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NSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

Termodinámica Del Equilibrio Químico Docente: Dr. Jesus Ochoa

Alumnos:

Equipo 1

Sección B

Grupo: 2IM45

Ingeniería Química Industrial

Ciudad de México

2017

5gr e acido benzoico se pusieron en 1 L de tolueno y se agito y es completamente misible -

Agua ml 25 25 25 25 25 25

1 2 3 4 5 6

+

𝐾𝐷 =

HBZ en tol ml 4 8 12 16 20 25

Tolueno puro ml 21 17 13 9 5 0

[𝑆]𝐷 [𝐻𝐵𝑧] 𝑇 = … … … … . .1 [𝑆]𝐴 [𝐻𝐵𝑧]𝐴

Se vacia a un embudo de separación, agitar 20 min ( distribuir en ambas fases ) concentración HBz en agua y Toluena 𝐶𝐴 =

𝑉𝐴 𝑁𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉𝑚

𝐶𝑇 =

𝑉𝑇 𝑁𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉𝑚

Agita para formar una molecula doble por los puentes de H+ IONIZACION [𝐻𝐵𝑧]𝐴

𝐾𝐴→

→ 𝐾𝑎 =

[𝐻+][𝐵𝑧−]

[𝐻+][𝐵𝑧−] [𝐻𝐵𝑧]𝐴

𝐶𝐴

Inicio Durante Equilibrio

X X

-X 𝐶𝐴 − 𝑋

X X

Grado de ionización =α [𝐻𝐵𝑧]𝐴 = 𝐶𝑎 (1 − 𝛼) … … … … 4 𝐾𝐴 =

𝑋𝑋 𝐶𝐴−𝑋

𝛼=

𝑋 𝐶𝑎

𝐾𝐴 =

𝛼 2 𝐶𝑎2 𝐶𝑎 (1 − 𝛼)

→

𝐾𝐴 = 6.3 𝑋 10−5

𝑚𝑜𝑙 𝐿

DIMERIZACION Monómero 2[𝐻𝐵𝑧] 𝑇

km→ 𝐾𝑚 →

dimero acido [(𝐻𝐵𝑧)2 ] 𝑇

𝐾𝑚 =

[(𝐻𝐵𝑧)2 ]𝑇 [(𝐻𝐵𝑧)2 ]𝑇

Km=Ka µ dimerización → equilibrio 𝐾𝐷 = 𝑁𝑂 𝐸𝑆 𝐾𝑎 𝐷𝐸 𝐸𝑄𝑈𝐼𝐿𝐼𝐵𝑅𝐼𝑂 𝐶𝑇 = [𝐻𝐵𝑧] 𝑇 + 2 [(𝐻𝐵𝑧)2 ] 𝑇

3era parte organica del tolueno

De la ecuación 1 (1)′ ′

[𝐻𝐵𝑧] 𝑇 = 𝐾𝐷 [𝐻𝐵𝑧]𝐴 DE LA ECUACION 2 [(𝐻𝐵𝑧)2 ] 𝑇 = 𝐾𝑚 [𝐻𝐵𝑧]2 𝑇

(2)′ ′

𝐶𝑇 = 𝐾𝐷 [𝐻𝐵𝑧]𝐴 + 2[𝐾𝑚(𝐻𝐵𝑧)2 𝑇 ] 𝐶𝑇 = 𝐾𝐷 [𝐻𝐵𝑧]𝐴 + 2 𝐾𝑚[𝐻𝐵𝑧]2 𝑇 SUSTITUYENDO 4 𝐶𝑇 = 𝐾𝐷 𝐶𝐴 (1 − 𝛼) + 2 𝐾𝑚[𝐻𝐵𝑧] 𝑇 [𝐻𝐵𝑧] 𝑇 𝐶𝑇 = 𝐾𝐷 𝐶𝐴 (1 − 𝛼) + 2 𝐾𝑚 𝐾𝐷 [𝐻𝐵𝑧]𝐴 𝐾𝐷 [𝐻𝐵𝑧]𝐴 𝐶𝑇 = 𝐾𝐷 𝐶𝐴 (1 − 𝛼) + 2 𝐾𝑚 𝐾𝐷2 𝐶𝐴 (1 − 𝛼)2

𝐶𝑇 = 𝐶𝐴 (1 − 𝛼) [𝐾𝐷 + 2 𝐾𝑚 𝐾𝐷2 𝐶𝐴 (1 − 𝛼)]

