % de H20 correspondiente a partir de los puntos representados y la curva de solubilidad conociendo el % de ácido acético.

Por ejemplo, en nuestro caso tenemos un 4.42% de Hac en la fase inferior de la mezcla 1. Si nos vamos al diagrama vemos que corresponde a un 1% de H20. El % de cloroformo será:

%CHCl3 = 100-1-4,42=94,58%

Si cogemos como base de cálculo 100g:

4,42g Hac/(60g/mol) = 0.073 moles Hac

1g H20/(18g/mol) =0.055 moles H20

94.58g CHCl3 /(119,4g/mol) =0.792 moles CHCl3

Moles totales = 0.073+0.055+0.792 =0.921moles

Xa = moles a / moles totales.

Tabla 6. Resultados de las fracciones molares.

mezcla fase Xa H2O Xa Hac Xa CH3Cl

1 inferior 0,03 0,46 0,5 superior 0,91 0,08 0

2 inferior 0,05 0,24 0,7 superior 0,72 0,24 0,04

3 inferior 0,06 0,15 0,79 superior 0,85 0,14 0,01

REPRESENTACIÓN GRÁFICA :

Page 14: diagrama ternario con practica.pdf

CONCLUSIONES :

El ácido acético es más soluble en agua que en cloroformo “, llegamos a esta conclusión viendo la pendiente de las rectas de reparto en el diagrama triangular, y el elevado % de acético presente en la fase superior, la acuosa. Lo que se refiere a los diagramas ternarios de otros grupos hay una buena semejanza en cuanto a la curva de solubilidad, en cambio en las rectas de reparto la cosa cambia, debido a que la mayor parte de las valoraciones y medidas en la densidad no se hicieron por triplicado y estaban muy viradas, creando así un poco fiabilidad en los datos adquiridos. Comparando los dos grandes grupos de prácticas, se advierte claramente que los grupos T1-T2-T3-T4-T5-T6 son los representativos de la práctica por lo que se obtienen valores más o menos semejantes, en cambio los modificados T7-T8-T9 ( y cuando decimos modificados nos referimos al tiempo de agitación ( 15 min agitar– 15 reposar en vez de 30 que el guión de prácticas ) , no han sido decisivos , la mayor parte de los puntos adquiridos no se situan en el área de la curva ( punto de estudio ) , por lo tanto no son concluyentes. Dicha modificación se hizo para ver si con un tiempo de agitación menor, el ácido acético se repartía menos entre las dos fases , de lo cual cabria esperar un aumento en la curva de saturación , aunque experimentalmente no se aprecie ningún tipo de cambio. OPORTUNIDADES DE MEJORA : - Indispensable realizar la práctica en dos sesiones ( 6 horas ). - Agitar más tiempo para ver que tipo de comportamiento tiene la curva binodal. - Valorar más de 7 puntos en la determinación de la línea isoterma, para ver si la

línea realmente va de vértice a vértice. - Trabajar a distintas temperaturas para realizar un diagrama tridimensional. - Trabajar con distintos componentes , como por ejemplo : benceno, tolueno ,

acetona ... - Calcular la constante de repartimiento del compuesto y comparar con las

constantes tabuladas. - Calcular el intervalo de error en el grado de turbidez. BIBLIOGRAFIA : “ Operaciones básicas de la Ingeniería Química” G.G.Brown Ed.Marín. “Ingenieria Química” Tomo II, J.M.Coulson,J.F.Richardson, Ed.Reverté.

“Manual del Ingenieria Química”, Perry, Green, Ed.Mc Graw Hill.

INTERNET : www.panreac.es www.ecosur.net www.afora.com www.thales.cica.es www.udec.cl www.cipres.cec.uchiled/ncdolz

Page 15: diagrama ternario con practica.pdf

ANEXOS: 1) SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE. 2) PROGRAMA INFORMATICO : TERNPLOT- EXCEL SPREADSHEET. 3) ALICACIONES INDUSTRIALES 4) LISTA SELECCIONADA DE SISTEMAS TERNARIOS

ACIDO ACETICO

1. Identificación del producto

Nombre químico: Acido Acético Sinónimos: Acido etanoíco Nº CAS: 64-19-7 Fórmula: CH3COOH/C2H4O2

2. Propiedades físico-químicas

Aspecto y color: Líquido incoloro. Olor: Acre. Picante y penetrante. Presión de vapor: 1.6 KPa a 20º C Densidad relativa de vapor (aire=1): 2.07 Solubilidad en agua: Miscible. Punto de ebullición: 118º C Peso molecular: 60.1

3. Estabilidad y reactividad

La sustancia es moderadamente ácida. Reacciona violentamente con oxidantes tales como trióxido de cromo y permanganato potásico. Reacciona violentamente con bases fuertes. Ataca muchos metales formando gas combustible (hidrógeno). Condiciones que deben evitarse: Fuentes de ignición y calor. Materiales a evitar: Oxidantes , bases y metales. Productos de descomposición: Con metales se descompone formando gas combustible (hidrógeno). Polimerización: No aplicable.

