JUSTIFICACIÓN

El agua es un ejemplo de sistema químico heterogéneo de un solo componente,

es necesario conocer el número de variables intensivas independientes que se

utilizarán en la determinación de la presión de vapor de este líquido. El número de

variables se determina mediante la regla de las fases de Gibbs aplicable a un

sistema de un componente sin reacción:

F = C - P +2 [Ecuación1]

Donde C=1 y P=1, equivalente a una especie química (agua) y a una fase (liquida)

respectivamente, sustituyendo los valores de C y P para el agua en la Ecuación 1,

los grados de libertad son dos, lo que indica que se consideran dos variables

independientes. Las fases líquida y gaseosa (agua y vapor de agua) se dan

conjuntamente en un amplio margen de temperatura y presión, por lo que estas

serán las variables independientes a utilizar. Debido a que el punto de ebullición

del agua a una presión P, es la temperatura a la cual se da la presión de vapor al

equilibrio, una vez fijada T, la presión de vapor del equilibrio del agua líquida a

temperatura T queda especificada o viceversa.

Se realizará un diagrama de fase de equilibrio liquido-vapor, con presión en función

de la temperatura. Para determinar la temperatura y presión al equilibrio se

calentara el agua a temperatura de ebullición, posteriormente se realizaran 5

repeticiones variando la presión del sistema y anotando la temperatura de

ebullición en cada caso. Se utilizará la definición de Clausius Clapeyron para

determinar temperaturas teóricas a cada presión trabajada, tomando como estado

de referencia el punto de ebullición y la entalpia de vaporización a 1atm.

[Ecuación 2]

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Analizar el comportamiento de la presión de vapor del agua respecto a su

temperatura de ebullición mediante el diagrama de fase del equilibro líquido-

vapor determinando temperaturas de ebullición a diferentes presiones en un rango

de presión de (540-690)mmHg.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

1. Fijar mediante la regla de fases de Gibbs, las variables independientes

para poder estudiar el equilibrio líquido-vapor.

2. Determinar de manera experimental las temperaturas de ebullición

respecto a cada variación de presión.

3. Analizar el comportamiento de la presión de vapor de agua en función

de la temperatura de ebullición.

4. Determinar las temperaturas de ebullición del agua respecto a cada

presión de vapor mediante Clausius Clapeyron.

5. Comparar las presiones y temperaturas teóricas y experimentales.

HIPÓTESIS

HIPÓTESIS ESTADÍSTICA

Análisis de Varianzas

1. PRESIÓN

H0: Las medias de los valores de presión no difieren significativamente entre sí al

variar la temperatura.

H1: Las medias de los valores de presión si difieren significativamente entre sí al

variar la temperatura.

2. TEMPERATURA

H0: Las medias de los valores de temperatura no difieren significativamente entre

sí al variar la presión.

H1: Las medias de los valores de temperatura si difieren significativamente entre sí

al variar la presión.

Análisis Correlación Lineal

1. PRESION

H0: No existe dependencia lineal de P en función de T.

H1: Si existe dependencia lineal de P en función de T.

2. TEMPERATURA

H0: No existe dependencia lineal de P en función de T.

H1: Si existe dependencia lineal de P en función de T.

HIPOTESIS CONCEPTUAL

1. El valor de la temperatura es directamente proporcional a la variación de la

presión en el rango de 640-590mmHg.

ALGORITMO EXPERIMENTAL

ASPECTOS DE SEGURIDAD

Métodos de control para la práctica

Operación al vacío:

1. Utilizar recipientes de vidrio especiales capaces de soportar el vacío (paredes

gruesas y formas esféricas para compensar las fuerzas en todo el recipiente) e

instalar el aparato en un lugar donde no haya riesgo de que sufran un choque

mecánico.

2. Recubrir con una cinta adhesiva o una red metálica el recipiente en depresión.

3. El paso de vacío a presión atmosférica se debe realizar de manera gradual y

lenta.

4. Hay que tener en cuenta que cuando se usa para generar el vacío una trompa

de agua y se cierra lentamente el grifo de alimentación, puede tener lugar un

retorno de agua al recipiente en el que se realiza el vacío. Para evitarlo se debe

cerrar primero la llave de paso intercalada entre el aparato sometido al vacío y la

trompa de agua. También es útil colocar entre ambos un recipiente de seguridad.

5. Antes de eliminar el vacío hay que esperar a que el matraz que contiene el

líquido se enfríe. Este enfriamiento progresivo se puede conseguir apartando la

muestra del sistema de calentamiento.

6. El refrigerante, matraz colector y en general todo el sistema de evaporación

debe protegerse con una mampara o con redes elásticas ajustadas a las

diferentes piezas de vidrio.

Diagrama del equipo

EQUIPO:

1. Balón de tres bocas

2. Termómetro

3. Condensador

4. Manómetro de mercurio

5. Bomba

6. Plancha eléctrica

7. Kitasato

1

2

3 4

5

6

7

ALGORITMO DE CÁLCULO

INICIO

Gráfica de Presión vrs Temperatura

Ecuación de Grados de

Libertad

F = C - P +2

[Ecuación 1]

P: número de

fases

C: número de

componentes

F: variable para

definir sistema

LnP: logaritmo natural

de presiones

H: Entalpía de

vaporización (kJ/mol)

R: Constante universal

de los gases (KJ/K·mol)

T: Temparatura (K)

FIN

Ecuación de Clausius Clapeyron

[Ecuación 2]

BIBLIOGRAFÍA

1. Levine, Ira N. “Principios de Fisicoquímica”. México, Editorial McGraw-Hill

Interamericana, 2009. Sexta Edición. ISBN 9781509888. pp 197-200.

2. Raymond, Chang. “Fisicoquímica”. México, Editorial McGraw-Hill

Interamericana, 2010. Tercera Edición. ISBN 9701066529. pp 251-257.

3. Raymond, Chang. “Química”. México, Editorial McGraw-Hill Interamericana,

2010. Décima Edición. ISBN 9786071503077. pp 482-500.