Sistemas ternarios con líquidos miscibles

1. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMADE MEXICO
Fes Zaragoza
Carrera: Ingeniería Química
Modulo: Procesos de separación
Asignatura: Laboratorio y taller de proyectos
Actividad L2: Sistema ternario de líquidos parcialmente miscibles
Alumno:
1. OBJETIVO

2. DETERMINAR LAS CONCENTRACIONES DEL ESTADO DE SATURACIÓN
DE UN SISTEMA CONSTITUIDO POR DOS LÍQUIDOS POCO MISCIBLES
ENTRE SÍ Y UN TERCERO COMPLETAMENTE MISCIBLE CON LOS DOS
PRIMEROS, Y DIBUJAR LA CURVA DE SOLUBILIDAD
CORRESPONDIENTE SOBRE UN DIAGRAMA TRIANGULAR.
2. RESUMEN
El experimento consistío en determinar curvas de calibración de 5 sistemas ternarios, es
decir tres componentes don inicialmente y uno tercero que se añadiría gradualmente a la
mezcla para obtener un equilibro sin llegar a una saturación del sistema por medio del
tercer componente esto se observaría por medio de una titulación a través de una bureta
graduada de 50ml, el quinto sistema es un sistema propuesto, en este caso fue glicerol,
cloroformo y ácido acético, donde el componente que determinaría el equilibrio seria el
glicerol debido a su insolubilidad en ácido acético pero como el sistema tenia ácido
acético y cloroformo, el grado de solubilidad del glicerol en el sistema aumentaba llegando
a un equilibrio de fases entre los tres componentes. La cantidad de glicerol añadida fue
demasiada y como resultados solo se llegó a tres equilibrios mostrados en los resultados.
El objetivo se cumplió ya que se pudo observar así como determinar por medio de
valoraciones experimentales el equilibrio de los sistemas.
3. HIPÓTESIS
El volumen de agua gastada para las valoraciones de los cuatro primero sistemas
dependerá directamente de la concentración determinada de los componentes miscibles,
se espera que para el quinto sistema el glicerol determine la curva de equilibrio en la
mezcla de los componentes miscibles, esto debido a que el glicerol será miscible en la
mezcla de los dos componentes.
4. MARCO CONCEPTUAL DE REFERENCIA

3. Si se mezclan agua y benceno, se observa que la solución resultante se separa en
dos capas homogéneas llamadas fases, una encima de la otra. Se sabe que este
fenómeno, llamado in miscibilidad, indica que las dos sustancias son muy poco solubles
entre sí; prácticamente no se disuelven una a la otra. La fase superior es una solución
saturada de agua en benceno (es decir, el soluto es el agua y el solvente es el benceno),
mientras que la capa inferior es la solución saturada de benceno en agua (el soluto es el
benceno y el solvente es el agua).
La inmiscibilidad entre estas dos sustancias puede disminuirse (produciendo
mezclas con mayor solubilidad entre los componentes) si a la mezcla se agrega un tercer
componente para formar un sistema ternario de líquidos, el cual al mezclarse por
separado en cualquier porcentaje con agua o con benceno se disuelve completamente
tanto en uno como en otro. El tercer componente puede ser ácido acético, acetona,
metanol, etc. Los sistemas ternarios de líquidos pueden estar formados por diferentes
especies químicas no sólo por las mencionadas en estos dos párrafos.
En general, tres líquidos al mezclarse pueden originar alguno de tres tipos
principales de sistemas ternarios, dependiendo de la distribución mutua entre ellos:
1. Las sustancias A, B y C presentan tres parejas de líquidos parcialmente
miscibles (ninguna de ellas se disuelve completamente en las otras).
2. De las tres sustancias A, B y C, solo se tienen dos parejas solubles
parcialmente (por ejemplo A en B y A en C) pero existe una pareja de
solubilidad completa (por ejemplo, B en C).
3. Tres sustancias A, B y C producen solamente una pareja de líquidos
parcialmente miscibles (por ejemplo A en B) mientras que otras dos parejas (C
en B y C en A) son solubles completamente en cualquier proporción.
En el presente trabajo se estudiará el último caso.
Si se mezclan dos líquidos de solubilidad mutua ilimitada, por ejemplo C en B o C
en A produciendo una mezcla en una sola fase, y se les añade un tercero A o B,
respectivamente, que se disuelve completamente en uno de los dos primeros y en el otro
sólo parcialmente, aparecerá una turbidez durante la adición, esto indicará que la solución
binaria inicial se ha saturado en el líquido añadido y dará origen a la formación de una
segunda fase líquida inmiscible con la primera. Si se continúa agregando la tercera
especie la mezcla líquida resultante se separa en dos capas claramente apreciables. El
sistema que en un principio era homogéneo, con la aparición de la segunda fase se
convierte en un sistema heterogéneo. El estado de interés en este caso es aquel en el