4. Información toxicológica Efectos agudos Efectos crónicos

Contacto con la piel Enrojecimiento, dolor, graves quemaduras cutáneas.

Puede producir dermatitis.

Contacto con los ojos Dolor, enrojecimiento, visión borrosa, quemaduras profundas graves.

Page 16: diagrama ternario con practica.pdf

Inhalación

Dolor de garganta, tos, jadeo, dificultad respiratoria. Los síntomas de edema pulmonar se ponen en manifiesto pasadas algunas horas y se agravan con el esfuerzo físico. VIGILANCIA MÉDICA ESTRICTA.

Ingestión

Dolor de garganta, sensación de quemazón del tracto digestivo, dolor abdominal, vómitos, diarrea.

Límite en aire de lugar de trabajo (s/ Res. 444/91) CMP: 25 mg/m3 CMP- CPT: 37 mg/m3 Límite biológico (s/ Res. 444/91): No establecido. Límite NIOSH REL: TWA 10 ppm (25 mg/m3) ST 15 ppm (37 mg/m3) Límite OSHA PEL: TWA 10 ppm (25 mg/m3 Nivel guía para fuentes de agua de bebida humana (s/ Dto. 831/93): No establecido

5. Riesgos de incendio y explosión

Incendio: Inflamable. El calentamiento intenso puede producir aumento de la presión con riesgo de estallido. Explosión: Por encima de los 39º C pueden formarse mezclas vapor/ aire explosivas. Puntos de inflamación: 39º C Temperatura de autoignición: 427º C

6. Efectos ecotóxicos

S/ Ley 24-051 - Dto. 831/93 (Nación)

S/ Ley 11.720 - Dto. 806/97 (Bs.As.)

Residuo clasificado peligroso / especial

SI NO SI NO

S/ Dto. 831/93 (Nación) S/ Dto. 3395/96 (Bs.As.)

Límite en emisiones gaseosas

Nivel guía de emisión: No establecido. Nivel guía de calidad de aire: No establecido

Nivel guía de emisión: No establecido. Nivel guía de calidad de aire: 2.47 mg/m3 (período 8 horas).

S/ Res. 79179/90 (Nación) S/ Res. 287/90 (Bs.As.)

Límite en vertidos líquidos No establecido. No establecido.

7. Equipos de protección personal

Protección respiratoria: Sí Protección de manos: Sí Protección de ojos: Sí Protección del cuerpo: Sí Instalaciones de seguridad: Duchas de seguridad y lavaojos.

8. Manipuleo y almacenamiento

Condiciones de manipuleo: Evitar el calentamiento intenso. Esto puede producir aumento de la presión con riesgo de estallido. Evitar llama abierta. NO producir chispas, NO fumar. Por encima de 39º C; sistema cerrado, ventilación y equipo eléctrico a prueba de explosiones. No comer ni beber durante el trabajo. Condiciones de almacenamiento: Almacenar en lugar a prueba de incendio. Separado de oxidantes, bases. Mantener en lugar frío; mantener en una habitación bien ventilada. Separado de alimentos y piensos.

Page 17: diagrama ternario con practica.pdf

9. Medidas a tomar en caso de derrames y/o fugas

Precauciones personales: Protección personal completo, incluyendo equipo autónomo de respiración. Precauciones ambientales: Solo bajo la responsabilidad de un experto eliminar el residuo con abundante agua. Métodos de limpieza: Recoger el líquido procedente de una fuga en recipientes herméticos. Neutralizar con precaución el líquido derramado con carbonato sódico.

10. Medidas a tomar en caso de contacto con el producto - Primeros Auxilios

En general: EVITAR TODO TIPO DE CONTACTO. En todos los casos luego de aplicar los primeros auxilios, derivar al médico. Contacto con la piel: Quitar las ropas contaminadas, aclarar la piel con agua abundante o ducharse y solicitar asistencia médica. Contacto con los ojos: Enjuagar con agua abundante durante varios minutos (quitar las lentes de contacto si puede hacerse con facilidad), después consultar al médico. Inhalación: Aire limpio, reposo, posición de semiincorporado y someter a atención médica. Ingestión: Enjuagar la boca. NO provocar el vómito y someter a atención médica.

