Instituto Politécnico Nacional

Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias Sociales y Administrativas

Laboratorio Química Aplicada

Secuencia: 1 IM22

Salón y Horario: 6 LL Lunes 8:00 – 10:00

Practica 6 “Punto triple del benceno”

Fecha de realización: 02/05/13

Fecha de entrega: 06/05/13

Equipo 4: Firma: Hernández Marín Salomón _____________________ Hernández Morelos Irving ____________________ Hernández Vargas Fernando ____________________ Leyva Manzano Dulce Roció ____________________ López López Daniel ____________________

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Índice

1. Mapa de teoría…………………………………………………………………….3

2. Objetivo y Hipótesis……………………………………………………………….4

3. Tabla de reactivos y hoja de seguridad…………………………………………4

4. Procedimiento……………………………………………………………………...6

5. Tabla de datos experimentales…………………………………………………..7

6. Cuestionario………………………………………………………………………..7

7. Resultados…………………………………………………………………………9

8. Análisis de resultados…………………………………………………………….9

9. Conclusión………………………………………………………………………..10

10. Bibliografía………………………………………………………………………..10

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1. Mapa de teoría

Punto triple del benceno

Toda sustancia tiene una temperatura crítica, por

encima de cual la fase gaseosa no puede

licuar, sin importar la magnitud de la presión

ejercida. Esta temperatura también es

la temperatura más alta a la cual una sustancia

puede existir en forma líquida.

Tc 288.9 ºCLa presión critica es la mínica

presión que se debe aplicar pra llevar a cabo la licuefacción a la

temperatura cítica

Pc 47.9 atm

La regla de la palanca es una herramienta para determinar el porcentaje en peso de cada fase

en un diagrama de fases sin importar el numero de fases. Se

usa para determinar el porcentaje en peso de las fases líquida y sólida de un sistema

composición-temperatura entre líquido y sólido.

Está claro que existe una presión a la cual las tres curvas se

interceptan a la temperatura. Esta temperatura y presión

definen al punto triple; las tres fases coexisten en equilibrio en el

punto triple.

El diagrama de fases presión-temperatura del benceno

muestra la relación entre: La curva de la presión de vapor del líquido. La curva de la presión de

vapor del sólido. La curva del punto de fusión en función de la presión. El punto de equilibrio

sólido / liquido / vapor

Regla de fases de Gibs Esta regla nos define los grados de libertad que posee el sistema

dependiendo del tipo de variables que consideremos.

Establece la siguiente relación:

F = C - P + 2

donde F = número de grados de libertad

C = número de componentes

P = número de fases presentes

2 = es el número de variables de estado del sistema (temperatura

y presión)

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2. Objetivo y Hipótesis

OBJETIVO: Determinar las condiciones en las que se observa el punto triple del benceno. Es decir existen los tres estados de agregación de la materia el sólido con la presencia de hielo el líquido el benceno y el gas con la ebullición

HIPOTESIS Si logramos las condiciones de presión y temperatura necesaria para que el benceno se encuentre en los tres estados de agregación entonces tendremos el punto triple del benceno.

3. Tabla de reactivos y hoja de seguridad

Propiedades físicas Estado de agregación

Líquido

Apariencia Incoloro Densidad 878.6 kg/m3; 0,8786 g/cm3

Masa molar 78.1121 g/mol Punto de fusión 278,6 K (5 °C) Punto de ebullición 353,2 K (80 °C)

Viscosidad 0.652 Propiedades químicas

Solubilidad en agua 1.79

Momento dipolar 0 D Termoquímica

ΔfH0gas 82.93 kJ/mol

ΔfH0líquido 48.95 kJ/mol

Peligrosidad Punto de inflamabilidad

262 K (-11 °C)

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IDENTIFICACIÓN DE LOS

PELIGROS

Peligros para las personas: En concentraciones elevadas en el aire puede producir irritaciones en los ojos y vías respiratorias.