4. que se observa la transición de la mezcla, de monofásica a bifásica, es decir, el estado de
turbidez. La concentración o composición que presenta el sistema en esta situación indica
el grado de solubilidad que tiene el tercer líquido en la mezcla binaria inicial, y puede
cuantificarse para saber qué cantidad de cada sustancia está presente en este estado de
saturación, único a las condiciones de composición, presión y temperatura del
experimento.
Si la operación descrita en el párrafo anterior se repite varias veces utilizando
mezclas binarias con diferente concentración inicial, pero a la misma presión y
temperatura, se alcanzan los estados de saturación correspondientes a cada una y con
las composiciones respectivas de los tres líquidos, que como en el caso anterior, se
cuantifican. Los resultados se pueden representar como puntos sobre un diagrama
triangular, y la unión entre ellos con una curva suave se llama curva de solubilidad o curva
binodal. Esta curva divide el diagrama en dos zonas, una en la que los tres líquidos son
completamente miscibles y la otra en la que se tiene una pareja parcialmente miscible o
zona heterogénea. Tal representación esquemática de datos permite averiguar el
equilibrio de fases líquido – líquido que origina este sistema ternario de líquidos, aspecto
muy útil en las operaciones de separación de los componentes de mezclas líquidas.
La separación de los componentes de una mezcla líquida homogénea es un
problema frecuente en la industria química. La extracción líquido-líquido es un método
muy importante para separar mezclas líquidas, la adición de un solvente en ésta
operación corresponde a la adición de calor en el caso de la separación por destilación. El
solvente en la operación de extracción deberá ser inmiscible o parcialmente miscible con
al menos uno de los componentes de la mezcla para facilitar la separación de las fases.
La operación de extracción líquido-líquido consiste de los siguientes pasos:
a. íntimo contacto del solvente (el extractor) con la solución que contiene el
componente de interés (soluto), así que el soluto se transfiere de la solución al
solvente; y
b. separación de la fase inmiscible. La fase que contiene mayor concentración del
solvente y menor concentración del líquido original es normalmente llamado
extracto y a la otra fase con menor concentración del solvente se le refiere
como refinado.
El proceso de extracción puede involucrar otras operaciones como una destilación
para recobrar el solvente del extracto y del refinado.
La extracción líquido-líquido tiene aplicación en la separación de:

5. a. soluciones de componentes que tienen baja volatilidad relativa especialmente
cuando la destilación a vacío es cara.
b. Soluciones con componentes que forman azeótropos o tienen cercanos puntos
de ebullición.
c. Soluciones de componentes sensibles al calor, tales como antibióticos.
5. REACTIVOS, MATERIALES Y EQUIPO
5.1 REACTIVOS
Sistema 1
A: Agua
B: Tolueno
C: Acetona
Sistema 2
A: Agua
B: Xileno
C: Etanol
Sistema 3
A: Agua
B: Tetracloruro de carbono
C: Acido acético
Sistema 4
A: Agua
B: Tolueno
C: Etanol
Sistema 5
A: Glicerol
B: Cloroformo
C: Acido acético
5.2 MATERIAL

6. 2 Buretas de 50 ml
8 Matraces Erlenmeyer de 50 ml
8 Matraces Erlenmeyer de 125 ml
2 Pipetas volumétricas de 10 ml
1 Pipeta volumétrica de 5 ml
1 Pipeta volumétrica de 2 ml
2 Pinzas para Bureta
1 Probeta de 50 ml
2 Soportes universales
1 Pipeta graduada de 1 ml
1 Bureta de 10 ml
5.3 EQUIPO
1 Densímetro digital
5.4 HERRAMIENTAS
En ésta actividad no se utiliza herramienta
5.5 SERVICIOS
Electricidad
Agua potable
6. PROCEDIMIENTO
6.1 DENSIDAD DE LAS SUSTANCIAS
Emplear el densímetro digital para medir la densidad de todas las sustancias que
constituyen los cinco sistemas. En caso de no contar con este equipo, utilizar un
picnómetro y la técnica apropiada. Los valores se registran sobre la tabla 1.
6.2 SISTEMAS 1 A 4

7. Se disponen matraces Erlenmeyer de 50 ml lavados, secados, etiquetados. En
forma análoga se preparan dos buretas de 50 ml y se llenan, una con la
sustancia B y la otra con la sustancia C. Preparar en seguida dentro de cada
matraz la mezcla binaria conforme se indica en la sección 1 de la tabla 2. El
remanente de las sustancias se regresa a su envase y las buretas se lavan
perfectamente antes de proceder con el sistema siguiente. Se valora cada una de
las soluciones con agua hasta que aparezca la turbidez. Puede darse el caso
extremo en que sea suficiente añadir una o dos gotas para que esto ocurra, por
lo que se recomiendan usar una microburetas para saber con una precisión
mayor el volumen de agua gastada. Después de añadir cada gota, se agita
vigorosamente el matraz hasta que se enturbie la mezcla. Se deja en reposo
hasta que desaparezca la turbidez. Si al agitar nuevamente aparece la turbidez,
significa que la valoración ha terminado. La cantidad del componente a añadir
empleado se anota en la columna A
SISTEMA 5
Con base en los sistemas 1 a 4, el alumno seleccionará cuál par de los tres
líquidos propuestos para el sistema 5 forma la mezcla binaria y el tercero a partir
del cual se generará la turbidez. Después, proceder conforme a lo indicado para
los sistemas 1 a 4, empleando los matraces Erlenmeyer.
7 RESULTADOS
7.3 PRESENTACION DE LOS RESULTADOS
TABLA 1
Agua Toluen
o
Aceton
a
Xileno Etanol Tetracloruro
de carbono
Ácido
acético
Clorof
ormo
Glicerol
g/cm3) .998 .868 .7912 .879 .234 1.193 1.051 1.443 1.26
M 18 92.13 50.8 106 46.07 154 60 119.3 92
SECCIÓN 1 SECCIÓN 2 SECCIÓN 3 SECCIÓN 4