11. Medidas a tomar en caso de incendio y explosión

Medidas de extinción apropiadas : Pulverizar con agua, espuma resistente a alcohol o dióxido de carbono. Medidas de extinción inadecuadas: No corresponde. Productos de descomposición: Al quemarse genera gases tóxicos e inflamables. Equipos de protección personal especiales: Trajes aluminados de protección y equipo autónomo de respiración. Instrucciones especiales para combatir el fuego: Mantener frío los bidones y demás instalaciones rociando con agua.

12. Medidas a tomar para la di sposición final de residuos

Los restos de producto químico deberían eliminarse por incineración o mediante cualquier otro medio de acuerdo a la legislación local. No verter en ningún sistema de cloacas, sobre el piso o extensión de agua.

Fuentes bibliográficas

Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo- España. NIOSH última revisión 9 de Noviembre de 1999. INTI- NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards Guía de Respuesta a Emergencias con Materiales Peligrosos- Centro de Información Química para Emergencias. Año 2001. Res. 444/91 M.T.S.S. Ley 24.051- Dec. 831/93. (Nación). Ley 11.720- Dec. 806/97. (Bs. As.) Dec. 3395/96. (Bs. As.) Res. 79179/90. (Nación) Res. 287/90. (Bs. As.)

Page 18: diagrama ternario con practica.pdf

CLOROFORMO

1. Identificación del producto Nombre químico: Cloroformo

Sinónimos: Triclorometano/ Tricloruro de metano. Nº CAS: 67-66-3 Fórmula: CHCl3

2. Propiedades físico-químicas

Aspecto y color: Líquido incoloro. Olor: Etéreo. Presión de vapor: 21.2 kPa a 20ºC Densidad relativa de vapor (aire=1): 4.12 Solubilidad en agua: 0.8 g/100ml a 20ºC Punto de ebullición: 62ºC Peso molecular: 119.4

3. Estabilidad y reactividad

El vapor es más denso que el aire. En contacto con superficies calientes o con llamas esta sustancia se descompone formando humos tóxicos e irritantes (cloruro de hidrógeno, fosgeno , cloro). La sustancia se descompone lentamente bajo la influencia del aire y la luz. Reacciona violentamente con bases fuertes, oxidantes fuertes, algunos metales, tales como aluminio, litio, magnesio, potasio, sodio y acetona, originando peligro de incendio y explosión. Ataca al plástico, al caucho y los recubrimientos. Condiciones que deben evitarse: Superficies calientes o llamas. Materiales a evitar: Bases fuertes, oxidantes fuertes, aluminio, litio, potasio, sodio, acetona. Productos de descomposición: Humos y gases tóxicos e irritantes. (cloruro de hidrógeno, fosgeno y cloro). Polimerización: No aplicable.

4. Información toxicológica

Efectos agudos Efectos crónicos

Contacto con la piel PUEDE ABSORBERSE. Enrojecimiento, dolor.

Dermatitis.

Contacto con los ojos Irritante. Enrojecimiento, dolor.

No hay información disponible.

Inhalación Tos, somnolencia, dolor de cabeza, náuseas.

No hay información disponible.

Ingestión Dolor abdominal, vómitos, tos, somnolencia, dolor de cabeza, náuseas.

No hay información disponible.

Otros

Esta sustancia es posiblemente carcinógena para los seres humanos. El consumo de bebidas alcohólicas aumenta el efecto nocivo. Está indicado examen médico periódico dependiendo del grado de exposición. La sustancia puede causar efectos en el corazón, el hígado, el riñón y en el sistema nervioso central. El alerta por el olor es insuficiente.

Page 19: diagrama ternario con practica.pdf

Límite en aire de lugar de trabajo (s/ Res. 444/91)CMP: 50A2 mg/m3 (A2: Sustancias carcinógenas sospechosas para el hombre). Límite biológico (s/ Res. 444/91): No establecido. Límite NIOSH REL: Ca ST 2 ppm (9.78 mg/m3) {60 minutos} Sustancia carcinógena. Límite OSHA PEL: C 50 ppm (240 mg/m3) Nivel guía para fuentes de agua de bebida humana (s/ Dto. 831/93): 30 ug/l

5. Riesgos de incendio y explosión

Incendio: Es un producto no combustible. Se puede volver combustible por la adición de pequeñas cantidades de una sustancia inflamable o por el aumento del contenido de oxígeno en el aire. Explosión: No presenta riesgo de explosión salvo que entre en contacto con determinados productos. Ver materiales a evitar. Puntos de inflamación: No aplicable. Temperatura de autoignición: No aplicable.

