Solubilidad de Pares Liquidos Parcialmente Miscibles

2. Solubilidad de pares líquidos
parcialmente miscibles

3. Si agregamos de nuevo anilina al sistema, la capa rica en agua disminuye en tamaño y
finalmente desaparece dejando sólo una fase líquida compuesta de agua en anilina. Si
este experimento se hace a temperatura constante, se encuentra que las composiciones
de las dos capas, aunque diferentes entre sí, permanecen constantes en tanto las dos
fases se hallen presentes.
Cuando una pequeña cantidad de anilina se agrega al agua a la temperatura ambiente
y se agita la mezcla se disuelve aquélla, formando una sola fase. Sin embargo,
cuando se adicionan cantidades mayores de anilina se producen dos capas de
líquido. Una de ellas, la inferior, consiste de una pequeña cantidad de agua disuelta
en la anilina, mientras que la superior está constituida de una pequeña cantidad de
anilina disuelta en agua.
La adición de pequeñas cantidades tanto de anilina o agua cambia simplemente los
volúmenes relativos de las dos capas, no su composición. A medida que se eleva la
temperatura, se encuentra que esta conducta persiste excepto que incrementa la
solubilidad mutua de los dos líquidos. A 168° C, la composición de las dos capas se hace
idéntica, y de aquí que los dos líquidos son completamente miscibles. En otras palabras, a
168° C., o por encima de esta temperatura, la anilina y el agua se disuelven entre sí en
todas las proporciones y dan, al mezclarse, una sola capa líquida.

4. El efecto de la temperatura en la solubilidad mutua de la
trietilamina y el agua. Los dos líquidos son
completamente miscibles a 18.5°C, o una temperatura
menor. Así a 30°C, por ejemplo, una solución del 5.6 por
ciento de trietilamina en agua está en equilibrio con una
que contiene el 4% de agua en trietilamina. La
temperatura en la cual los dos líquidos son
completamente miscibles se denomina la mínima crítica
de solución, puesto que la curva que confina el área de
miscibilidad parcial exhibe un mínimo.

5. Se ha encontrado que al aplicar una presión externa al
sistema las dos temperaturas críticas de que hemos
hablado se aproximan entre sí, hasta que finalmente se
alcanza una presión para la cual los dos líquidos se
hacen miscibles completamente
Dentro del área encerrada los líquidos son sólo
parcialmente miscibles, mientras que fuera de ella lo
son completamente.
Las composiciones correspondientes a C y C' son
iguales: 34 por ciento de nicotina.

6. Consideremos específicamente un sistema compuesto de 60 g de
trietilamina y 40 g de agua presente en equilibrio a 20°C. Como el
porcentaje de amina en peso es de 60 por ciento, la composición
global está representada en la figura 8-17 por el punto a. Pero el
sistema está constituido de soluciones de composición b y c, y por lo
tanto:
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑐𝑎𝑝𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑐𝑎𝑝𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎
=
𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑐𝑎
𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎𝑏
=
60 − 15.5
73 − 60
= 3.42
Una variación final de estos tipos la presenta el sistema éter etílico-
agua, que no posee una temperatura superior o inferior crítica de
solución. Los dos líquidos son por esa razón parcialmente solubles
entre sí a todas las temperaturas en las cuales existe la solución.

7. Presión de vapor y destilación de
líquidos inmiscibles
 Son inmiscibles por lo mismo mutuamente insolubles
 La adición de uno al otro no afecta las propiedades individuales
 Cada cual se comportara como si el otro no estuviera presente.
 En consecuencia, en una mezcla de dos líquidos inmiscibles, cada uno de
ellos ejercerá la presión de vapor que corresponda a un líquido puro a
temperatura dada y la presión de vapor total sobre la mezcla será la suma
de las presiones de vapor de los dos constituyentes puros, es decir:
𝑃 = 𝑃𝐴
0
+ 𝑃𝐵
0
P: presión de vapor total
𝑃𝐴
0
𝑦 𝑃𝐵
0
: 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑝𝑢𝑟𝑜𝑠 𝐴 𝑦 𝐵

8. Presión de vapor y destilación de
líquidos inmiscibles
 El punto de ebullición de cualquier sistema es la temperatura a la cual la
presión total de vapor es igual a la de confinamiento.
 La mezcla de los dos líquidos alcanzan una presión total dada a una
temperatura más baja que la de cualquiera de sus dos líquidos.
 El punto de ebullición de todas las mezclas posibles de los dos líquidos,
debe permanecer constante a una temperatura dada, debido a que no
hay cambio en la presión de vapor total con la variación de la composición
global.
 Cuando uno de los líquidos ha sido expulsado por ebullición, la
temperatura ascenderá bruscamente desde la de la mezcla hasta
dependiendo de cuál de ellos ha sido eliminado primero.

9. Pero: y ,donde nA y nB son el número de moles de A y B en
cualquier volumen dado de vapor. En consecuencia:
La relación de las presiones parciales a T es constante y nA/nB es también es
constante por lo tanto la composición del vapor es constante.
Además como y donde WA y WB son los pesos en un volumen
dado y MA, MB son los pesos moleculares de A y B respectivos, la ecuación se vuelve
a transformar:
A cualquier temperatura de ebullición de la mezcla, T, las presiones parciales de
vapor de las dos constituyentes son y que corresponden a la temperatura dada. Si
designamos por y a las fracciones molares de los dos constituyentes en vapor
entonces:

10. La ecuación relaciona directamente los pesos de los dos constituyentes
destilados desde una mezcla de dos líquidos inmiscibles a sus pesos
moleculares y las presiones de los dos constituyentes puros. Entonces el peso
de cualquier constituyente destilado depende tanto de su presión de vapor como
de su peso molecular, y de aquí que el efecto de una presión de vapor baja está
contrarrestada por un peso molecular elevado.

11. • La destilación de líquidos inmiscibles se emplea industrialmente y en el
laboratorio para purificar líquidos orgánicos que, o bien hierven a elevada
temperatura, o tienden a descomponerse cuando se calientan a su punto de
ebullición normal.
• El otro líquido frecuentemente es agua, y el proceso total se denomina
destilación de vapor. La mezcla inmiscible del líquido y el agua se calienta
directamente o por inyección de vapor y los vapores que se desprenden se
condensan y separan. De esta manera es posible destilar muchos líquidos de
elevado punto de ebullición a temperaturas más bajas de 100ºC (punto de
ebullición del agua).
• La destilación de líquidos inmiscibles se puede utilizar también en la
determinación de pesos moleculares aproximados de uno de los líquidos
involucrados. Cuando las presiones de vapor y las relaciones en peso de los
destilados de los dos líquidos se han determinado, y se conoce el peso molecular
de uno de los líquidos, es posible calcular el peso molecular del otro.

12. Presión de vapor y destilación de
líquidos inmiscibles
 EJERCICIO: Cuando los dos líquidos inmiscibles, cloro-benceno y agua, se hierven a una
presión de 734.4mm de Hg, el punto de ebullición es 90ºC, mientras que la relación del
peso del cloro-benceno al de agua recogida en el destilado es 2.47. A 90ºC la presión de
vapor del agua es 526mm de Hg. Por esta razón, designando por A al cloro-benceno y B al
agua. Determinar el peso molecular del cloro-benceno.

13. Bibliografía
Maron, S. H., & Prutton, C. F. (2001). Fundamentos de Fisicoquímica. México: Limusa.