UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL

ASIGNATURA: FISICO-QUIMICA

TEMA: LABORATORIO N°03 “PRESION DE VAPOR EN LIQUIDOS”

PRESENTADO POR:

GAMARRA LEYVA LUIS ENRRIQUE COD:1115110083 OCON PRETEL MIGUEL ANGEL COD:1115110145

CICLO: III

PROFESOR: ING. CAMASI PARIONA OSWALDO

FECHA: 04/05/2013

CALLAO 2013 PERU

INTRODUCCION

La presión de vapor del líquido aumenta porque las moléculas de la superficie del líquido que tengan una mayor energía escaparan de la superficie y pasaran a la fase de vapor mientras que las moléculas de vapor chocaran con las paredes de la ampolla entre si perderán energía y volverán a fase liquida.

El líquido ebulle y la temperatura a la cual la presión de vapor alcanza 760mmHg es el punto de ebullición normal.

Entender mejor estos comportamientos tenemos que tener conceptos bien claros. La presión de vapor de los líquidos es una de las propiedades más adecuadas para el conocimiento de lo que es el estado líquido, esta propiedad se encuentra definida como la presión de vapor que produce el equilibrio entre el vapor y el líquido.

OBJETIVOS:

Determinación de la presión de vapor de líquidos a diversas temperaturas.

Aplicación de la ecuación de clausius-Clapeyron para la determinación de la entalpia de vaporización.

Determinación de la ecuación de Antoine para la sustancia problema.

Comprobación de la regla de Trouton y de la ecuación de Kistiakowsky.

Determinación de la constante ebulliscopica y aplicación de la ecuación de Haggenmacher para la determinación de la entalpia de vaporización.

PARTE TEORICA:

PRESION DE VAPOR DE LIQUIDOS

La presión de vapor de un líquido puro se define como la presión de vapor el cual está en equilibrio con el líquido, a una determinada temperatura. De la regla de las faces un sistema con una componente y dos fases coexistentes tiene solamente un grado de libertad, por lo tanto el vapor es inequívocamente determinado por la temperatura para cada compuesto químico estable. La presión de vapor a temperatura dad y su coeficiente de temperatura son propiedades únicas del compuesto, las cuales son requeridas para muchos cálculos prácticos en físico-química e ingeniería.

LA PRESION DE VAPOR

La presión de vapor es la presión de la fase gaseosa o vapor de un sólido o un líquido sobre la fase líquida, para una temperatura determinada, en la que la fase líquida y el vapor se encuentra en equilibrio dinámico; su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas. Este fenómeno también lo presentan los sólidos; cuando un sólido pasa al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido (proceso denominado sublimación o el proceso opuesto llamado sublimación inversa) también hablamos de presión de vapor. En la situación de equilibrio, las fases reciben la denominación de líquido saturado y vapor saturado. Esta propiedad posee una relación inversamente proporcional con las fuerzas de atracción intermoleculares, debido a que cuanto mayor sea el módulo de las mismas, mayor deberá ser la cantidad de energía entregada (ya sea en forma de calor u otra manifestación) para vencerlas y producir el cambio de estado.

Inicialmente sólo se produce la evaporación ya que no hay vapor; sin embargo a medida que la cantidad de vapor aumenta y por tanto la presión en el interior de la ampolla, se va incrementando también la velocidad de condensación, hasta que transcurrido un cierto tiempo ambas velocidades se igualan. Llegados a este punto se habrá alcanzado la presión máxima posible en la ampolla (presión de vapor o de saturación) que no podrá superarse salvo que se incremente la temperatura.

El equilibrio dinámico se alcanzará más rápidamente cuanto mayor sea la superficie de contacto entre el líquido y el vapor, pues así se favorece la evaporación del líquido; del mismo modo que un charco de agua extenso pero de poca profundidad se seca más rápido que uno más pequeño pero de mayor profundidad que contenga igual cantidad de agua. Sin embargo, el equilibrio se alcanza en ambos casos para igual presión.

