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Absorcion de Gases[1]
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http://www.inchem.hanyang.ac.kr/lab/mtl/paper/10.pdf
I.-OBJETIVOS
1.1- OBJETIVO GENERAL
Analizar y comprender la operación de la absorción.
1.2- OBJETIVOS ESPECIFICOS
Determinar el gasto de HCl, en la titulación de los diferentes matraces.
Se determinará comprobar la capacidad de absorción del agua para el amoniaco.
Determinar las fracciones molares y las presiones parciales de los recipientes que
han sido absorbidos por el amoniaco, agua y el aire.
TERMODINÁMICA DE LOS PROCESOS QUÍMICOS II
II.- INTRODUCCION
La absorción es una operación unitaria de transferencia de materia que consiste en poner un gas
en contacto con un liquido para que este disuelva determinados componentes del gas , que
queda libre de los mismos.
La absorción puede ser física o química, según el gas que se disuelva en el líquido absorbente o
reaccione con él dando un nuevo compuesto químico.
La desorción es la operación contraria a la absorción es la operación unitaria contraria en la cual
un gas disuelto en un líquido es arrastrado por un gas inerte siendo eliminado del líquido.
Cuando un gas absorbido en un líquido se separa de aquel por medio de otro gas (no soluble en
el líquido), la operación se denomina absorción o stripping, siendo opuesta a la absorción en
cuanto a que representa transporte de materia desde la fase líquida a la gaseosa.
Dado que los efectos térmicos que acompaña a la absorción o a la deserción suelen ser muy
pequeños, supondremos que estas operaciones se verifican isotermicamente.
ABSORCIÓN DE GASES 2
TERMODINÁMICA DE LOS PROCESOS QUÍMICOS II
III.- RESUMEN
Cuando ponemos en contacto un gas con un liquido en el que es soluble, las moléculas del gas
pasan al líquido en el que es soluble, las moléculas del gas pasan al líquido formando una
disolución con aquel, y al mismo tiempo las moléculas disueltas en el líquido tienden a volver a
la fase gaseosa, estableciéndose un equilibrio dinámico entre las moléculas del gas que pasan a
la disolución y las que retornan a la fase gaseosa. En nuestro caso al poner las dos fases en
contacto pasará amoniaco a la fase líquida, aumentando así la concentración del amoniaco en el
agua hasta que la presión de vapor del amoniaco disuelto sea igual a la presión parcial del
amoniaco en la fase gaseosa, alcanzándose las condiciones de equilibrio entre fases. Es evidente
que la concentración máxima del soluto (amoniaco) en la fase líquida es la de equilibrio
correspondiente a las condiciones de operación.
Se armó el equipo para a experimentación con los respectivos materiales, destacando el uso de
nuestros matraces kitasato poniendo tres de ellos en contacto por donde pasaba el gas de uno al
otro llamando a este montaje “armado en cascada” para obtener las disoluciones.
Las fracciones molares que se obtuvieron son los siguientes:
RECIPIENTE FRACCIONES MOLARES Xi
M. kitasato 1 5.89x10-8
M. kitasato 2 7.51x10-8
M. kitasato 3 8.08 x10-9
Vaso 4 6.81x10-8
ABSORCIÓN DE GASES 3
TERMODINÁMICA DE LOS PROCESOS QUÍMICOS II
IV.- MARCO TEORICO
ABSORCION DE GASES
SOLUBILIDAD
La solubilidad es una medida de la capacidad de una determinada sustancia para disolverse en
un líquido. Puede expresarse en moles por litro, en gramos por litro, o en porcentaje de soluto;
en algunas condiciones se puede sobrepasarla, denominándose solución sobresaturada. Además
la solubilidad es la propiedad que tienen unas sustancias de disolverse en otras, a temperatura
determinada.
