Facultad de Qumica, U.N.A.M. Departamento de Fisicoqumica

elaborado en 2005-II, en el programa de estancias cortas para la asignatura prctica (1611) de EQUILIBRIO FISICO (anterior plan de estudios) por Q. ANA ISABEL CARRANCO PREZ y el estudiante de I.Q. Jimnez Hernndez Joel.

EQUILIBRIO ENTRE FASESCONSTRUCCIN DEL DIAGRAMA DE FASES DEL CICLOHEXANO.

Grupo: ______________ Equipo_______________ Fecha: ___________________Nombre(s): _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

I. OBJETIVO GENERALInterpretar el diagrama de fases de una sustancia pura, construido a partir de datos de presin y temperatura obtenidos a travs de diferentes mtodos.

II. OBJETIVOS PARTICULARESa. Comprender la informacin que proporcionan la regla de las fases de Gibbs y la ecuacin de Clausius-Clapeyron.b. Distinguir los equilibrios entre las diferentes fases (slido, lquido, vapor).c. Deducir las propiedades termodinmicas involucradas en la transicin de fases.

III. PROBLEMAConstruir el diagrama de fases del ciclohexano a partir de datos obtenidos en la literatura,experimentales y calculados.

A1. CUESTIONARIO PREVIO1. Expresar la regla de las fases de Gibbs. y explicar qu informacin proporciona en la construccin del diagrama de fases.2. Definir los conceptos de componente, fase y grado de libertad.3. Escribir las ecuaciones de Clapeyron y Clausius-Clapeyron, indicar el significado de los trminos que aparecen en ellas y explicar en qu casos de equilibrio de fases se aplica cada una.4. Explicar qu representa el punto triple en un diagrama de fases. Proporcionar dos ejemplos.5. Definir los trminos siguientes: temperatura de fusin, temperatura de ebullicin, temperatura crtica, presin crtica, entalpa de fusin, entalpa de vaporizacin.6. Investigar en la literatura los datos siguientes para el ciclohexano:

Temperatura de fusin normalK

Temperatura de ebullicin normalK

Temperatura crticaK

Presin crticaatm

HfJmol-1

HvJmol-1

Densidad del lquido

g mL-1

Densidad del slido

g mL-1

A2. PROPUESTA DEL DISEO EXPERIMENTALLlevar a cabo una discusin grupal, identificar las variables involucradas y plantear la hiptesis para proponer el diseo del experimento que pueda conducir a la resolucin del problema planteado (considerar que en el laboratorio se dispone del material indicado en el punto A3). Anotar la propuesta en el Cuadro 1.

Cuadro 1. Variables, hiptesis y propuesta del diseo de experimento.

A3. REACTIVOS Y MATERIALES

CiclohexanoSal de cocina en granoHieloPunto triple:1 Manmetro de mercurio1 Bomba de vaco con trampa1 Termmetro de mercurio de -1 a 101C1 Matraz bola 1 L con tapn trihoradado,2 trampas de vapor2 cubetas de plstico para introducir lastrampas de vapor3 Soporte universal con pinzamangueras de ltex1 Charola de plstico de 30cm x20 cm x15cmEquilibrio Lquido-vapor1 Sistema de destilacin fraccionada o simpleEquilibrio Slido- Lquido1 Tubo de ensaye de 12 x 150 mm (15 mL)1 termmetro digital de 10 a 100C1 vaso unicel.

A4. METODOLOGA EMPLEADADescribir detalladamente en el cuadro 2 la metodologa empleada despus de haber realizado el experimento.

Cuadro 2. Metodologa empleada.

A5. DATOS, CLCULOS Y RESULTADOS1. Completar la tabla 1 con los datos experimentales, reportados y calculados.

2. Algoritmo del clculoa. Calcular la temperatura (T2) en un punto de equilibrio L-V cercano a la temperatura de ebullicin normal.

b. Calcular la temperatura (T2) en un punto de equilibrio L-V cercano a la temperatura de ebullicin obtenida a la presin atmosfrica del lugar de trabajo.

c. Calcular una temperatura (T2) en un punto de equilibrio S-V.

d. Calcular la entalpa de vaporizacin.

TABLA 1. Datos experimentales, reportados y calculados, para las diferentes transiciones de fase.

EquilibrioProcesoP(mmHg)T/ (C)T/ (K)

DatosexperimentalesS-LPunto defusin

L-VPunto deebullicin

S-L-VPunto triple

DatostericosS-L(Hf = 2662.6 Jmol-1)Punto defusin normal

L-V(Hv = 33 001.3 Jmol-1)Punto deebullicinnormal

Condicionescrticas

Datos calculadosL-V(Hv = 31 341.53J mol-1)

Evaporacin

S-V(Hsub = 35 363.9J mol-1)

Sublimacin

TABLA 2. Ordenar los datos de la tabla 1 en orden decreciente de presin.

L-VS-LS-VT(K)P(mmHg)T(K)P(mmHg)T(K)P(mmHg)

A6. ELABORACIN DE GRFICOS1. Trazar el diagrama de fases presin (mmHg) en funcin de temperatura (K) para el Ciclohexano con los datos registrados en la tabla 2.

A7. ANLISIS DE RESULTADOS1. Calcular el nmero de grados de libertad en el diagrama de fases del ciclohexano indicados en la tabla 3 y explicar su significado.

TABLA 3. Grados de libertad calculados para distintas regiones del diagrama de fases del ciclohexano.

Fases (F)Grado de libertad (L)Significado

rea

Sobre la lnea

Punto triple

A8. CONCLUSIONES

A9. MANEJO DE RESIDUOS.

A10. BIBLIOGRAFACastellan, G. (1987). Fisicoqumica. 2 Edicin, Addison-Wesley Iberoamericana, USA.Laidler, K. (1997). Fisicoqumica. CECSA, Mxico.UAM (2006). Fundamentos de termodinmica. Obtenido el 18 de agosto de 2006 en:http://joule.qfa.uam.es/beta-2.0/temario/tema5/tema5.php.Riddick, J., Bunger, W., Sakano, T. (1970). Organic Solvents. Physical Propeties and Methods of Purification. Vol. II Techniques of Chemistry. 4a. edicin, Ed. John Wiley and Sons, New York.The Merck Index (1996). S. Budavary (ed.). Twelfth edition, Merck and Co., Inc. Whtehouse Station, New York.

Laboratorio de Equilibrio y CinticaAgosto de 2008Minerva Tllez O., Ramiro Domnguez D., Claudia Valverde L.