El factor más importante que determina el valor de la presión de saturación es la propia naturaleza del líquido, encontrándose que en general entre líquidos de naturaleza similar, la presión de vapor a una temperatura dada es tanto menor cuanto mayor es el peso molecular del líquido.

Ecuación de Clausius-Clapeyron:

ΔH=−d (lnP )

d( 1T )∗R cal

mol r=1.987 cal/mol. °k

Ecuación de Haggenmacher:

Aquí pones las ecuaciones xDDDDDD

Pr= presión reducida

Tr=temperatura reducida

Pc=presión critica

Tc=temperatura critica

ECUACION DE ANTONIE PARA EL LÍQUIDO

Log (P)=A´- B´/ (t+C´)

ECUACION DE LA PRESION DE VAPOR SEGÚN CLAUSIUS-CLAPEYRON

Log (P)=-A (1/T)+B

ECUACION DE LA PRESION DE VAPOR

Log (P) = -A” (1/T) + B” (lnT) +C”

CONSTANTE DE TROUTON Y LA ENTROPIA DE VAPORIZACION SEGUN KISTIAKOUSKY

ΔSV = ΔHV/T cal/mol ecuación de Trouton

ΔSV = ΔHV/Teb normal ecuación de Kistiakowsky

Teb= 353.15 °k

TEMPERATURA CRITICA, ΔHV, T=0 Y ΔCP PARA EL LIQUIDO

ΔHV, T=0=A”*R

ΔCP = B”*R

TC = - ΔHV / ΔCP, T=0

CONSTANTE DE EBULLISCOPIA DEL LÍQUIDO

Kb = R* Tb *M/ (1000* ΔHV )

ΔHV = Entalpia de vaporización del solvente

M= masa molecular del solvente

Tb =temperatura de ebullición del solvente

EQUIPOS YMATERIALES:

EL EBULLOMETRO DE DISEÑO ESPECIAL CON SISTEMA DE CALENTAMIENTO ELECTRICO.

REFRIGERANTE DE BOLAS Y MANGERAS DE GEBE TERMOMETRO BALON DE SEGURIDAD PARA VACIO CON TRES SALIDAS

FRASCO DEWAR CON TRAMPA DE VACIO BOMBA DE ACEITE DE VACIO PROBETA DE VIDRIO DE 25 ml

REACTIVOS:

LIQUIDOS ORGANICOS: BENCENO

MEZCLA FRIGORIFICA: HIELO-SAL

EL BENCENO (C6 H6)

DESCRIPCION: El benceno es un hidrocarburo aromático de fórmula molecular C6H6, (originariamente a él y sus derivados se le denominaban compuestos aromáticos debido al olor característico que poseen). En el benceno cada átomo de carbono ocupa el vértice de un hexágono regular, aparentemente tres de las cuatro valencias de los átomos de

carbono se utilizan para unir átomos de carbono contiguos entre sí, y la cuarta valencia con un átomo de hidrógeno.

Según las teorías modernas sobre los enlaces químicos, tres de los cuatro electrones de la capa de valencia del átomo de carbono se utilizan directamente para formar los enlaces covalentes típicos (2C-C y C-H) y el cuarto se comparte con los de los otros cinco átomos de carbono, obteniéndose lo que se denomina "la nube π (pi)" que contiene en diversos orbitales los seis electrones. El benceno es un líquido incoloro y muy inflamable de aroma dulce (que debe manejarse con sumo cuidado debido a su carácter cancerígeno), con un punto de fusión relativamente alto.

USOS:

El benceno se utiliza como constituyente de combustibles para motores, disolventes de grasas, aceites, pinturas y nueces en el grabado fotográfico de impresiones. También se utiliza como intermediario químico. También se usa en la manufactura de detergentes, explosivos, productos farmacéuticos y tinturas.