PRIMEROS AUXILIOS

Ingestión: Enjuagar la boca. Si el paciente está consciente dar de beber agua o leche que se desee. Si el paciente está inconsciente no provocar el vómito y mantener en posición lateral de seguridad. Requerir asistencia médica. Inhalación: Trasladar a la víctima a un lugar ventilado. Mantener en reposo y abrigado. Aplicar respiración artificial en caso de insuficiencia respiratoria. Solicitar asistencia médica.

Contacto la piel: Quitar las ropas contaminadas. Lavar con agua abundante el área afectada. Requerir asistencia médica en caso de irritación persistente. Contacto

con los ojos: Lavar con abundante agua durante 15 minutos, manteniendo los párpados abiertos. Acudir al oftalmólogo en caso de irritación persistente.

MEDIDAS DE LUCHA CONTRA INCENDIOS

Medios de extinción adecuados: Agua pulverizada, espuma, polvo químico y CO2. Medios de extinción que no deben utilizarse: Agua a presión. Riesgos

particulares derivados de la exposición a la sustancia o a sus productos de combustión:

Ninguno. Equipo de protección especial para lucha contra incendios: Equipo habitual de la lucha contra incendios de tipo químico. Llevar equipo de respiración autónomo.

MANIPULACIÓN Y ALMACENAMIENTO

Manipulación: Evitar la formación de polvo. No fumar, comer o beber durante su manipulación. Procurar higiene personal adecuada después de su manipulación. Almacenamiento: Mantener el producto en recipientes bien cerrados. Mantener alejado de fuentes de calor y humedad.

CONTROLES DE EXPOSICIÓN / PROTECCIÓN INDIVIDUAL

Protección respiratoria: Protección respiratoria con filtro de partículas. Protección de

las manos: Guantes impermeables. Protección de los ojos: Gafas de protección. Protección cutánea: Utilizar ropa de trabajo adecuada que evite el contacto del producto.

NFPA 704

3 2 0

Temperatura de autoignición

834 K (561 °C)

Frases R R11, R36/38, R45, R46, R48/23/24/25

Frases S S45, S53 Compuestos relacionados

Hidrocarburos Ciclohexano Naftaleno

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4. Procedimiento

PUNTO TRIPLE

Utilizando el material de la escuela se instaló el aparato

Se observó que todo el material estuviera en buen estado para que ninguna fuga hubiera en el aparato para así tener un experimento satisfactorio

Se colocó el vacío al aparato y a 60 mL de benceno en el matraz.

Se instaló la bomba de aire o vacío con la válvula de venteo y se cerrarla hasta que comience a salificarse.

Después la evaporación se iba formando en burbujas donde se muestre que hay vapor

Se observó la temperatura y la presión en la que estuvo el H20 en sus tres fases en equilibrio

Se cerro la valvula de paso y se guardo todo el material

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5. Datos experimentales

6. Cuestionario

1. Investigar en la literatura los datos de presión y temperatura crítica del

benceno

En teoría, deberíamos poder predecir la presión a la cual un gas condensa a una temperatura dada consultando un diagrama de presión del vapor contra temperatura. En la práctica, cada compuesto tiene una temperatura crítica ( ). Si la temperatura del gas está sobre la temperatura crítica, el gas no se puede condensar, sin importar la presión aplicada. La presión del vapor de un líquido a la temperatura crítica se llama presión crítica ( ). La presión del vapor de un líquido nunca es más grande que esta presión crítica.

2. Definir: componente, fase y grados de libertad

Componente (de un sistema): es el menor número de constituyentes químicos independientemente variables necesarios y suficientes para expresar la composición de cada fase presente en cualquier estado de equilibrio. Fase: es cualquier fracción, incluyendo la totalidad, de un sistema que es físicamente homogéneo en si mismo y unido por una superficie que es mecánicamente separable de cualquier otra fracción. Una fracción separable puede no formar un cuerpo continuo, como por ejemplo un líquido dispersado en otro. Un sistema compuesto por una fase es homogéneo

Un sistema compuesto por varias fases es heterogéneo

Grados de libertad (o varianza): es el número de variables intensivas que pueden ser alteradas independientemente y arbitrariamente sin provocar la desaparición o formación de una nueva fase. Variables intensivas son aquellas independientes de la masa: presión, temperatura y composición. También se define con el número de factores variables.

