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