[Ej. Ley de Raoult, descenso de la presión de vapor]
La presión de vapor
del etanol (C₂H₅OH) a 20°C es 44 mmHg, y la presión de vapor del metanol
(CH₃OH) a la misma temperatura es 94 mmHg. Se prepara una mezcla de 30.0 g de
metanol y 45.0 g de etanol (y se puede suponer que se comporta como una
solución ideal).
(a) Calcula la presión de vapor del metanol y del etanol
sobre esta solución a 20°C.
(b) Calcula la fracción molar de metanol y etanol en el
vapor sobre esta solución a 20°C.
(c) Sugiere un método para separar los dos componentes de la
solución.
Etapa analítica
Etapa cero. Debemos calcular el ratio de cantidades con la
forma [1] de [Teo.
Conversiones entre ratio de cantidad, masa y volumen líquido]. Las masas
molares requeridas son:
Etanol (C₂H₅OH): ( 12.01 x 2 + 1.01 x 6 + 16.00 ) u = 46.08
u
Metanol (CH₃OH): ( 12.01 + 1.01 x 4 + 16.00 ) u = 32.05 u
(a) Calcula la
presión de vapor del metanol y del etanol sobre esta solución a 20°C.
Usaremos la forma [1] de [Teo.
Ley de Raoult].
(b) Calcula la fracción molar de metanol y etanol en el
vapor sobre esta solución a 20°C.
Usaremos las formas [2] y [3] de [Teo.
Factor de enriquecimiento en función de presiones de vapor estándar].
(c) Sugiere un método para separar los dos componentes de la
solución.
Destilación fraccionada. Dado que ambos componentes son volátiles y tienen puntos de ebullición relativamente cercanos, una destilación simple no sería eficiente. La destilación fraccionada utiliza una columna de fraccionamiento que permite múltiples ciclos de evaporación y condensación en un solo proceso.
Como vimos en el inciso (b), el vapor siempre es más rico en el componente más volátil (metanol). Al repetir este proceso de vaporización-condensación a lo largo de la columna, el metanol saldrá primero por la parte superior como destilado, mientras que el etanol permanecerá en el matraz de ebullición.
Etapa Numérica por factor de conversión
Etapa cero.
(a) Calcula la presión de vapor del metanol y
del etanol sobre esta solución a 20°C.
(b) Calcula la fracción molar de metanol y etanol en el
vapor sobre esta solución a 20°C.
Etapa Numérica por teoremas
Etapa cero.
(a) Calcula la
presión de vapor del metanol y del etanol sobre esta solución a 20°C.
(b) Calcula la fracción molar de metanol y etanol en el
vapor sobre esta solución a 20°C.
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