Instituto Politécnico Nacional.
Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas.

Laboratorio de termodinamica del equilibrio entre fases.
Practica 2.
Propiedades Molares Parciales.


MARCO TEÓRICO
Una magnitud molar parcial asociada a otra variable extensiva, es la derivada parcial de dicha variable extensiva  con respecto a la variación del número de moles  de una de las sustancias del sistema manteniendo la presión, la temperatura y el número de moles de las demas sustancias constantes. La propiedad molar parcial se representa por . La expresión es la siguiente

Las magnitudes molares parciales se usan en mezclas para indicar la no aditividad de las propiedades extensivas de las mismas, es decir, la propiedad de la mezcla no es igual a la suma de la propiedad de los componentes puros por separado. Por ejemplo el volumen molar de una mezcla binaria no es la suma de los volúmenes molares de los componentes puros

La propiedad molar parcial de una sustancia pura es igual a la magnitud molar correspondiente:

Matematicamente las magnitudes molares parciales son funciones homogéneas de grado cero, es decir, no dependen de la cantidad de sustancia, por tanto variables intensivas.
Para el calculo de la propiedad molar de una mezcla usamos la siguiente ecuación general a partir de las magnitudes molares parciales
(a P y T constantes)
Una propiedad molar parcial muy importante es la energía de Gibbs molar parcial o potencial químico.





















Tabla de datos experimentales






0
1
0.000
35.000
5.340
35.000
0.1
0.9
6.988
28.012
5.390
33.545
0.2
0.812.580
22.420
5.460
32.381
0.3
0.7
17.160
17.840
5.550
31.427
0.4
0.6
20.982
14.018
5.650
30.632
0.5
0.5
24.215
10.785
5.740
29.958
0.6
0.4
26.987
8.013
5.810
29.381
0.7
0.3
29.390
5.610
5.910
28.881
0.8
0.2
31.490
3.510
6.020
28.444
0.9
0.1
33.340
1.660
6.100
28.059
1
0
35.000
0.000
6.170
27.713

Tabla de resultados






4.320
1.000
18.000
18.000
18.000
0.000
4.270
0.988
19.404
19.631
20.246
-0.615
4.200
0.972
20.808
21.403
22.493
-1.090
4.110
0.951
22.212
23.347
24.739
-1.393
4.010
0.928
23.616
25.442
26.986
-1.544
3.920
0.907
25.020
27.573
29.232
-1.659
3.850
0.891
26.424
29.650
31.479
-1.829
3.750
0.868
27.828
32.058
33.725
-1.667
3.640
0.843
29.232
34.693
35.972
-1.279
3.560
0.824
30.636
37.176
38.218
-1.042
3.490
0.808
32.040
39.660
40.465
-0.805








Grafica de:
Volumen molar real de la solución Vs Concentración de Metanol
en cada solución.


Ahora con la ecuación de la recta obtenida en el grafico anterior, la cual es de la forma

A esta ecuación se le aplica la derivada y se escribe de la siguiente forma, para obtener el volumen molar de la solución:

Siendo x la fracción molar del Etanol, se evalúa en las distintas concentraciones, es decir se reemplaza en la ecuación anterior para obtener el volumen molar del metanol, con esto se obtiene las pendientes para el calculo del volumen parcial del agua. En donde la intersección de cada fracción molar con el eje Y dara el volumen molar del agua. El volumen molar parcial del agua se calcula según la fórmula:

Y con los datos de la pendiente y utilizando la siguiente formula, se obtiene elvolumen molar parcial del Etanol:





Molar parcial

Molar parcial

27.1386
0
0
0
26.0742
6.988
4.38058
6.988
25.0097
12.58
7.57806
12.58
23.9953
17.16
9.96141
17.16
22.8808
20.9822
11.82988
20.9822
21.8164
24.215
13.3068
24.215
20.752
26.9869
14.5357
26.9869
19.6875
29.39
15.60875
29.39
18.6231
31.49
16.59152
31.49
17.5586
33.34
17.53726
33.34
16.4942
35
18.5058
35



Conclusiones

Javier Estrada Montiel

Los volúmenes molares parciales de los componentes de la mezcla Metanol-agua a temperatura y presión constante fue determinado por medio del método de la pendiente y grafico de las tangentes.

En el volumen molar parcial quedan expresadas las diferentes interacciones moleculares que determinan el empaquetamiento de varias moléculas de solvente en torno a las moléculas de soluto. Este efecto es llamado solvatación


El efecto se explica a nivel molecular por las diferencias entre las fuerzas intermoleculares existentes en la disolución con respecto a las existentes en los componentes puros. También se explica por las diferencias entre el empaquetamiento de las moléculas en la disolución y su empaquetamiento en los componentes puros, debido a las diferencias en tamaño y forma de las moléculas que se mezclan. Por lo tanto se puede decir que debido a las grandes interacciones entre las moléculas de agua con el etanol el volumen de la disolución disminuye y son las principales causantes de las desviaciones con respecto al comportamiento ideal de la solución.

La disminución en la densidad de la solución se debe a un aumento en la cantidad del soluto, el cual se asocia directamente al cambio en el volumen molar parcial de este.