Equilibrio lquido-vapor de mezclas binarias

=liquido gasi i

Caracters8cas de las disoluciones ideales: Estructuralmente soluto y disolvente son muy similares Cada componente de la disolucin ejerce una presin de vapor que es proporcional a su fraccin molar en el lquido y a la presin de vapor del componente puro (a T)

=i i iP X PLey de Raoult

Consideraciones sobre la mezcla:

Fase gas: Gases ideales Fase lquida: disolucin ideal.

i i iP X P=

00lni

i iPRTP

= +

Potencial qumico de un gas en una mezcla de gases

Si Xi=1 * 0 *( ) ( ) ln= +i i il g RT P *( ) ( ) lni i il l RT X = +

0 *ln lnl gi i i i iRT P RT X = = + +

El potencial qumico de cada componente en la disolucin ideal en fase lquida

Cuando se produce una disolucin ideal a (T,P)

* = mezcla i i i iG n n

Si suponemos que formamos 1 mol de mezcla =i in X

ln 0mezcla i iG RT X X =

Diagrama de fases de una disolucin ideal: Relaciones presin-composicin

En una disolucin ideal ambos componentes siguen la ley de Raoult

( ) ( )* * * * *1 2 1 1 2 1 2 1 2 11= + = + = + P P P P X P X P P P X

Suponiendo comportamiento ideal del gas

1 1=P y P

( )*

1 1 11 * * *

2 1 2 1

= =+

P P XyP P P P X

*1 1= X P

La relacin entre la P total y la fraccin molar en la fase gas (y1) vendr dado por ( )

* *1 2

* * *1 1 2 1

P PPP P P y

=

Mientras que la relacin entre la P total y la fraccin molar en la fase lquida (X1) vendr dada por

( )* * *2 1 2 1P P P P X= +

El conocimiento de la P del sistema en funcin de las fracciones molares del lquido y el gas permite dibujar el diagrama de la presin frente a la composicin de ambos a T constante

11 *

1

=y PXP

Como ( )* * *1 2 2 1 2 1= + = + P P P P P P Xy

Diagrama de fases de una disolucin ideal: Relaciones presin-composicin

A solo lquido P

B equilibrio lquido-gas

composicin Lquido L composicin del gas V

C

C solo gas

Lnea de vaporizacin

Lnea de condensacin

El vapor se enriquece en el componente ms voltil

* *2 1>P P 2 2>y x

Diagrama de fases de una disolucin ideal: Relaciones presin-composicin

La lnea de vaporizacin no es una recta

La curvatura de la lnea de condensacin est invertida respecto al diagrama de fase isotrmico, si P2* > P1*, TV2* < TV1*

C

Diagrama de fases de una disolucin ideal: Relaciones temperatura -composicin

1T2T

3T4T

Des8lacin

Desviaciones positivas Desviaciones negativas

Interacciones intermoleculares < que interacciones en el lquido puro

ideali iP P> 1i >

Interacciones intermoleculares > que Interacciones en lquido puro

ideali iP P< 1i