8. Mezcla 1
Sistema 1
MATRAZ
NÚMERO
VOLUMEN (ml)
% VOLUMEN DE CADA
COMPONENTE
MOLES DE CADA
COMPONENTE
% MOLES DE CADA
COMPONENTE
A B C A C B A C B A C B
1
2 8
1.55 17.3160
69.26
40693 13.419
0.018
84294
0.108
981
0.085
93889
8.81488
143
50.982
203
40.2029
155
2
3 7
0.65 28.1690
65.72
76995 6.1032
0.028
26441
0.095
358
0.036
03889
17.7027
307
59.725
1807
22.5720
885
3
4 6
0.3 38.8349
58.25
24272 2.9126
0.037
68588
0.081
736
0.016
63333
27.6989
613
60.075
612
12.2254
267
4
6 4
0.1 59.4059
39.60
39604 0.9900
0.056
52882
0.054
49
0.005
54444
48.4962
586
46.747
1483
4.75659
312
5
7 3
0.25 68.2926
29.26
82927 2.4390
0.065
95029
0.040
868
0.013
86111
54.6491
696
33.864
9347
11.4858
957
6
8 2
0.15 78.8177
19.70
44335 1.4778
0.075
37176
0.027
245
0.008
31667
67.9432
341
24.559
7743
7.49699
166
7
9 1
0.09 89.1972
9.910
80278 0.8919
0.084
79323
0.013
623
0.004
99
82.0001
174
13.174
2546
4.82562
801
8
9.5 0.5
0.14 93.6883 4.930 1.3806
0.089
50396
0.006
811
0.007
76222
85.9976
798
6.5441
8192
7.45813
828

9. Sistema 2
SECCIÓN 1 SECCIÓN 2 SECCIÓN 3 SECCIÓN 4
MATRAZ
NÚMERO
VOLUMEN (ml)
% VOLUMEN DE CADA
COMPONENTE
MOLES DE CADA
COMPONENTE
% MOLES DE CADA
COMPONENTE
A B C A C B A C B A C B
1
2 8
2.13 16.488 65.95 17.559
0.016
58491
0.040
69565
0.118
09667
9.45670
437
23.2046
392
64.298
4016
2
3 7
2 25 58.33 16.666
0.024
87736
0.035
6087
0.110
88889
14.5163
336
20.7782
392
61.718
9827
3
4 6
1 36.363 54.54 9.0909
0.033
16981
0.030
52174
0.055
44444
27.8419
728
25.6192
422
40.851
81
4
6 4
0.3 58.252 38.83
2.9126
214
0.049
75472
0.020
34783
0.016
63333
57.3634
798
23.4595
267
17.503
5523
5
7 3
0.26 68.226 29.23 2.5341
0.058
04717
0.015
26087
0.014
41556
66.1705
324
17.3965
392
15.013
694
6
8 2
0.11 79.129 19.78 1.0880
0.066
33962
0.010
17391
0.006
09889
80.3022
342
12.3152
336
6.7090
8873
7
9 1
0.03 89.73 9.970 0.2991
0.074
63208
0.005
08696
0.001
66333
91.7054
637
6.25068
65
1.9447
6876
8
9.5 0.5
0.01 94.905
4.99 0.0999 0.078
7783
0.002
54348
0.000
55444
96.2163
342
3.10649
187
.37941
318

10. Sistema 3

11. Sistema 4
SECCIÓN 1 SECCIÓN 2 SECCIÓN 3 SECCIÓN 4
MATRAZ
NÚMERO
VOLUMEN (ml)
% VOLUMEN DE CADA
COMPONENTE
MOLES DE CADA
COMPONENTE
% MOLES DE CADA
COMPONENTE
A B C A C B A C B A C B
1
2 8
1.4
17.543
86
70.17
5439
12.280
702
0.015
49351
1.401
33333
0.077
62222
1.0367
3701
93.769
227
5.1940
36
2
3 7
0.93
27.447
392
64.04
3916
8.5086
917
0.023
24026
1.226
16667
0.051
56333
1.7863
7902
94.250
1689
3.9634
5212
3
4 6
0.64
37.593
985
56.39
0977
6.0150
376
0.030
98701 1.051
0.035
48444
2.7729
5789
94.051
6192
3.1754
2289
4
6 4
0.33
58.083
253
38.72
2168
3.1945
789
0.046
48052
0.700
66667
0.018
29667
6.0723
6172
91.537
304
2.3903
3426
5
7 3
0.17
68.829
892
29.49
8525
1.6715
831
0.054
22727
0.525
5
0.009
42556
9.2042
7945
89.195
8716
1.5998
4899
6
8 2
0.09
79.286
422
19.82
1606
0.8919
722
0.061
97403
0.350
33333
0.004
99
14.851
2864
83.952
9236
1.1957
8998
7
9 1
0.04
89.641
434
9.960
1594
0.3984
064
0.069
72078
0.175
16667
0.002
21778
28.215
0163
70.887
4803
0.8975
034
8
9.5 0.5
0.02
94.810
379
4.990
02
0.1996
008
0.073
59416
0.087
58333
0.001
10889
45.348
326
53.968
3825
0.6832
9141