FICHAS INTERNACIONALES DE SEGURIDAD QUIMICA

PROPIEDADES FISICAS Y TERMODINAMICAS:Punto de ebullición: 80.1oC Punto de fusión: 5.5 oC Densidad (g/ml): 0.8789 (20 oC) y 0.8736 (25 oC). Índice de refracción (25 oC): 1.49792 Punto de inflamación en copa cerrada: -11 oC Niveles de explosividad (% en volumen en el aire): 1.3- 7.9 % Densidad del vapor (aire = 1): 2.7 Presión de vapor (a 26 oC): 100 mm de Hg Temperatura de auto ignición: 560 oC Tensión superficial (25 oC): 28.2 mN/m Viscosidad absoluta (25 oC): 0.601 cP Temperatura crítica: 289.01 oC Presión crítica: 48.35 atm Volumen crítico: 259 ml/mol Calor de formación: 83.93 KJ/mol (gas) y 49.08 KJ/mol (líquido) Calor de combustión: 3.2676 X 103 KJ/mol Calor de fusión: 9.866 KJ/mol Calor de vaporización (25 oC): 33.899 KJ/mol

ESTADO FÍSICO

ASPECTO

Líquido incoloro, de olor característico.PELIGROS FÍSICOS

El vapor es más denso que el aire y puede extenderse a ras del suelo; posible ignición en punto distante. Como resultado del flujo, agitación, etc., se pueden generar cargas electrostáticas.PELIGROS QUÍMICOS

Reacciona violentamente con oxidantes, ácido nítrico, ácido sulfúrico y halógenos, originando peligro de incendio y explosión. Ataca plásticos y caucho.LÍMITES DE EXPOSICIÓNTLV: 0.5 ppm como TWA; 2.5 ppm como STEL; (piel); A1; BEI establecido (ACGIH 2004).MAK: H;Cancerígeno clase: 1; Mutágeno clase: 3A; (DFG 2004).VÍAS DE EXPOSICIÓNLa sustancia se puede absorber por inhalación, a través de la piel y por ingestión.RIESGO DE INHALACIÓNPor evaporación de esta sustancia a 20°C se puede alcanzar muy rápidamente una concentración nociva en el aire.EFECTOS DE EXPOSICIÓN DE CORTA DURACIÓNLa sustancia irrita los ojos, la piel y el tracto respiratorio. La ingestión del líquido puede dar lugar a la aspiración del mismo por los pulmones y la consiguiente neumonitis química. La sustancia puede causar efectos en el sistema nervioso central, dando lugar a disminución de la consciencia. La exposición muy por encima del OEL puede producir pérdida del conocimiento y muerte.EFECTOS DE EXPOSICIÓN PROLONGADA O REPETIDAEl líquido desengrasa la piel. La sustancia puede afectar a la médula ósea y al sistema inmune, dando lugar a una disminución de células sanguíneas. Esta sustancia es carcinógena para los seres humanos.

DATOS AMBIENTALESLa sustancia es muy tóxica para los organismos acuáticos.

CONCLUSIONES

La presión de vapor del equilibrio liquido-vapor está relacionado con los resultados experimentales que se obtienen, cuando el vapor en equilibrio con el líquido se estudia a una temperatura determinada. Estos valores son importantes al momento de nuestra aplicación, sim embargo no tienen una importancia decisiva en las aplicaciones de mayor interés practico de los equilibrios liquido-vapor

Los valores experimentales de equilibrio de evaporización y de presiones de vapor son de gran utilidad en el estudio de la destilación.

El punto de ebullición de un líquido depende de la presión total, incrementándolo con un aumento de la presión.

El calor de vaporización de un líquido se puede calcular a partir de la ecuación de clausius-Clapeyron.

Se pudo observar que el aumento en la temperatura de un líquido varía de forma directamente proporcional a la presión de vapor de un líquido.

Para los datos obtenidos cumplan la ecuación de clausius-Clapeyron, debe aproximarse a una línea recta con pendiente negativa.