La sustancia que se disuelve se llama (soluto) y la sustancia donde se disuelva se llama
(solvente). No todas las sustancias se disuelven en un mismo solvente, por ejemplo en el agua,
se disuelve el alcohol y la sal. El aceite y la gasolina no se disuelven.
En la solubilidad, el carácter polar o apolar de la sustancia influye mucho, ya que, debido a estos
la sustancia será más o menos soluble, por ejemplo: Los compuestos con más de un grupo
funcional presentan gran polaridad por lo que no son solubles en éter etílico.
Entonces para que sea soluble en éter etílico ha de tener poca polaridad, es decir no ha de tener
más de un grupo polar el compuesto. Los compuestos con menor solubilidad son los que
presentan menor reactividad como son: las parafinas, compuestos aromáticos y los derivados
halogenados. El término solubilidad se utiliza tanto para designar al fenómeno cualitativo del
proceso de disolución como para expresar cuantitativamente la concentración de las soluciones.
La solubilidad de una sustancia depende de la naturaleza del disolvente y del soluto, así como
de la temperatura y la presión del sistema, es decir, de la tendencia del sistema a alcanzar el
valor máximo de entropía. Al proceso de interacción entre las moléculas del disolvente y las
partículas del soluto para formar agregados se le llama solvatación y si el solvente es agua,
hidratación.
EQUILIBRIO
En termodinámica, se dice que un sistema se encuentra en estado de equilibrio termodinámico,
si es incapaz de experimentar espontáneamente algún cambio de estado cuando está sometido a
unas determinadas condiciones de contorno, (las condiciones que le imponen sus alrededores).
Para ello ha de encontrarse simultáneamente en equilibrio mecánico y equilibrio químico.
ABSORCIÓN DE GASES 4
TERMODINÁMICA DE LOS PROCESOS QUÍMICOS II
V.- PARTE EXPERIENTAL
MATERIALES Y REACTIVOS
3 matraces kitasato de 500 mL
2 vasos de precipitación de 250 mL
1 trampa
1 generador de aire
1 bureta
1 soporte universal
3 gotas de Indicador para cada matraz: anaranjado de metilo
35 mL amoniaco
Agua destilada para cada matraz 30 mL
100 mL HCl a una concentración 1 mol/L
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Lavamos los materiales a usar.
Armamos el equipo siguiendo las indicaciones del docente conectando el tubo que
conduce el aire del generador de aire hacia la trampa, de allí por otro tubo hasta el
primer matraz y lo mismo hasta el tercer matraz y por ultimo un tubo que sale del
ultimo matraz hacia un vaso de precipitación formado asi una cascada.
Pusimos amoniaco en la trampa un volumen de 35 mL y en cada matraz y en el vaso
30 mL de agua destilada que será el que absorba el gas.
Una vez instalado todo el equipo, prendimos el generador de aire y controlamos 20
min para después hacer las titulaciones respectivas.
Se titulo con HCl 1 M cada matraz echando a cada uno 3 gotas de indicador y se
obtuvo diferentes gastos para cada matraz.
Se realizo los cálculos respectivos para hallar la fracción molar de amoniaco en cada
matraz y vaso.
ABSORCIÓN DE GASES 5
TERMODINÁMICA DE LOS PROCESOS QUÍMICOS II
VI.- CALCULOS REALIZADOS
Datos:
Recipiente:Volumen de H2O
(ml.)Volumen de gasto
(ml.)M. kitasato 1 50 157.6M. kitasato 2 50 58.9M. kitasato 3 50 16.4
Vaso 4 50 4.0
Experimento No 1
Para una reacción de titulación:
Concentraciones para los componentes:
Hallando el volumen total:
Experimento 1:
Hallando la concentración de :
Determinando la concentración de :
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TERMODINÁMICA DE LOS PROCESOS QUÍMICOS II
Se elige el valor de X1 para el cálculo.
Experimento 2:
Se elije el valor de X1 para el cálculo.
