EL COMPORTAMIENTO CUANTITATIVO DE LAS FASES

¿Qué ES UNA SOLUCIÓN? Una solución es una mezcla homogénea de especies químicas dispersas a escala molecular, una solución es una fase simple: El constituyente presente en mayor cantidad se le conoce comúnmente como disolvente o solvente, mientras que aquellos constituyentes (uno o más) presentes en cantidades menores se les denomina solutos.

LEY DE RAOULT

PRESION DE VAPOR DE LA SOLUCION DE UN LIQUIDO La composición del líquido es determinado en el valor de la presión de vapor durante el equilibrio. Para que se cumpla al 100% la ley de Raoult tiene que ser ideal el líquido y el vapor una serie de gases ideales y que la fugacidad del líquido no varié significativamente con la presión. Esta última condiciona veces se expresa como el factor de corrección de poynting sea de valor P1= Temperatura de la presión 1 P2= Temperatura de la P2 Hvap= Entalpía de vaporización para la sustancia R= J/mol ºk

Pocas reacciones químicas se dan en una sola dirección. La mayoría son reversibles, al menos en cierto grado. Al inicio de un proceso reversible, la reacción lleva a la formación de productos. Tan pronto como se forman algunas moléculas reaccionan y forman moléculas de reactivo. El equilibrio químico se alcanza cuando las rapideces de las reacciones en un sentido y en otro se igualan, y las concentraciones de los reactivos y productos permanecen constantes. El equilibrio químico es un proceso dinámico se puede comparar con el movimiento de los esquiadores en un centro de esquí repleto de personas, donde el numero de esquiadores que suben a la montaña por el teleférico es igual al numero de esquiadores que bajan deslizándose, aunque hay un acarreo constante de esquiadores, la cantidad de personas que hay en la cima y la que esta en la base de la ladera no cambia. EQUILIBRIO Y LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO

PUNTO DE BURBUJA Y PUNTO DE ROCIO Los puntos de Rocío y de Burbuja pueden ser estimados a través de correlaciones matemáticas relativamente sencillas en aproximaciones para sistemas de comportamiento ideal. Punto de burbuja Los puntos de burbuja, temperatura y presión por su parte, se refieren a las condiciones enlas cuales en un sistema se inicia la ebullición. En el simple hecho de calentar agua, al momento en que se ve la primera burbuja de vapor de agua formarse, se ha llegado a las condiciones de burbuja. Punto de roció Los puntos de rocío se refieren a la temperatura y presión a la cual un sistema condensa. Cuando, por ejemplo, en una habitación se comienzan a empañar los vidrios ocurre que se ha llegado al punto de saturación de la humedad del local y al descenso de la temperatura esa humedad “precipita”, condensándose sobre las superficies. El rocío matutino sobre las hojas de las plantas es un ejemplo similar.

Presión de Burbuja. Si nos proporcionan datos de la fase líquida {xi} y T : P B =∑x i P 1 sat Presión de Rocío. Si nos proporcionan datos de la fase de vapor {yi} y T : P R =1/(∑y 1 / P 1 sat ) Procedimientos de cálculo: Presión de Burbuja. Conocidas {xi} y T I.Conocida la T calculamos P 1 sat por Antoine u otro método. II.Calculamos P por P B =∑x i P 1 sat III.Calculamos y i por Raoult u otro y i *P=x i P 1 sat IV.Fin Presión de Rocío. Conocidas {yi} y T I.Conocida la T calculamos P 1 sat por Antoine u otro método. II.Calculamos P por P R =1/(∑y 1 /P 1 sat ) III.Calculamos x i por Raoult u otro (y i *P)/( P 1 sat )= x i IV.Fin.

Cálculo de la presión del punto de rocio y punto de burbuja, utilizando la constante de equilibrio. Método por Nomograma de DePriester Uno de los métodos más sencillo de resolución de problemas de equilibrio de fases, es donde se determina la constante de equilibrio por el Nomograma de DePriester. Esta corrección, permite contar con efectos promedios de composiciones, pero la base esencial es la ley de Raoult. La ley de Raoult expresa los valores de k, como funciones simplemente de T y P, independientes de las composiciones de las fases vapor y líquido. Cuando las suposiciones que sirven de fundamento a la ley de Raoult son apropiadas, permite que los valores de k se calculen y correlacionen como funciones de T y P. Para mezclas de hidrocarburos ligeros y otras moléculas simples, en las que los campos de fuerza moléculas no son complicados, las correlaciones de esta clase tienen validez aproximada.

Condiciones de Punto de Burbuja y Rocio Para resolver ejercicios con el Nomograma de DePriester, es necesario que recordemos las condiciones de punto de burbuja y rocío. La constante de equilibrio es:

PROBLEMA Un depósito de vaporización instantánea se alimenta con una mezcla líquida de 42% molar de promano, y 58% molar de etano. En el depósito se reduce la presión y la separan corrientes de L y V. El sistema está a 305 K y ha de vaporizar 40% molar de líquido suministrado. ¿Cuál es la presión a la que debe operar el depósito? ¿Cuáles son las composiciones en el equilibrio? Solución T=305K P= ? Z1= 0,58 Z2= 0,42 Asumiendo: B.C.= 100kg mol de Alimentación V= 40 kg mol Podemos establecer los límites de la P, con el cálculo de Presión de burbuja y cálculo de presión de rocío. Presión de Burbuja: se aplica la condición de la ecuación (4.41). Asumiendo la alimentación como la composición de la fase líquida nos queda: z1=x1= 0,58 z2=x2= 0,42

Asumiremos valores de Presión de burbuja hasta que se cumpla la condición de (4.41). Asumiendo P = 2800 kPa. Con la presión asumida y la T dada, se traza una línea entre la P y T dada, se traza una línea entre P y T en el monograma, que corte cada una de las líneas de las constantes del etano y propano. Las constantes de equilibrio se leen directamente en la Fig. 4.7.

La condición (4.41) no se cumple, se debe asumir un nuevo valor de P, que disminuya la constante de equilibrio, para así disminuir la sumatoria. Observando el nomograma, para que disminuya la constante de equilibrio debe aumentar la presión. Asumiendo otro valor de P: Como se cumple la condición, la presión de burbuja es 3000kPa. Presión de Rocío Asumiendo las zi= yi, tenemos que: z1=y1= 0,58 z2=y2= 0,42 Asumimos valor de P, hasta que la condición (4.42) se cumpla.

La condición (4.42) no se cumple, se asume un nuevo valor de P. Para disminuir la sumatoria, se debe incrementar el valor de ki, para que esto ocurra, observamos la Fig. 4.7, se debe disminuir la P.

Asumiendo un nuevo valor de 2300 kPa se tiene: La presión de rocío es de 2300 kPa. La presión del sistema, es la incógnita del problema, debe estar entre la presión de burbuja y la de rocío para que vaporice el 40% de la alimentación. Para determinar la P del sistema, se deben asumir valores de P, hasta que se cumpla la ecuación (2.53) de vaporización instantánea. Asumiendo P = 2700 kPa. Se leen las constantes de equilibrio en el nomograma Fig. 4.7, a la presión de 2700 kPa y la temperatura del sistema 31,85 ºC. Ya que: La presión del sistema es 2700 kPa.

HCl Moles Iniciales0,160,0800,02 Moles en equilibrio 0,06 CALCULE a) Los datos necesarios para completar la tabla. b) El valor de Kc a esa temperatura

Por lo tanto quedaría asi:

Ley de Henry