12. SECCIÓN 1 SECCIÓN 2 SECCIÓN 3 SECCIÓN 4
MATRAZ
NÚMERO
VOLUMEN (ml)
% VOLUMEN DE CADA
COMPONENTE
MOLES DE CADA
COMPONENTE
% MOLES DE CADA
COMPONENTE
A C B A C B A C B A C B
1
2 8
2.85
15.564
202
62.25
6809
22.178
988
0.018
84294
0.040
69565
0.158
01667
8.66121
991
18.7058
922
72.6328
878
2
3 7
1.8
25.423
729
59.32
2034
15.254
237
0.028
26441
0.035
6087
0.099
8
17.2688
17
21.7559
847
60.9751
982
3
4 6
1.25
35.555
556
53.33
3333
11.111
111
0.037
68588
0.030
52174
0.069
30556
27.4052
862
22.1955
02
50.3992
119
4
6 4
0.62
56.497
175
37.66
4783
5.8380
414
0.056
52882
0.020
34783
0.034
37556
50.8114
16
18.2898
191
30.8987
649
5
7 3
0.45
66.985
646
28.70
8134
4.3062
201
0.065
95029
0.015
26087
0.024
95
62.1228
04
14.3751
914
23.5020
046
6
8 2
0.18
78.585
462
19.64
6365
1.7681
729
0.075
37176
0.010
17391
0.009
98
78.9020
972
10.6504
493
10.4474
535
7
9 1
0.08
89.285
714
9.920
6349
0.7936
508
0.084
79323
0.005
08696
0.004
43556
89.9035
811
5.39353
937
4.70287
95
8
9.5 0.5
0.03
94.715
852
4.985
0449
0.2991
027
0.089
50396
0.002
54348
0.001
66333
95.5108
56
2.71417
914
1.77496
49
SECCIÓN 1 SECCIÓN 2 SECCIÓN 3 SECCIÓN 4

13. Sistema 5
MATRAZ
NÚMERO
VOLUMEN (ml)
% VOLUMEN DE CADA
COMPONENTE
MOLES DE CADA
COMPONENTE
% MOLES DE CADA
COMPONENTE
B C A A C B A C B A C B
1
2 8 - - - - - - - - - -
2
3 7 - - - - - - - - - -
3
4 6 - - - - - - - - - -
4
6 4 - - - - - - - - - -
5
7 3 - - - - - - - - - -
6
8 2
1.3
70.796
4
17.69
9 11.501 0.096
76446
0.035
03333
0.016
43478 65.2788
088
23.6340
314
10.2507
167
7
9 1
0.07 89.37
9.930
4 .6951
0.108
86002
0.017
51667
0.000
9587
85.4907
863
13.7563
235
0.71875
315
8
9.5 0.5
0.05
94.527
3
4.975
1
0.4975
1
0.114
9078
0.008
75833
0.000
68478
92.4060
742
7.04324
016
5664.00
365

14. 6.3 TRATAMIENTO DE LOS RESULTADOS
Para trazar la curva de solubilidad de cada sistema y con ello identificar las zonas
de miscibilidad completa y parcial (zona heterogénea), es necesario calcular los
porcentajes de las cantidades de sustancia que constituyen a cada uno. Estos
porcentajes pueden representar unidades de volumen o unidades de moles.
Para expresar los porcentajes en unidades de volumen de cada componente con
respecto al sistema de tres componentes, se utilizan las siguientes ecuaciones:
Vol.CVol.BVol.A
Vol. A
en de A% en volum


100*
(1)
Vol.CVol.BVol.A
Vol. B
en de B% en volum


100*
(2)
Vol.CVol.BVol.A
Vol. C
en de C% en volum


100*
(3)
Anotar los resultados en la sección 2 de la tabla 2.
Antes de expresar los porcentajes en unidades de mol se deben calcular los
moles de cada componente presentes en cada mezcla ternaria en el punto de
saturación. Se emplean la siguiente ecuación:
i
ii
i
M
*ρV
n  (4)
𝑛 𝑖 = es el número de moles de la especie 𝑖, 𝑖 = 1,2,3
𝑉𝑖 = es el volumen de la especie 𝑖 usado para formar la composición del sistema.
Se obtiene de la sección 1 de la tabla 2.
𝜌𝑖 = es la densidad de la especie 𝑖. Se obtiene de la tabla 1 para cada sustancia.
5