6. Efectos ecotóxicos

S/ Ley 24-051 - Dto. 831/93 (Nación)

S/ Ley 11.720 - Dto. 806/97 (Bs.As.)

Residuo clasificado peligroso / especial

SI NO SI NO

S/ Dto. 831/93 (Nación) S/ Dto. 3395/96 (Bs.As.)

Límite en emisiones gaseosas

Nivel guía de emisión: No establecido. Nivel guía de calidad de aire: No establecido.

Nivel guía de emisión: No establecido. Nivel guía de calidad de aire: No establecido.

S/ Res. 79179/90 (Nación) S/ Res. 287/90 (Bs.As.)

Límite en vertidos líquidos No establecido. No establecido.

7. Equipos de protección personal

Protección respiratoria: Sí. Protección de manos: Sí. Protección de ojos: Sí. Protección del cuerpo: Sí, trajes de protección. Instalaciones de seguridad: Ducha y lavaojos de seguridad.

8. Manipuleo y almacenamiento

Condiciones de manipuleo: Elementos de protección personal. No comer, fumar, ni beber durante el trabajo. NO utilizar cerca del fuego, una superficie caliente mientras se trabaja en soldadura. Condiciones de almacenamiento: Separado de oxidantes fuertes, bases fuertes, acetonas, metales, alimentos y piensos. Ventilación a ras del suelo.

9. Medidas a tomar en caso de derrames y/o fugas

Precauciones personales: Equipo de protección completa incluyendo equipo autónomo de respiración. Precauciones ambientales: NO permitir que este producto químico se incorpore al ambiente. Esta sustancia puede ser peligrosa para el ambiente, debería prestarse atención especial al agua. Métodos de limpieza: Evacuar la zona de peligro. Consultar a un experto. Recoger, en la medida de lo posible, el líquido que se derrama y el ya derramado en recipientes herméticos, absorber el líquido inerte y trasladarlo a un lugar seguro.

Page 20: diagrama ternario con practica.pdf

10. Medidas a tomar en caso de contacto con el producto - Primeros Auxilios

En general: HIGIENE ESTRICTA. EVITAR LA EXPOSICIÓN DE ADOLESCENTES Y NIÑOS. En todos los casos luego de aplicar los primeros auxilios, derivar al médico. Contacto con la piel: Quitar las ropas contaminadas, aclarar la piel con agua abundante o ducharse y proporcionar asistencia médica. Contacto con los ojos: Enjuagar con agua abundante durante varios minutos (quitar las lentes de contacto si puede hacerse con facilidad) y proporcionar asistencia médica. Inhalación: Aire limpio, reposo, respiración artificial si estuviera indicada y proporcionar asistencia médica. Ingestión: Enjuagar la boca, dar a beber agua abundante reposo y proporcionar asistencia médica.

12. Medidas a tomar en caso de incendio y explosión

Medidas de extinción apropiadas : En caso de incendio en el entorno está permitidos todos los agentes extintores. Medidas de extinción inadecuadas: No corresponde. Productos de descomposición: Humos y gase tóxicos e irritantes. (cloruro de hidrógeno, fosgeno y cloro). Equipos de protección personal especiales: No corresponde Instrucciones especiales para combatir el fuego: Mantener los recipientes rociándolos con agua.

13. Medidas a tomar para la disposición final de residuos

Los restos de producto químico deberían eliminarse por incineración o mediante cualquier otro medio de acuerdo a la legislación local. El envase contaminado, debe tratarse como el propio residuo químico. No vereir en ningún sistema de cloacas, sobre el piso o extensión de agua.

Fuentes bibliográficas

Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo- España. NIOSH última revisión 9 de Noviembre de 1999. INTI- NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards Guia de Respuestas a Emergencias con Materiales Peligrosos. Centro de Información Química para Emergencias. Año 2001. Res. 444/91 M.T.S.S. Ley 24.051- Dec. 831/93. (Nación). Ley 11.720- Dec. 806/97. (Bs. As.) Dec. 3395/96. (Bs. As.) Res. 79179/90. (Nación) Res. 287/90. (Bs. As.)