Equilibrio liquido-liquido

Introducción

La extracción líquido-líquido es, junto a la destilación, la operación básica más importante en la separación de mezclas homogéneas líquidas. Consiste en separar una o varias sustancias disueltas en un disolvente mediante su transferencia a otro disolvente insoluble, o parcialmente insoluble, en el primero. La transferencia de materia se consigue mediante el contacto directoentre las dos fases líquidas. Una de las fases es dispersada en la otra para aumentar la superficie interracial y aumentar el caudal de materia transferida.
En una operación de extracción líquido-líquido se denomina alimentación a la disolución cuyos componentes se pretende separar, disolvente de extracción al líquido que se va a utilizar para separar el componente deseado, refinado a laalimentación ya tratada y extracto a la disolución con el soluto recuperado.

Equilibrio líquido – líquido
Siempre que se agitan cantidades arbitrarias del alcohol y agua en un embudo de separación a temperatura ambiente, se obtiene un sistema con una sola fase líquida. El agua y el etanol son solubles entre sí en cualquier proporción, por lo que se dice que son totalmente miscibles. Cuando se agitancantidades similares de CH3(CH2)3OH y agua a temperatura ambiente, se obtiene un sistema formado por dos fases líquidas: una de ellas es agua con una pequeña cantidad de CH3(CH2)3OH disuelto, y la otra es CH3(CH2)3OH con una pequeña cantidad de agua disuelta. Estos dos líquidos son parcialmente miscibles, lo que significa que cada uno se disuelve en el otro hasta alcanzar un límite máximo. Cuando semantiene la P constante (1atm.), la forma más común del diagrama de fases líquido-líquido de T frente a xA para dos líquidos parcialmente miscibles A y B, es como el que se ve en la siguiente figura:

fig: diagrama de fases líquido-líquido de temperatura frente a composición para dos líquidos parcialmente miscibles.

Supongamos que partimos del líquido B puro y se añade líquido Agradualmente, manteniendo constante la temperatura en un valor T1. El sistema se encuentra inicialmente en el punto F (B puro) y se desplaza horizontalmente hacia la derecha. A lo largo de FC existe una sola fase, una disolución diluida del soluto A en el disolvente B. En el punto C se alcanza la solubilidad máxima del líquido A en el líquido B a T1. Por lo tanto, al
17 adicionar más A origina un sistemabifásico: la fase 1 es una disolución saturada de A en B, cuya composición es xA,1; la fase 2 es una disolución saturada de B en A, y su composición es xA,2. La composición global del sistema bifásico en un punto cualquiera D de esta zona es xA,3. En el punto D hay más cantidad de la fase 1 que de la fase 2. Si se sigue añadiendo más
A, la composición global termina por alcanzar el punto E. En elpunto E existe exactamente la cantidad de A necesaria para permitir que todo B se disuelva en A, formando una disolución saturada de B en A. Por lo tanto, a partir de E el sistema vuelve a ser de una sola fase. Desde E hasta H sólo se diluye la disolución de B en A. Para alcanzar el punto H es necesario una cantidad infinita de A.
Con dos componentes y dos fases en equilibrio, el número degrados de libertad es
2. Sin embargo, como tanto P como T son constantes a lo largo de la línea Ce, F=0 en CE.
Dos puntos que están sobre Ce poseen valores idénticos para P, T , xA,1 , xA,2 , xB,1 y xB,2 .
Al aumentar la temperatura, la zona de inmiscibilidad líquido-líquido disminuye hasta que se anula al alcanzar la temperatura crítica de la disolución (Tc). Por sobre Tc, los líquidos sontotalmente miscibles.
Para algunos pares de líquidos, como el agua con trietilamina una disminución de la temperatura conduce a una mayor miscibilidad. Algunas veces el sistema muestra una combinación de los comportamientos de los dos casos descritos anteriormente, como ocurre con nicotina-agua y m-toludina-glicerol.

Parámetros que definen el equilibrio entre 2 fases líquidas
Para predecir...