15. 𝑀𝑖 = es la masa molar de la especie 𝑖. Se obtiene de la tabla 1 para cada
sustancia.
Los resultados se anotan en la sección 3 de la tabla 2.
Para expresar los porcentajes en unidades de mol de cada componente con
respecto al sistema de tres componentes, se utiliza la siguiente ecuación:
321
100
nnn
*n
% mol de i i

 (5)
Anotar los valores obtenidos en la sección 4 de la tabla 2.
6.4 CONSTRUCCIÓN DE LOS DIAGRAMAS

16. Diagrama para el sistema 1

17. Diagrama para el sistema 2

18. Diagrama para el sistema 3

19. Diagrama para el sistema 4

20. Diagrama para el sistema 5

21. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
De acuerdo a los datos experimentales obtenidos para cada sistema y después de haber
trazado la curva de solubilidad se observa el comportamiento de los componentes no
miscibles, en la curva de cada sistema se observa también una desviación esto debido a
que se tuvieron errores experimentales al hacer las valoraciones pues en más de una
ocasión el sistema se saturo y se separaron ambas fases, los errores de medición del
equipo también están contemplados dentro del experimento.
Observaciones
La determinación del tercer componente pudo haber tenido errores debido a que cuando
se cerraba la válvula goteaba más de una vez dentro del sistema, lo cual ocasionalmente
generaba turbidez que es el estado de saturación del sistema en base al tercer
componente.
.

22. 7. CONCLUSIONES
El objetivo de la práctica se cumplió parcialmente debido a que las valoraciones para el
último sistema no se dieron de la forma esperada, sin embargo fue posible demostrar y
observar mediante un diagrama de tres componentes la curva de solubilidad que
demuestra con la curva binodal la composición en cuatro de los cinco sistemas.
8. CUESTIONARIO
1) Definir el concepto de miscibilidad entre dos líquidos.
La miscibilidad entre dos líquidos es la propiedad que tienen los líquidos de mezclarse
en iguales proporciones, como resultado de lo cual se forma una solución homogénea,
por ejemplo si se añaden pequeñas cantidades de tolueno a un recipiente que
contiene benceno puro, observamos que, con independencia de la cantidad de tolueno
que se ah añadido, la mezcla obtenida permanece como una sola fase liquida, estos
son dos liquido miscibles entre si.
2) Dar una justificación del fenómeno de miscibilidad entre dos líquidos. Emplear
argumentos químicos o fisicoquímicos.
Respecto al ejemplo de la pregunta anterior cuando en un sistema de dos componentes
está presente una sola fase el número de grados de libertad es F = 2 - 1 + 2= 3. Esto
significa que debemos especificar tres variables a fin de describir la condición de la fase,
la presión, la temperatura y la concentración de uno de los componentes.
3) Mediante la Regla de las Fases de Gibbs determinar la varianza para un sistema
como cada uno de los empleados en la presente actividad experimental. Describir
la forma de hacerlo y las consideraciones realizadas.

23. J. Willard Gibbs en 1876 estableció por vez primera que hay una relación fija entre el
número de grados de libertad, de componentes y de fases presentes. Esta relación
conocida como regla de bas fases, es un principio muy general, y su validez no depende
de la constitución atómica o molecular en consideración. Hay que abonar en favor de
Ostwald, Roozeboom, Van't Hoff y otros por mostrar cómo esta generalización es
utilizable en el estudio de los problemas de equilibrio heterogéneo. Para formular esta
regla, consideremos en general a un sistema de C componentes en el que existen P fases
presentes. El problema ahora está en determinar el número total de variables del sistema.
Este depende de la presión y temperatura. De nuevo, a fin de definir la composición de
cada fase es necesario especificar la concentración de los (C - 1) constituyentes puesto
que el otro restante, queda determinado por diferencia. Corno hay P fases, el número total
de variables de concentración será (C - 1), que junto con la temperatura y presión
constituyen un total de [P(C - 1) + 2].
El estudiante recordará del álgebra que cuando existe una ecuación con' n variables
independientes, es necesario n ecuaciones a fin de encontrar los valores de cada
variable. Análogamente, para definir las [P( C - 1) + 2] variables del sistema, debemos
disponer de este número de ecuaciones. La siguiente cuestión que se plantea es
entonces: ¿ Cuántas'
ecuaciones que comprenden aquellas variables, es posible establecer? Para contestar
esta pregunta debemos recurrir a la termodinámica. Esta nos dice que el equilibrio entre
las diversas fases de una sistema es posible sólo si la energía libre molal parcial de cada
constituyente de una fase, es igual a la del mismo constituyente en cada una de las
restantes. Como
la energía libre molal parcial de un constituyente de una fase es una función de la presión,
temperatura, y hay (C - 1) variables de la concentración, se sigue inmediatamente que la
condición de equilibrio permite escribir una ecuación entre las de cada constituyente
distribuido entre dos fases cualesquiera. Cuando existen P fases dispondremos de (P - 1)
ecuaciones para cada constituyente, y para C constituyentes habrá C(P - 1) ecuaciones.
Si este número es igual al número de variables, el sistema queda completamente definido.
Sin embargo, no es el caso general, y el número de
variables excederá al de ecuaciones en F,
donde F = Número de variables - Número de ecuaciones

