Equilibrio liquido Vapor

Siguen las leyes de Dalton, Raoult y Henry. ... líquida de 2 componentes A y B sigue la ley de Dalton: P. T ... todos sus componentes obedecen la ley de Raoult.
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Equilibrio liquido Vapor Líquidos totalmente miscibles Clase 11 Dra. M. M. Elsa Ferreyra

SOLUCIONES IDEALES

Soluciones Ideales Al mezclar dos sustancias éstas se disuelven sin absorber ni desprender calor y de modo que sus volúmenes resultan aditivos. Siguen las leyes de Dalton, Raoult y Henry. • • • •

Soluciones Reales La preparación de la solución involucra un proceso endotérmica o exotérmico. • Cuando las interacciones soluto-disolvente son más débiles que las interacciones soluto-soluto ó disolvente-disolvente el proceso de disolución es endotérmico. • Cuando las interacciones soluto-disolvente son más fuertes que las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente el proceso de disolución es exotérmico.

SOLUCIONES IDEALES: BINARIAS A+B • LEY DE RAOULT: PA=xA·P0A T=constante PA = presión de vapor del componente A. P0A= presión de vapor del componente A puro a la temperatura del sistema. xA= fracción molar del componente A en la fase líquida.

Presión de vapor total Ley de Dalton La presión total (PT) del vapor en equilibrio con una solución líquida de 2 componentes A y B sigue la ley de Dalton:

PT = PA + PB PT = xA·P0A + xB·P0B También se cumple: PA= yA PT yA es la Fracción molar de A en el vapor

PB= yB PT yB es la Fracción molar de B en el vapor También se define solución ideal como aquella en la que todos sus componentes obedecen la ley de Raoult.

PA/PT = yA

yA

0 x ·P ( A A)

xA·P0A + xB·P0B

PT = PA + PB = xA·P0A + xB·P0B PA=xA·P0A PB = xB·P0B =(1-xA) P0B PT = xA·P0A + (1-xA)·P0B PT = xA·P0A + P0B -xA P0B PT = xA·(P0A - P0B) + P0B

La presión total varía linealmente con la fracción molar de los componentes en la fase líquida

T=cte P

P0A

Presión de vapor de la disolución (P T)

PA P0B

La presión parcial de vapor de cada componente en una disolución ideal es menor que la presión de vapor de cada líquido puro.

PB

xA Diagrama P-c xA para una disolución ideal líquido-líquido

Presiones parciales PA=xA·P0A

T=cte P

P0A

Si xA = 0 PA=0 Si xA= 1 PA=P0A PB = xB·P0B =(1-xA) P0B

PA P0B

Las presiones parciales varían linealmente con la fracción molar del componente en la fase líquida. xA = 0

xA

xB= 1

xA= 1 xB = 0

xB

El componente más volátil tiene mayor presión de vapor y menor temperatura de ebullición. En el ejemplo A es el más volátil.

P0A >P0B

Fase líquida y vapor en equilibrio Entonces cuando destila una disolución binaria ideal, en el equilibrio, la composición de la fase líquida se regirá por la ley de Raoult, PA=xA·P0A y la composición de la fase vapor por la ley de Dalton. PA= yA PT Se cumple PA=xA·P0A= yA PT

Presión total en función de xA e YA Diagrama de equilibrio líquido vapor aP temperatura constante de una solución ideal A más volátil que B

T=cte P0A

Líquido

1,F

L+V 1”,G

P0B

vapor Diagrama P- xA P- YA para una disolución ideal líquido-líquido

yA1 B

xA1

xA

A

Diagrama de equilibrio líquido vapor a presión constante Presión constante.

A más volátil que B TebA Pi ideal .Se dice que el sistema presenta una desviación positiva de la ley de Raoult.

SOLUCIONES NO IDEALES (REALES) El caso opuesto, en el que las interacciones intermoleculares son mayores en la disolución que en los líquidos puros, también es posible. Un caso muy frecuente es el de las disoluciones de sustancias que pueden formar entre si enlaces por puentes de hidrógeno, pero no en los líquidos puros (ej. acetonacloroformo). En cuyo caso Pi< Pi ideal. El sistema presenta una desviación negativa de la Ley de Raoult.

Desviaciones

Las desviaciones positivas o negativas de la ley de Raoult llevan implícito que los diagramas P-x y T-x sean más complejos. En el caso del diagrama, correspondiente a la disolución propanol- agua la curva de temperatura de ebullición muestra un mínimo de temperatura de ebullición o máximo de presión de vapor en el que la composición de la fase líquida y de la fase gas son idénticas. Estos puntos singulares (pueden ser máximos o mínimos) se denominan puntos azeotrópicos. En las disoluciones que forman azeótropos no es posible separar sus componentes mediante destilación fraccionada.

Azeótropos

Máximo de presión de vapor corresponde a un mínimo de temperatura de ebullición

• No se pueden obtener ambos componentes puros por destilación fraccionada.

Mínimo de presión de vapor corresponde máximo de temperatura de ebullición

• No se pueden obtener ambos componentes puros por destilación fraccionada.

Enunciados de la ley de Henry sistema Gas- solución ej O2+agua "La concentración gas disuelta en un liquido a una determinada temperatura es directamente proporcional a la presión parcial que ejerce ese gas sobre el liquido." La solubilidad de un gas en un líquido es directamente proporcional a la presión que ejerce el gas en la solución La ley de Henry: donde x es la concentración molar (en mol/L), P es la presión del gas (en atm) y k es la constante de Henry (el valor de k depende de la naturaleza del gas y del líquido) x = kP P es la presión del gas, K la constante de Henry y x es la concentración del gas