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INTRODUCCIÓN

En la industria farmacéutica se emplean diferentes mezclas de sustancia líquidas miscibles, ya sea

para preparar un medicando o para extraer un principio activo de las materias primas. Debido a esto

es necesario conocer el comportamiento de esas mezclas, tanto en forma física como química, al

ser sometida a condiciones de elevación de temperatura o cambios de presión externas.

Cuando se tienen mezclas de líquidos que son miscibles entre sí, al someterlas a calentamiento y

alcanzar la temperatura de ebullición de la mezcla, el vapor saturado de la misma contendrá una

cantidad proporcional de cada uno de los componentes de acuerdo a la temperatura que se tenga.

Sin embargo puede existir algún componente que no esté presente en el vapor debido a que dicha

temperatura está por debajo de su temperatura de ebullición, este hecho es utilizado para separar

una mezcla en sus componentes. Para poder realizar la separación, es necesario conocer bien la

composición de la mezcla y aplicar las leyes correspondientes.

Ley de Raoult.

Para disoluciones extremadamente diluidas, la presión parcial del disolvente en función de la

composición es:

PRÁCTICA NO. 2:

EQUILIBRIO LIQUIDO-VAPOR EN SISTEMAS LIQUIDOS BINARIOS

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Son pocas las mezclas de líquidos que cumplen con esta ley a concentraciones arbitrarias (desde 0

a 1 de fracción mol) y a dichas mezclas se les llama disoluciones ideales. Sin embargo, al aumentar

la temperatura y cuando la presión del vapor saturado de la disolución es muy grande, la ecuación

de la ley de Raoult se torna inexacta debido al aumento de las desviaciones del vapor de las leyes

de los gases ideales, estas desviaciones pueden ser positivas ó negativas y para su estudio se

considera la fugacidad de las sustancias en lugar de la presión.

A las disoluciones que cumplen la ecuación anterior se les llama disoluciones ideales

perfectas.

La composición de una disolución ideal y el vapor saturado de la misma, son diferentes, es decir x ≠

xv, donde xv es la fracción molar del componente en la fase de vapor saturado y x es la fracción mol

del mismo componente en la fase líquida. La relación de ambas composiciones es:

Para una mejor identificación de las fracciones mol en cada fase xy=y, lo que evita la confusión de

ambas fracciones.

El potencial químico de las disoluciones binarias en equilibrio con su vapor a una temperatura dada,

será:

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Para una disolución ideal:

Por lo tanto, la energía libre, la entropía y la entalpía para una mezcla binaria ideal serán:

OBJETIVO

1. Determinar el equilibrio entre el líquido y el vapor en sistemas líquidos binarios.

2. Describir el comportamiento del equilibrio de los sistemas líquidos binarios por medio de

diagramas de equilibrio.

LUGAR

Laboratorio

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SEMANA DE EJECUCIÓN

Cuarta semana.

MATERIAL Y EQUIPO

DESARROLLO DE LA PRÁCTICAPreparar las siguientes disoluciones (el volumen total debe ser de 20 mL):

Nota: es recomendable que cada equipo de alumnos, realice la determinación de una serie dedisoluciones ya que el procedimiento es el mismo, sin embargo el reporte de la práctica es delos tres sistemas.

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Medir el índice de refracción del contenido de cada matraz, así como las densidades de los líquidos

puros (se pueden utilizar los valores reportados en la literatura). La densidad y el índice de refracción

se determinan de acuerdo al procedimiento seguido en la práctica N° 1. Determinar la temperatura

a la que se hace la determinación.

Determinar el punto de ebullición de cada una de las disoluciones, de acuerdo con el siguiente

procedimiento:

1. Armar el aparato de destilación de acuerdo con las instrucciones del profesor (Figura 1).

2. Introducir el contenido del primer matraz en el matraz bola de calentamiento, el bulbo del

termómetro deberá estar sumergido en el líquido, tapar y asegurarse de que no existan

fugas.

3. Calentar el matraz lentamente, al alcanzar la temperatura de ebullición, se registra la

temperatura cuando condense la primera gota, en un tubo de ensayo se reciben 10 a 15

gotas del condensado y se registra la temperatura al caer la última, inmediatamente se tapa

el tubo y se coloca en un recipiente con agua fría.

4. Se suspende el calentamiento y el residuo se transfiere al matraz original.

5. Se repite la secuencia anterior para todas las disoluciones, no es necesario lavar el material

de vidrio después de la determinación de la temperatura de ebullición, se puede dejar que

se evapore el líquido adherido a la pared de matraz antes de agregar otra disolución.

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6. Se determina el índice de refracción tanto del líquido condensado como del líquido residual.

Es necesario que la temperatura de los líquidos sea la misma que la temperatura del punto

2, registrarlos.

EVALUACIÓN Y RESULTADOS

Nota: Los resultados de los índices de refracción, temperaturas de ebullición se registran enlas tablas respectivas.

TRATAMIENTO DE LOS DATOS EXPERIMENTALES.

1.- Determinar la fracción mol de cada componente de una mezcla. Para esto se determino la

densidad y el volumen de los líquidos puros.

2. Construir la gráfica de la curva de calibración empleando los datos de índice de refracción y la

fracción mol de uno de los componentes de la disolución.

3.- Interpolar los índices de refracción de cada líquido (condensado y residual) en la curva de

calibración, para determinar la composición en fracción mol de las mezclas.

4. Construir la gráfica de composición de las disoluciones residuales en fracción mol contra la

temperatura media del punto de ebullición (se promedian las temperatura de ebullición).

5. Construir la gráfica de composición en el vapor (líquido condensado) en fracción mol contra la

temperatura media de ebullición (se promedian las temperatura de ebullición).

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Nota: es conveniente que las dos gráficas (líquido residual y vapor condensado) se realicen en la

misma hoja.

6. Construir la gráfica de composición del líquido contra la composición del vapor.

7. La secuencia anterior se realiza para cada uno de los tres sistemas binarios de la práctica.

Análisis de los Resultados:

1. Definir la ley de Raoult, indicando sus limitaciones.

2. Efectuar la deducción matemática de la fracción molar para dos sustancias en el vapor saturado

de su disolución.

3. Definir el concepto de presión de vapor.

4. Investigar en la bibliografía las propiedades físicas del tolueno, benceno, acetona y del etanol.

5. Investigar a que se le llama destilación.

6. Elaborar un diagrama de flujo con la secuencia experimental a seguir.

REFERENCIAS

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