24. = [P(C-l) + 2J - [C(P 1)]
=C-P+2 …………………………… (1)
La ecuación (1) constituye la celebrada regla de las fases de Gibbs.
F es el número de grados de libertad del sistema y da el número de variables cuyo valor
debe especificarse arbitrariamente antes de que el estado del sistema quede
caracterizado sin ambigüedad. Según esta regla, el número de grados de libertad de un
sistema está determinado por la diferencia en el número de componentes y el de fases
presente, esto es, por (C - P).
4) Con base en el experimento realizado indicar las propiedades intensivas que se
especificaron. Compararlas con el resultado del inciso anterior. Comentar.
A la hora de construir la curva binodal debemos observar mediante la regla de Gibbs
el número de grados de libertad de los que disponemos:
L=N-F+2
Como tenemos 3 componentes, es decir, N=3, el número de grados de libertad será:
L=3-F+2
Que al tener 1 fases quedará finalmente como:
L=3-1+2=4 grados de libertad
Estos grados de libertad vendrán dados por la temperatura, la cual mantendremos
constante, la presión de igual forma constante, por último, la composición de la
mezcla, la cual iremos determinando por medio de valoraciones.
5) ¿Qué unidades de concentración se emplean en la construcción de la curva de
solubilidad sobre el diagrama triangular? ¿Cuáles son las más útiles para realizar
un balance de materia del sistema ternario que representa?

25. Concentración en % mol
Concentración en % vol.
6) ¿Qué significa la curva binodal en el diagrama triangular de composiciones del
sistema ternario? ¿Qué información representa?
La curva binodal es una representación gráfica de la solubilidad, que obtenemos para
visualizar la solubilidad de cada componente, en este caso en una mezcla de tres
componentes, en este caso sería representar la solubilidad para cada uno de los sistemas
realizados en el experimento.
7) Sobre un diagrama triangular publicado en la literatura técnica que muestra la
miscibilidad parcial entre un par de los componentes de un sistema ternario, la
curva de solubilidad es completamente cerrada. ¿Por qué en los resultados
experimentales de este protocolo no se exhiben así? ¿Qué se requiere para
completarla?
8) Explicar, desde el punto de vista fisicoquímico, la turbidez que se emplea como
punto final en la valoración del sistema.
9) ¿Cuál o cuáles fueron los criterios empleados para diseñar el sistema cinco?
10) Describe de manera general las características o el comportamiento de los
sistemas ternarios analizados en la presente actividad experimental.
11) De acuerdo con tus conocimientos, ¿cuál es la importancia de realizar esta
actividad experimental? Comentar.
12) ¿Los resultados que obtuvieron o la experiencia que adquirieron se pueden aplicar
para solucionar un problema real a nivel industrial? Explicar.

26. 9. REFERENCIAS CONSULTADAS
-Castellán, fisicoquímica
-Maron y Prutton Fundamento de fisicoquímica
-http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_1192_Q.pdf
-Protocolo de la FES Zaragoza I.Q. séptimo semestre
10. ANEXOS
Hojas de seguridad:
ACETONA
FORMULA: C3H6O, CH3COCH3.
PESO MOLECULAR: 58.08 g/ mol.
COMPOSICION: C: 62.04 %; H: 10.41 % y O: 27.55 %.
GENERALIDADES:
El acetona es un líquido incoloro, de olor característico agradable, volátil, altamente
inflamable y sus vapores son mas pesados que el aire. Se obtiene como subproducto en
la fermentación por medio de la cual se obtiene alcohol butílico; por oxidación de
isopropanol; por ruptura de hidroperóxido de cumeno en la cual se obtiene, además, fenol;
por destilación de acetato de calcio; por destilación destructiva de madera y a partir de
oxidación por cracking de propano. Es utilizada como disolvente de grasas, aceites, ceras,
hules, plásticos, lacas y barnices. Se usa en la manufactura de algunos explosivos, rayón,
películas fotográficas, elaboración de removedores de pinturas y barnices, purificación de
parafinas, en la deshidratación y endurecimiento de tejidos, en la extracción de algunos
productos vegetales y animales y como materia prima en una gran variedad de síntesis en