𝑪𝑻 = 𝑲𝑫 + 𝑪𝑨 (𝟏 − 𝜶) 𝑦

𝑏

𝟐 𝑲𝒎 𝑲𝟐𝑫 𝑚

𝑪𝑨 (𝟏 − 𝜶) 𝑥

Tabla de datos experimentales

1 2 3 4 5 6

HBz en Tolueno 4 8 12 16 20 25

Datos: 𝑁𝑁𝑎𝑂𝐻 = 0.015 𝑉𝐴 = 𝑝𝑟𝑜𝑚 𝑉𝑚 = 10

Tolueno puro 21 17 13 9 5 0

Agua Va 1 (mL) 25 1.4 25 2.0 25 2.6 25 3.0 25 3.6 25 4.1

Va 2 (mL) 1.3 1.9 2.5 3.2 3.6 4.3

V prom 1.35 1.95 2.55 3.1 3.6 4.2

Vorg 1 (mL) 3.1 6.6 9.9 14 17.6 23.5

Vorg 2 (mL) 3.0 6.2 10.0 14.1 17.6 23.7

Vorg prom 3.05 6.4 9.95 14.5 17.6 23.6

Cálculos >>Corrida 1 Fase acuosa: 1.35 mL Fase orgánica: 3.1 mL 𝐶𝐴 =

𝑉𝐴 𝑁𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉𝑚

(1.35 𝑚𝑙 ) (0.015 𝑁) 10 𝑚𝐿

𝐶𝐴 =

𝑪𝑨 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟐𝟎𝟐𝟓

𝐶𝑇 = 𝐶𝑇 =

𝑉𝑇 𝑁𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉𝑚

(3.05 𝑚𝑙 ) (0.015 𝑁) 10 𝑚𝐿

𝑪𝑻 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟒𝟓𝟕𝟓 Grado de ionización 𝐾𝐴 =

𝑋𝑋 𝐶𝐴−𝑋

Donde 𝐾𝐴 = 6.3 ∗ 10−5 Resolviendo para 𝑋 𝑋 = 0.00032706 Obteniendo el grado de ionización 𝛼= 𝛼=

𝑋 𝐶𝑎

0.00032706 0.002025

𝜶 = 𝟎. 𝟏𝟔𝟏𝟓𝟏𝟏

𝑪𝑻 = 𝑲𝑫 + 𝑪𝑨 (𝟏 − 𝜶)

𝟐 𝑲𝒎 𝑲𝟐𝑫

𝑪𝑨 (𝟏 − 𝜶)

Del modelo Matemático obtenemos 𝑌 𝑌=

𝑌=

𝐶𝑇 𝐶𝐴 (1 − 𝛼)

0.004575 0.002025(1 − 0.161511) 𝒀 = 𝟐. 𝟔𝟗𝟒𝟒𝟒

Del modelo Matemático obtenemos 𝑋 𝑋 = 𝐶𝐴 (1 − 𝛼) 𝑋 = 0.002025(1 − 0.16151) 𝑿 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟏𝟔𝟗𝟕𝟗𝟒 Mediante la gráfica de resultados se obtiene la siguiente ecuación 𝑦 = 842.67𝑥 + 1.5107 Donde

𝑲𝑫 = 𝟏. 𝟓𝟏𝟎𝟕 𝑚 = 842.67 𝐶𝑇 = 𝐾𝐷 + 𝐶𝐴 (1 − 𝛼)

2 𝐾𝑚 𝐾𝐷2

Si

𝑚 = 2 𝐾𝑚

𝐾2𝐷

= 842.67

Despejando 𝐾𝑚 𝑲𝒎 = 𝟏𝟖𝟒. 𝟔𝟏𝟔𝟕

𝐶𝐴 (1 − 𝛼)

Tabla de resultados fase fase Ca Ct X( de grado de Grado de Y MM X MM acuosa organica ioni) 1.35 3.05 0.0020 0.0045 0.00032706 0.161511 2.694441 0.001697 25 75 11 5 94 1.95 6.4 0.0029 0.0096 0.0003989 0.136376 3.800324 0.002526 25 07 61 1 2.55 9.95 0.0038 0.0149 0.0004604 0.120366 4.435891 0.003364 25 25 01 34 6 3.1 14.5 0.0046 0.0217 0.00051066 0.109819 5.254460 0.004139 5 5 35 86 34 3.6 17.6 0.0054 0.0264 0.0005497 0.101796 5.442962 0.004850 3 29 3 4.2 23.6 0.0063 0.0354 0.00059928 0.095123 6.209741 0.005700 81 93 72

KD 1.5107 M 842.67 KM 184.6167

Análisis de resultados

grafica 1 7 y = 842.67x + 1.5107

6 5 4 3 2

1 0 0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006