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Ley de Raoult y presión de vapor

UniversidadQuímicaEquilibrio ideal líquido-vapor de benceno y tolueno con presiones de vapor de los componentes puros calculadas mediante Antoine según NIST, de 35 a 65 °C

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Acerca de este experimento

Mezcla dos componentes volátiles y compara las presiones parciales, la presión total y la composición del vapor. El componente más volátil puede enriquecerse en el espacio de cabeza incluso cuando la mezcla líquida es equimolar.

Objetivos de aprendizaje

  • Aplica la ley de Raoult a cada componente líquido.
  • Relaciona la presión parcial con la fracción molar en el vapor mediante la ley de Dalton.
  • Distinga las curvas de presión de burbuja y de rocío a temperatura constante.

Cómo usarlo

  1. 1Compare las presiones de vapor del tolueno puro y del benceno puro a una misma temperatura.
  2. 2Mezcle fracciones molares líquidas iguales y registre la fracción de benceno enriquecida en el vapor.
  3. 3Cambie el volumen del espacio de cabeza y compare la presión con la cantidad de vapor.
  4. 4Muestre la envolvente de burbuja y rocío y verifique que las composiciones actuales del líquido y del vapor correspondan a la misma presión de equilibrio.

El modelo

Las relaciones ideales entre líquido y gas determinan el enriquecimiento del vapor.
La curva de rocío utiliza la composición del vapor, mientras que la curva de burbuja utiliza la composición del líquido.
Los coeficientes de Antoine del NIST se utilizan únicamente dentro de su intervalo de temperatura habitual.

Supuestos

  • El líquido es un depósito ideal de gran tamaño con composición prescrita, y el vapor es ideal. Se omiten el agotamiento finito del líquido y los coeficientes de actividad no ideales.
  • Para el benceno se usan los coeficientes de Antoine 4.01814, 1203.835 y menos 53.226; para el tolueno, 4.08245, 1346.382 y menos 53.508. La temperatura está limitada al intervalo de 308.15 a 338.15 K.
  • El volumen del espacio de cabeza modifica la cantidad de vapor a la misma presión de saturación. Los colores del trazador representan la composición, no la densidad numérica real ni la cinética de intercambio.

Pruébalo en clase

  1. Q1¿Por qué la fracción de benceno en el vapor es mayor que la fracción de benceno en el líquido en una muestra mixta?
  2. Q2¿Por qué cambiar el volumen del espacio de cabeza no modifica la presión de saturación en el modelo de gran depósito?

Preguntas frecuentes

¿Predice esto un azeótropo de etanol y agua?

No. Para ello se necesita un modelo de líquido no ideal. El modelo binario ideal actual no produce un azeótropo interior.

¿Por qué las curvas de burbuja y de rocío tienen composiciones horizontales diferentes?

La curva de burbuja se parametriza mediante la fracción molar del líquido y la curva de rocío, mediante la fracción molar del vapor. Una línea de unión horizontal conecta las composiciones coexistentes.