27. química orgánica. Por otra parte, junto con hielo y dióxido de carbono sólido, se puede
utilizar para enfriar a temperaturas muy bajas.
PROPIEDADES QUIMICAS:
El acetona es peligroso por su inflamabilidad, aún diluido con agua.
Productos de descomposición: Monóxido y dióxido de carbono.
Se ha informado de reacciones de oxidación vigorosas con:
- Oxígeno en presencia de carbón activado, mezclas de ácido nítrico/sulfúrico, bromo,
trifluoruro de bromo, cloruro de nitrosilo, perclorato de nitrosilo, perclorato de nitrilo,
cloruro de cromilo, trióxido de cromo, difluoruro de dioxígeno, terbutóxido de potasio,
peróxido de hidrógeno y ácido peroxomonosulfúrico. Con los siguientes compuestos las
reacciones son violentas:
Bromoformo o cloroformo en presencia de una base, dicloruro de azufre y peróxido de
metil-etilcetona. Reacciona con sustancias clorantes, produciendo cetonas halogenadas
que son muy tóxicas.
-CLOROFORMO
FORMULA: CHCl3
PESO MOLECULAR: 119.39 g /mol.
COMPOSICION: C: 10.05 %; H: 0.84 % y Cl: 89.10 %.
GENERALIDADES:
El cloroformo es un líquido incoloro con olor dulce característico, muy volátil.
Generalmente contiene pequeños porcentajes (1-5 %) de etanol como
estabilizador. Es ligeramente soluble en agua y con densidad mayor que ésta. Es
no inflamable, pero productos de su oxidación, como el fosgeno, son muy
peligrosos. Es peligroso por inhalación e ingestión. Se obtiene por medio de una
cloración cuidadosamente controlada de metano, por tratamiento de acetona con
polvos blanqueadores (CaOCl2) y ácido sulfúrico. Fue descubierto en 1847 y se
utilizó como anestésico por inhalación, como insecticida y en la industria

28. farmacéutica, sin embargo su toxicidad ha provocado que sea reemplazado por
otras sustancias. Actualmente, es utilizado como intermediario en síntesis
orgánica, especialmente en la obtención de fluorocarbono 22, el cual es utilizado
como refrigerante, propelente y en la fabricación de tetrafluoroetileno y su
polímero (PTFE).
PROPIEDADES FISICAS Y TERMODINAMICAS:
Punto de fusión: -63.5 oC
Punto de ebullición: 61.26 oC (760 mm de Hg)
Densidad: 1.498 g/ml ( a 15 oC); 1.484 (a 20 oC)
Densidad de vapor ( aire =1): 4.12
Indice de refracción (20oC): 1.4476
Temperatura de autoignición: mayor de 1000 oC
Viscosidad (cP): 0.855 (a -13 oC), 0.70 ( a 0 oC), 0.563 ( a 20 oC) y 0.51 (a 30 oC).
Tensión superficial respecto al aire (din/cm): 27.14 (a 20 oC) y 21.73 (a 60 oC); respecto
al agua:
45.0 ( a 20 oC).
Capacidad calorifica (kJ/kg K): 0.979 (a 20 oC)
Temperatura crítica: 263.4 oC.
Presión crítica: 53.79 atm.
Volumen crítico: 0.002 m3/ kg
Conductividad térmica (W/m K): 0.13 (a 20 oC)
Constante dieléctrica: 4.9 (a 20 oC)
Momento dipolar ( debye): 1.15
Calor de combustión (MJ/kg mol): 373
Calor de formación (MJ/kg mol) a 25 oC: -89.66 (gas) y -120.9 (líquido)
Calor latente de evaporación en el p. de ebullición (kJ/kg): 247
Solubilidad: miscible con etanol, benceno, éter dietílico, éter de petróleo, tetracloruro de
carbono, disulfuro de carbono y acetona.
Solubilidad en agua (g/kg de agua): 10.62 (a oC), 8.22 (a 20 oC) y 7.76 (a 30 oC).
Solubilida de agua en cloroformo (g/kg de cloroformo): 0.806 (a 22 oC).
Presión de vapor (mm de Hg): 0.825 (a -60 oC), 2.03 (a -50 oC), 4.73 (a -40 oC), 9.98 (a -
30 oC),

29. 19.58 (a -20 oC), 34.73 (a -10 oC), 60.98 (a 0 oC), 100.5 (a 10 oC), 159.6 (a 20 oC), 246.0
( a 30
oC), 366.38
(a 40 oC) y 525.98 (a 50oC).
Forma azeótropo con agua de punto de ebullición 56.1 oC y contiene 97.2 % de
cloroformo.
ETANOL
FORMULA: C2H6O, CH3CH2OH.
PESO MOLECULAR: 46.07 g/mol.
COMPOSICION: C: 52.24 %; H: 13.13 % y O: 34.73 %.
GENERALIDADES:
El etanol es un líquido incoloro, volátil, con un olor característico y sabor picante.
También se conoce como alcohol etílico. Sus vapores son mas pesados que el
aire.
Se obtiene, principalmente, al tratar etileno con ácido sulfúrico concentrado y
posterior hidrólisis. Algunas alternativas de síntesis son: hidratación directa de
etileno en presencia de ácido fosfórico a temperaturas y presiones altas y por el
método Fischer-Tropsch, el cual consiste en la hidrogenación catalítica de
monóxido de carbono, también a temperaturas y presiones altas. De manera
natural, se obtiene a través de fermentación, por medio de levaduras a partir de
frutas, caña de azúcar, maiz, cebada, sorgo, papas y arroz entre otros, generando
las variadas bebidas alcohólicas que existen en el mundo. Después de la
fermentación puede llevarse a cabo una destilación para obtener un producto con
una mayor cantidad de alcohol.
El etanol se utiliza industrialmente para la obtención de acetaldehido, vinagre,
butadieno, cloruro de etilo y nitrocelulosa, entre otros. Es muy utilizado como
disolvente en síntesis de fármacos, plásticos, lacas, perfumes, cosméticos, etc.
También se utiliza en mezclas anticongelantes, como combustible, como
antiséptico en cirugía, como materia prima en síntesis y en la preservación de
especímenes fisiológicos y patológicos.

