UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE ING. QUÍMICA Y TEXTIL

LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA II – QU435 “A”PERIODO ACADÉMICO 2010 - I

“DIAGRAMA DE FASES DE UN SISTEMA BINARIO”

o Profesores:

Ing. CARDENAS MENDOZA, Teodardo Javier Ing. VIVAS CUELLAR, Magali Camila

o Integrantes:

CHÁVEZ BARBOZA, Jorge Luis MONTES SANOMAMANI, Nelson Beltrán ÑAUPARI BARZOLA, Marvin Andrew

Fecha de Entrega: 14/04/10

LIMA – PERÚ

1

INDICE

1. OBJETIVOS Pág. 3

2. FUNDAMENTO TEORICO Pág. 3

3. DATOS Pág. 6

3.1. DATOS EXPERIMENTALES Pág. 6

3.2. DATOS BIBLIOGRÁFICOS Pág. 6

4. TRATAMIENTO DE DATOS Pág. 7

5. DISCUSIÓN DE RESULTADOS Pág. 9

6. CONCLUSIONES Pág. 9

7. RECOMENDACIONES Pág. 9

8. BIBLIOGRAFÍA Pág. 102

DIAGRAMA DE FASES DE UN SISTEMA BINARIO

1. OBJETIVOS

o Aprender el comportamiento del sistema cloruro de potasio – agua.o Efectuar y analizar las curvas de calentamiento y enfriamiento del sistema KCl – H2O

(Temperatura vs. tiempo) a una determinada composición.o Realizar un diagrama de fases del sistema KCl – H2O (Temperatura vs. fracción molar (%)).

2. FUNDAMENTO TEÓRICO.

3. DATOS

a) Datos experimentales:

T (°C)t

(min)T(°C)

t(min)

22 0 -9.5 1720 1 -9.5 1817 2 -9.7 1914 3 -10 20

11.5 4 -10.5 218.5 5 -10.8 225.5 6 -11.2 233.5 7 -11.5 241.5 8 -12.3 25-0.5 9 -12.5 26-2 10 -13 27

-3.5 11 -13.2 28-5 12 -13.5 29

-6.5 13 -14 30-7.5 14 -14.2 31-8.5 15 -14.5 32-9 16 -14.5 33

Tabla 1. Datos para curva de enfriamiento

T (°C)t

(min)T(°C)

t(min)

-11.3 0 -9.2 5-11 1 -8.8 6

-10.5 2 -7 7-10 3 -4 8-10 4 -2 9

T (°C) Funde último -2 t 9

3

cristal (min)Tabla 2. Datos para curva de calentamiento

% Peso –KCl (s) 8 16 23 24Masa H2O (g) 10 10 10 10

Masa KCl (g) 0,8 1,62,3

2,4

T (°C) desaparece último cristal

-2 -2,5 15 19

Tabla 3. Datos para el diagrama de fases binario

b) Datos bibliográficos

MKCl = 74,5 g/mol (Bibliografía d)MH2O = 18g/mol (Bibliografía d)Temperatura eutéctica del sistema KCl – H2O: -10,7 ºC. (Bibliografía b)

4. TRATAMIENTO DE DATOS

o Procederemos hacer la curva de enfriamiento a partir de los datos de la Tabla 1.

0 5 10 15 20 25 30 35

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

tiempo (min)

Tem

pera

tura

(°C)

Figura 2. Curva de enfriamiento del KCl(ac)

o Se observa que la curva es constante en -9.5 °C por lo que sería el primer resultado de la temperatura eutéctica.

o Procedemos hacer el gráfico de la curva de calentamiento tomando los datos de la tabla 2.

4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

tiempo (min)

Tem

pera

tura

(°C)

Figura 3. Curva de calentamiento del KCl(ac)

o Es constante en -10 °C por lo que sería el segundo resultado de la temperatura eutéctica.

o Ahora graficamos el diagrama de fases del sistema binario KCl- H2O

7 17 27-7

-2

3

8

13

18

23f(x) = 4 x − 77

f(x) = − 0.0625 x − 1.5

XA %

Tem

pera

tura

(ºC)

Figura 4. Diagrama de fases del KCl – H2O

5

o Ahora igualamos las ecuaciones para hallar la concentración eutéctica en forma de XA% (porcentaje de fracción molar de KCl).

-0,0625x – 1,5 = 4x – 77

x= XA% = 18,58 %

o Reemplazando este resultado en cualquiera de la ecuación hallamos la temperatura eutéctica.

TEUTÉCTICA = -2,68 °C

o Presentamos los datos en la Tabla 4.

Temperatura Eutéctica por curva de enfriamiento

Temperatura Eutéctica por curva de calentamiento

Temperatura Eutéctica por diagrama de fases

-9.5 °C - 10°C -2,68 °CTabla 4. Temperaturas eutécticas experimentales y calculadas.

5. DISCUSIÓN DE RESULTADOS.

o La temperatura eutéctica teórica del sistema del experimento es -10,7 ºC. Calculando el error porcentual respecto a los datos de la Tabla 4:

%E.P (enfriamiento )=|−10,7+9,5−10,7 |x100=11,21%

%E.P (calentamiento )=|−10,7+10−10,7 |x 100=6,54 %

%E.P (diagrama de fases )=|−10,7+2 ,68−10,7 |x 100=74,95 %

6. CONCLUSIONES

o La temperatura eutéctica es invariable, ya que a una determinada temperatura (eutéctica) y composición del sistema interactúan las diferentes fases del diagrama.

7. RECOMENDACIONES

o Si se quiere que el sistema baje más de temperatura para tabular temperaturas más bajas se debe agregar más sal al hielo para que absorba calor y el termómetro llegue a temperaturas lo suficientemente bajas.

8. BIBLIOGRAFÍA

6

a) LEVINE, I. “Fisicoquímica”. Madrid – España. Editorial McGraw – Hill. 5° Edición. Vol. 1. 2004. Páginas: 442 – 453.

b) MARTINEZ, ANDRÉS, CHIRALT, FITO. “Termodinámica y cinética de sistemas alimento entorno”. Universidad Politécnica de Valencia. Valencia – España. Pág. 92.

c) http://cabierta.uchile.cl/revista/23/articulos/pdf/edu1.pdf

d) Enciclopedia Encarta 2009 Biblioteca Premium / Tabla periódica.

e) http://www.comosehace.cl/procesos/PaulinaCecci/complemento_Solidificacion.htm

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