DIAGRAMA DE FASES DE LÍQUIDOS PARCIALMENTE MISCIBLES

RESULTADOS BRUTOS


En este trabajo práctico se mezclar con 5g de fenol con cantidades crecientes de agua destilada desde 3 hasta 30mL. La mezcla se calentó hasta que la solución se volvió una sola fase y se registró la temperatura que tenía (T1), luego se enfrió a temperatura ambiente y cuando comenzaron a separarse las fases nuevamente se registró la temperatura nuevamente (T2). Losdatos obtenidos en esta parte del trabajo práctico se muestran en la siguiente tabla:

Volumen (mL)
T1 (°C)
T2 (°C)
3
49,2
48,7
6
66,0
65,9
9
78,0
77,6
12
71,4
70,9
15
69,5
69,1
18
65,8
65,7
21
65,3
65,3
24
65,3
65,1
27
62,9
62,7
30
61,9
61,5
Tabla I. Temperatura de formación de una fase y temperatura de separación de fases para cada volumen estudiado.ANÁLISIS DE LOS DATOS


Para calcular la fracción molar de Fenol ocupada es necesario saber el peso molecular de este compuesto, el cual es 94.11 g/mol, así es posible conocer cuantos moles de fenol fueron ocupados:


También es necesario saber cuantos moles de agua fueron ocupados para cada paso. El cálculo también es realizado mediante regla de tres con los datos de peso molecular del agua quees 18g/mol, su densidad que es ~1g/mL y el volumen ocupado en cada paso. Los resultados se exponen la siguiente tabla:

Volumen (mL)
nFENOL (mol)
nAGUA (mol)
3
0,0531
0,166
6

0,333
9

0,5
12

0,666
15

0,833
18

1
21

1,166
24

1,333
27

1,5
30

1,666
Tabla II. Moles de fenol y de agua utilizados.

Ahora es posible calcular la fracción molar de estos compuestosde la siguiente manera:

,
Donde ni son los moles del compuesto y nT son los moles totales entre Fenol y agua. Además también es posible calcular el porcentaje en masa del fenol que es el porcentaje de este entre la masa total de la solución:


También se consideró como temperatura de miscibilidad el promedio entre T1 y T2.

Volumen (mL)
TMiscibilidad (°C)
XFENOL
XAGUA
%FENOL
348,95
0,242
0,757
0,625
6
65,95
0,137
0,862
0,454
9
77,8
0,096
0,903
0,357
12
71,15
0,0738
0,926
0,294
15
69,3
0,0599
0,940
0,25
18
65,75
0,0504
0,949
0,217
21
65,3
0,0435
0,956
0,192
24
65,2
0,0383
0,961
0,172
27
62,8
0,0341
0,965
0,156
30
61,7
0,0308
0,969
0,142
Tabla III. Temperatura de miscibilidad, fracciones molares para fenol y agua y porcentajeen masa de fenol a distintos volúmenes.

Al observar los datos tabulados se evidencia que a medida que el volumen de agua aumenta la fracción molar de esta también lo hace, por el contrario, la fracción molar del fenol disminuye, por lo que se puede decir que son inversamente proporcionales. Además con respecto a la temperatura de miscibilidad, se observa en un comienzo un alza de temperaturabrusco, y luego cuando llega a un máximo de temperatura se observa un suave descenso. Con estos datos es posible construir la siguiente gráfica:


Figura 1. Gráfica de Temperatura de miscibilidad en función de la fracción molar de fenol.

Esta gráfica está representada por la siguiente ecuación:



La cual se deriva para poder obtener los puntos críticos de la función x1 y x2:




Delos puntos críticos o puntos de inflexión de la curva entregados por la ecuación se utilizará x2 y que se encuentra dentro del rango de fracciones molares de fenol calculadas, por lo tanto la fracción molar crítica del fenol es x2=0,0887 La cual se remplaza en la ecuación entregada por el gráfico:




De esta manera se obtiene que la temperatura crítica de miscibilidad del sistema fenol-aguamedida experimentalmente es 73,24°C.

Según lo que se encuentra en la literatura el valor teórico para la temperatura crítica de este sistema es 66,8°C, por lo que se obtiene un error experimental porcentual de 9,64%.



DISCUSIÓN


Nos situamos en un sistema el cual consta de dos compuestos los cuales en solución a una cierta temperatura son miscibles.

Estamos sobre el primer...