30. TOLUENO
FORMULA: C7H8, C6H5-CH3.
COMPOSICION: C: 91.25 % , H: 8.75 %.
PESO MOLECULAR: 92.13 g/mol
GENERALIDADES:
El tolueno es un líquido incoloro con un característico olor aromático. Es menos
denso que el agua, inmiscible en ella y sus vapores son mas densos que el aire.
Es utilizado en combustibles para automóviles y aviones; como disolvente de
pinturas, barnices, hules, gomas, etil celulosa, poliestireno, polialcohol vinílico,
ceras, aceites y resinas, reemplazando al benceno. También se utiliza como
materia prima en la elaboración de una gran variedad de productos como
benceno, ácido benzoico, fenol, benzaldehido, explosivos (TNT), colorantes,
productos farmacéuticos (por ejemplo, aspirina), adhesivos, detergentes,
monómeros para fibras sintéticas, sacarinas, saborizantes y perfumes.
Es producido, principalmente, por reformación catalítica de las fracciones de
petróleo ricas en
naftenos.
MANEJO:
Equipo de protección personal:
Este compuesto debe utilizarse en un área bien ventilada, usando bata, lentes de
seguridad y, si es necesario, guantes, para evitar un contacto prolongado con la
piel. No deben utilizarse lentes de contacto al manejar este producto.
Evitar las descargas estáticas.

31. RIESGOS:
Riesgos de fuego y explosión:
Es muy inflamable por lo que sus vapores pueden llegar a un punto de ignición,
prenderse y transportar el fuego hacia el material que los originó. También,
pueden explotar si se prenden en un área cerrada y generar mezclas explosivas e
inflamables rapidamente con el aire a temperatura ambiente.
Evitar las descargas estáticas.
Riesgos a la salud:
La toxicología de este producto es similar a la del benceno, sin embargo el tolueno
no genera los trastorno crónicos a la sangre que se han presentado con el uso del
primero. Su toxicidad es moderada. Su principal metabolito es el ácido benzoico,
el cual se conjuga con la glicina en el hígado y se excreta por medio de la orina
como ácido hipúrico. El seguimiento de este último producto, sirve para determinar
niveles de exposición de trabajadores. El abuso de este producto provoca daño al
hígado, pulmones y disfunción cerebral. El consumo de alcohol, potencializa los
efectos narcóticos del tolueno. Inhalación: Exposiciones a niveles mayores de 100
ppm provocan pérdida de coordinación por lo que aumenta la probabilidad de
accidentes. Los efectos tóxicos del tolueno son potencializados por la ingestión de
drogas que interfieren con la actividad enzimática cromosomal, por ejemplo el
diazepam.
Si las exposiciones son a niveles mayores de 500 ppm, los efectos son narcosis,
náusea, dolor de cabeza, adormecimiento y confusión mental. Estos efectos se
potencializan con la presencia de otros disolventes, especialmente con el
benceno, el cual se encuentra en el tolueno como impureza. Contacto con ojos:
Causa irritación y quemaduras de cuidado si no se atiende a la víctima
inmediatamente.
Contacto con la piel: Causa irritación, resequedad y dermatitis. En algunas
personas puede generar sensibilización de la zona afectada. Es absorbido a
través de este medio. Ingestión: Causa náusea, vómito y pérdidad de la
conciencia. Carcinogenicidad: No se han encontrado evidencias. Mutagenicidad:

32. Se tienen evidencias de ruptura e intercambio de cromátidas con este producto
químico.
Peligros reproductivos: Se tienen evidencias de que el tolueno es teratogénico y
embriotóxico. Además se ha encontrado que causa impotencia y anormalidades
en los espermatozoides de trabajadores que
utilizan tintas que lo contienen.
ACCIONES DE EMERGENCIA:
Primeros auxilios:
Inhalación: Transportar a la víctima a un lugar bien ventilado. Si no respira,
proporcionar respiración artificial y mantenerla en reposo y bien abrigada. En
cualquier caso, proporcionar oxígeno.
Ojos: Lavarlos con agua o disolución salina, inmediatamente, asegurándose de
abrir bien los párpados.
Piel: Lavar la zona contaminada con agua y jabón, si es necesario, quitar la ropa
contaminada.
Ingestión: Lavar la boca con agua y dar a tomar agua para diluirlo. No inducir el
vómito.
EN TODOS LOS CASOS DE EXPOSICION, EL PACIENTE DEBE SER
TRANSPORTADO AL
HOSPITAL TAN PRONTO COMO SEA POSIBLE.