Haciendo las mismas operaciones se obtiene la concentración de amoniaco para cada recipiente:
RECIPIENTE: VOLUMEN TOTAL(L)
M. kitasato 1 0.2706 2.06x10-5
M. kitasato 2 0.4490 1.58x10-5
M. kitasato 3 0.0303 1.15x10-5
Vaso 4 0.0540 6.44x10-6
Determinando las moles de (n=CxV)
RECIPIENTE MOLES DE NH3
M. kitasato 1 5.57x10-6
M. kitasato 2 7.09x10-6
M. kitasato 3 7.63x10-7
Vaso 4 3.48x10-7
Calculando las presiones parciales con:
T = 15ºC = 288 K; P = 520mmHg = 0.6842 atm;
Reemplazando:
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RECIPIENTE PRESIÓN (atm)M. kitasato 1 4.86x10-4
M. kitasato 2 3.73x10-4
M. kitasato 3 2.71x10-4
Vaso 4 1.52x10-4
Hallando la fracción parcial Yi para el NH3.
Fracciones parciales (Yi) del NH3
RECIPIENTE FRACCIÓN PARCIAL Yi
M. kitasato 1 7.1x10-4
M. kitasato 2 5.45x10-4
M. kitasato 3 3.96x10-4
Vaso 4 2.22x10-3
RECIPIENTE FRACCIONES MOLARES Xi
M. kitasato 1 5.89x10-8
M. kitasato 2 7.51x10-8
M. kitasato 3 8.08 x10-9
Vaso 4 6.81x10-8
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TERMODINÁMICA DE LOS PROCESOS QUÍMICOS II
Grafico 1:
P vs. X
00,00000001
0,000000020,00000003
0,000000040,00000005
0,000000060,00000007
0,00000008
0 0,0002 0,0004 0,0006
PRESION
FR
AC
CIO
N M
OL
AR
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TERMODINÁMICA DE LOS PROCESOS QUÍMICOS II
VII.- CONCLUSIONES
En esta práctica se ha intentado comprobar la capacidad de adsorción de diferentes
sólidos adsorbentes.
Se determinó la capacidad de absorción del agua para el amoniaco.
Se obtuvo los gastos de HCl en la titulación de los diferentes matraces kitasatos.
Se hallo las fracciones molares y las presiones parciales de los recipientes que son
los siguientes:
RECIPIENTE FRACCIONES MOLARES Xi
M. kitasato 1 5.89x10-8
M. kitasato 2 7.51x10-8
M. kitasato 3 8.08 x10-9
Vaso 4 6.81x10-8
Estos resultados son las fracciones molares del amoniaco en agua.
ABSORCIÓN DE GASES 10
TERMODINÁMICA DE LOS PROCESOS QUÍMICOS II
VIII.- RECOMENDACIONES
El equipo tiene que estar correctamente instalados.
Asegurarnos que los tapones de cada kitasato no permitan la fuga del gas ya que por
si hubiese fuga los datos tomados serian malos.
Los tubos de ingreso de aire que están en los matraces deben estar cubiertos por el
liquido que se utiliza como absorbente, para que pueda así liberar el gas que pasara
hacia el otro matraz siguiente, y o mismo para cada matraz.
Tener en conocimiento de la teoría para realizar cuidado con los cálculos a realizar.
Una recomendación principal que debemos saber que en la experimentación se debe
alcanzar el punto de equilibrio en cada matraz.
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TERMODINÁMICA DE LOS PROCESOS QUÍMICOS II
IX.- BIBLIOGRAFIA
www.iespilarlorengar.com/ies/03_departamentos/activos/06_fisicaquimica/objetivos.doc. www.wikipedia.org/wiki/Absorción_(química). www.quimica.ayuda-gratis.com/Absorcion+y+Adsorcion. www.estrucplan.com.ar/Producciones/Entrega.asp?identrega.
ABSORCIÓN DE GASES 12