3. Enunciar la regla de fases de Gibbs

En 1875 J. WillaidGibbs relacionó tres variables: fases (P), componentes (C), y grados de libertas (F) para sistemas multicomponentes en equilibrio. El número de grados de libertad se determina por la regla de las fases, si y solo si el equilibrio entre las fases no está influenciado por la gravedad, fuerzas eléctricas o magnéticas y solo se afecta

T (ºC) T (K)

7 280.15 59.7 3.5 56.2 562 23

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por la temperatura, presión y concentración. El número dos en la regla corresponde a las variables de temperatura T y presión P. La Regla de las Fases de Gibbs es una ecuación, la cual permite calcular el número de fases que pueden coexistir en equilibrio en cualquier sistema, y su expresión matemática está dada por:

4. Determinar el número de grados de libertad en: la zona de vapor, la curva

líquido-vapor y el punto triple

Zona de vapor: Curva líquido-vapor: Punto triple:

5. Investigar en la literatura, la presión y temperatura del punto triple del

benceno y compararlo con respecto al experimental

Temperatura teórica (K) Presión teórica (mmHg) 278.5 38

6. Investigar en la literatura los valores de P y T para el punto triple del

agua

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7. Resultados

8. Análisis de resultados

Al realizar la práctica pudimos observar que en el momento en que

empezamos a reducir la presión dentro del sistema no era necesario

modificar la temperatura ya que reduciendo la presión dentro de este, se

podría observar un cambio de temperatura del benceno con el cual se

buscaba obtener el punto triple ósea tener los tres estados de agregación al

mismo tiempo con las condiciones de presión y temperatura necesarias

para obtenerlo. Se pudo observar que para obtenerlo era necesario

disminuir la temperatura más rápidamente para poder obtener el punto

triple, se pudo observar que la diferencia de presión teórica y la práctica

realizada en el experimento, tuvo una variación bastante grande.

En cambio al momento de revisar la temperatura del experimento se obtuvo

una variación muy pequeña entre el valor teórico y el valor práctico.

Teniendo un porcentaje de error mínimo en la temperatura que se pudiera

dar a distintos factores como una mala lectura del termómetro. A

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continuación se muestra el porcentaje de error que nos demuestra que tan

exacta fue la práctica.

9. Conclusión

En la práctica realizada logramos observar un punto triple de una sustancia;

en este caso el benceno, que a partir de valores teóricos se pudo obtener

este fenómeno dentro de un sistema en el que intervienen la presión y la

temperatura de manera en que una debe de permanecer constante,

consideramos que de acuerdo a la comparación de resultados con los

valores teóricos se pudiera hacer una práctica de manera excelente con el

equipo adecuado ya que la manera en que se obtuvieron estos resultados

no fue de manera sistemática sino que se realizó mediante ensayo y error.

En la que se realizó un juego entre variables obteniendo este punto triple

pero no de manera muy estable sino por un cuantos segundos. Se puede

valorar esta práctica como buena pero no excelente ya que se obtuvieron

datos demasiado alejados entre sí.

10. Bibliografía

http://www.t3quimica.com/pdfs/54i_benceno.pdf http://www.itescam.edu.mx/ http://www.cie.unam.mx/ Chang, Raymond (2006). Química general para bachillerato, China:

McGraw-Hill Interamericana de España, S.A.U. , págs. 399

http://es.wikipedia.org/wiki/Regla_de_la_palanca

http://www.uam.es/labvfmat/labvfmat/practicas/practica1/gibbs.htm