UNIVERSIDAD DE SONORA.

Departamento de Ingeniería Química.

Práctica numero 13: Líneas de operación de un sistema

ternario

Alumno:

Israel Valenzuela Rodriguez

Profesora:

María Teresa Certucha

Práctica 13

Líneas de operación de un sistema ternarioObjetivo Determinarlas líneas de operación de un sistema compuesto por agua, ácido acético y un líquido orgánico que puede ser: tolueno, benceno, tricloroetileno, o cloroformo.

Introducción. Considere un sistema de tres líquidos del cual se conoce la curva de solubilidad Si se mezclan A y B en ausencia de C, el sistema obtenido se separará en dos fases cuyas composiciones se podrán leer en el segmento AB del triángulo. Si ahora se agrega algo de C al sistema (se obtendrá un sistema de composición global X), como es completamente miscible con A y B, se distribuirá en las dos capas que formaran ahora soluciones ternarias. Las composiciones de estas soluciones estarán dadas por los puntos a’ y b’ mostrados en el siguiente diagrama. El punto a’ y b’ en el diagrama de triángulo equilátero describen una línea que toca al punto X, la cual describe las composiciones de las fases en que X se separa, a esta línea se le llama línea de operación.

Figura. 1 Líneas de operación

Nota: Utilice este diagrama para graficar la curva de solubilidad obtenida en la práctica 10 y las curvas de operación determinadas en esta práctica.

Asigne:Vértice A para el AGUA, Vértice B para el líquido orgánico, Vértice C para el ácido acético

Materiales

1 embudo de separación de 125 ml1 pipeta volumétrica de 25 ml (disponible en el laboratorio)

Curva de solubilidad

Líneas de operación

a’b’

X

2 matraz erlenmeyer de 125 ml2 pipetas volumétricas de 2 ml2 pipetas volumétricas de 10 ml1 bureta de 25 ml1 soporte universal1 pinza para bureta

SustanciasAguaÁcido acéticoLíquido orgánico (disponible en el laboratorio)Solución de hidróxido de sodio 0.5 o 0.1 MFenolftaleína

Procedimiento: Determinación de la línea de operación

1. Colocar 25 mL de agua y 25 ml de líquido orgánico en un embudo de separación de 125 mL.

2. Agregar 3mL de ácido acético y agitar intensamente.

3. Mientras se separan las fases, calcular la composición porcentual en masa del sistema y marcar el punto correspondiente en el diagrama.

4. Cuando se separen las dos fases transferir 2 ml de cada una de ellas a un matraz erlenmeyer de 125 ml previamente pesado.

5. Añadir al matraz elenemeyer 20 ml de agua y titular con NaOH, usando fenolftaleína como indicador

6. Calcular el porcentaje en masa de ácido acético de las muestras extraídas, marcar los puntos correspondientes en el diagrama y trazar la línea de unión (estos dos puntos deben estar alineados con el punto correspondiente a la composición global del sistema)

7. Agregar 6mL de ácido acético al embudo de separación, agitar intensamente y calcular la nueva composición del sistema teniendo en cuenta las masas de las muestras extraídas y la composición de las mismas. Marcar el punto correspondiente en el diagrama.

8. Cuando se separen las dos fases transferir 2 ml de cada una de ellas a un matraz Erlenmeyer de 125 ml previamente pesado.

9. Añadir al matraz Erlenmeyer 20 ml de agua y titular con NaOH, usando fenolftaleína como indicador.

10. Calcular el porcentaje en masa de ácido acético de las muestras extraídas, marcar los puntos correspondientes en el diagrama y trazar la línea de unión (estos dos puntos deben estar alineados con el punto correspondiente a la composición global del sistema) esta será la segunda línea de unión

11. Agregar9 mL de ácido acético al embudo de separación, agitar intensamente y calcular la nueva composición del sistema teniendo en cuenta las masas de las

12. Calcular el porcentaje en masa de ácido acético de las muestras extraídas, marcar los puntos correspondientes en el diagrama y trazar la línea de unión (estos dos puntos deben estar alineados con el punto correspondiente a la composición global del sistema) esta será la tercera línea de unión

Resultados de la práctica:

Datos de los matraces en cada experimento:

experimento Matraz (1) Matraz(2)1 93.75 gramos 92.14 gramos2 93.4 gramos 95.1 gramos3 143.8 gramos 115.6 gramos

Densidades de reactivos:

ρ agua: 1 gr/cm3

ρ ácido acético: 1.049 gr/cm3

ρ benceno: 0.8786 g/cm3

ρ NaOH: 2.1 g/cm3

Datos experimentales:

Experimento 1 Mililitros requeridos para la titulación

Matraz 1 con liquido orgánico 1.7 mililitrosMatraz 2 con liquido inorgánico --------- (no cambia)Experimento 2 Mililitros requeridos para la

titulación

Matraz 1 con liquido orgánico 4.5 mililitrosMatraz 2 con liquido inorgánico --------- (no cambia))Experimento 3 Mililitros requeridos para la

titulaciónMatraz 1 con liquido orgánico 7.3 mililitrosMatraz 2 con liquido inorgánico --------- (no cambia)

En base a los datos obtenidos con el análisis de las muestras anotamos la de composición porcentual en masa del sistema y marcamos el punto correspondiente en el diagrama.

Donde A B C son las composiciones porcentuales del agua , benceno y ácido acético respectivamente.

Ahora para marcar las líneas de operación ya que tenemos en el triángulo trifásico la línea de solubilidad y los tres puntos de concentración; es necesario conocer las concentraciones de agua benceno y ácido acético con las siguientes concentraciones

Manteniendo constante el valor del agua (20 mililitros) y variando el valor del benceno

( 3, 6,9 mililitros respectivamente para los experimentos 1 , 2 , 3 )

Sin tomar en cuenta el ácido acético dando como resultado la siguiente grafica:

De esta manera concluimos que las concentración es que están dadas en fracción peso son representadas por una curva de solubilidad y se manejan dentro de la líneas de operación donde estas son miscibles entre si a dichas concentraciones pero no en el punto trifásico (el cual esta marcado con un punto de diferente color).

También en este diagrama podemos observar que el agua se tiene mayor afinidad por el gua el benceno que el acido acético ; ya que la curva de solubilidad se acerca más al benceno en bajas concentraciones que el acido acético y viceversa, ya que en al tas concentración es el acido acético si es soluble y el benceno es poco soluble.

Conclusiones:

El agua se tiene mayor afinidad por el gua el benceno que el acido acético ; ya que la curva de solubilidad se acerca más al benceno en bajas concentraciones que el acido acético y viceversa, ya que en al tas concentración es el acido acético si es soluble y el benceno es poco soluble.

Las líneas de operación se determinan en base a la concentración de agua como una constante y la concentración de la sustancia mas hidrofilica (en este caso es el benceno) lo cual no indica una aproximación de la gráfica de cómo debe de ser pero siempre manteniéndose en un rango de solubilidad.