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SolucionesMas de un componente volátil; la solución ideal
diluida
Considérese una solución compuesta de varias sustancias volátiles en un recipiente evacuado inicialmente
p p p p
Estas presiones parciales son mesurables como lo son las fracciones mol en equilibrio x1,…xi,… si uno de los componentes xi se encuentran en una cantidad relativamente grande
1 2 ip p p p
oi i ip x p
SolucionesMas de un componente volátil; la solución ideal
diluida
Esta ecuación es la ley de Raoult y rige experimentalmente para cualquier solución a
oi i ip x p
experimentalmente para cualquier solución a medida que xi se aproxima a la unidad, con independencia del componente presente en exceso.
Cuando una solución está diluida con relación a todos sus componentes menos al disolvente, éste siempre obedece la ley de Raoult
SolucionesMas de un componente volátil; la solución ideal
diluida
Por tanto, la solución ideal se define estableciendo que cada componente debe obedecer la ley de Raoult, en todo el intervalo de composición.
La solución ideal tiene otras propiedades importantes:La solución ideal tiene otras propiedades importantes:• El calor de mezclado de los componentes puros al formar
la solución es cero DHMez=0• El volumen de mezclado es cero DVMez=0
Estas propiedades se observan como un comportamiento límite en todas las soluciones reales
Potencial Químico en soluciones ideales
Consideraremos una solución ideal en equilibrio con su vapor a una T = cte. Para cada componente, la condición de equilibrio si el vapor es ideal:si el vapor es ideal:
Esto es el potencial químico de cada uno de los componentes de la solución.
( )
( , ) lni i
i i i
vap
T p RT x
Soluciones Binarias
Soluciones BinariasSe estudiaran las consecuencias de la ley de Raoult en las soluciones binarias en las cuales ambos componentes son volátiles
1 2 1o
x x
p x p
1 1 1
2 2 2 1 2
1 2 1 1 1 2
2 1 2 1
(1 )
Si la presion total sobre la solucion es , entonces:
(1 )
( )
o
o o
o o
o o o
p x p
p x p x p
p
p p p x p x p
p p p p x
Soluciones Binarias
Para el líquido: 2 1 2 1( )o o op p p p x
Soluciones BinariasPara el vapor: 1
1 1 1 2 1 2 1
1 11
2 1 2 1
( )
( )
o o o o
o
o o o
py
p
empleando p x p y p p p p x
x py
p p p x
2 1 2 1
1
1 21
1 2 1 1
2 1 2 1
1 2
1 2 1 1
( )
Resolviendo para x
( )
Empleando este valor en ( )
( )
o
o o o
o o o
o o
o o o
p p p x
y px
p p p y
p p p p x
p pp
p p p y
Soluciones Binarias
Para la fracción de vapor:
1 2
1 2 1 1( )
o o
o o o
p pp
p p p y
En forma simétrica
1 2 1 1( )p p p y
1 2
1 2
1o o
y y
p p p
Soluciones Binarias
Regla de la Palanca
Regla de la Palanca
1 1 1
;
Balance de Materia
F L V L F V
Fz Lx Vy
1 1 1
1 1 1
1 1
1 1
( )
; ;
Fz F V x Vy
z xV
F y x
V la L av V la
F F lv L avlv
PROBLEMA
Los líquidos A y B forman una solución ideal. A 80 °C las presiones de vapor de los componentes son 100 y 600 torr, respectivamente.
a. Grafique la presión vs fracción molar en la fase a. Grafique la presión vs fracción molar en la fase líquida (x) y fase vapor (y).
b. Una solución contiene un 40 % de B se coloca en un recipiente evacuado de tamaño tal que a 80 °C un tercio del líquido se evapora. Calcular xB y yB
finales.
Cambios de estado cuando la reducción de la Presión es Isotérmica
Punto de Burbuja
Punto de RocíoPunto de Rocío
Diagrama de T vs X
Punto de Rocío
Punto de Burbuja
Punto de Rocío
Cambios de estado con aumento de Temperatura, a P cte.
Destilación Fraccionada
Azeótropo
Carácteristicas del Azeótropo
1. En el azeótropo el líquido y el vapor tienen la misma composición
2. Un líquido con la composición del 2. Un líquido con la composición del azeótropo hierve a T y P ctes, como si fuera un componente puro.
3. Se localiza siempre en el punto máximo o mínimo en un diagrama P-x o T-x
4. En un diagrama P-x o T-x, el punto máximo o mínimo siempre corresponde a un azeótropo
Carácteristicas del Azeótropo
un azeótropo
5. En el azeótropo se juntan las líneas de líquido y vapor saturados o de puntos de burbuja y rocío
Azeótropo
Azeótropo
Diagramas P-X y T-X
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