INQUINOA   21218
INSTITUTO DE QUIMICA DEL NOROESTE
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
EQUILIBRIO LÍQUIDO VAPOR DEL SISTEMA 2 METHOXYETHANOL +
Autor/es:
JULIO A. SALAS, INÉS L. ACEVEDO, GRACIELA C. PEDROSA Y ELEUTERIO L. ARANCIBIA
Lugar:
San Miguel de Tucumán
Reunión:
Congreso; XXVII Congreso Argentino de Química; 2008
Institución organizadora:
AQA - UNT
Resumen:
EQUILIBRIO LÍQUIDO VAPOR DEL SISTEMA 2 METHOXYETHANOL + 2-PROPANOL A 313,15 K Julio A. Salas, Inés L. Acevedo, Graciela C. Pedrosa y Eleuterio L. Arancibia Cátedra de Fisicoquímica, Departamento de Ingeniería de Procesos y Gestión Industrial, Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología, UNT. Av. Independencia 1800. (4000) San Miguel de Tucumán. República Argentina. Fax +54-3814363004, e-mail: earancibia@herrera.unt.edu.ar Introducción Recientemente se han publicado numerosos trabajos de ELV de mezclas que contienen los grupos (O) y (OH) o ambos, con el propósito de caracterizar sus interacciones [1,2]. Particular interés se ha mostrado en los efectos intra e intermoleculares, relacionados con la presencia de grupos .O- u -OH, o ambos en moléculas iguales o diferentes. Desde el punto de vista teórico son muy importantes las mezclas que contienen hidroxiéteres debido a la esperada presencia de fuertes efectos intramoleculares producidos por los citados grupos en las mezclas con otros componentes. En este trabajo se estudia el equilibrio líquido-vapor en condiciones isotérmicas (313,15 K) del sistema 2-metoxietanol (2-ME) (1) + 2-propanol (2-PR) (2) con el propósito de calcular los coeficientes de actividad y energías molares de exceso de Gibbs. Además hemos determinado las densidades de las mezclas a la misma temperatura en todo el rango de composición a partir de las cuales se ha calculado el volumen molar de exceso del sistema. Nuestro interés esta dirigido en aportar datos experimentales de ELV, normalmente difíciles de obtener en bibliografía para estos sistemas, analizar el comportamiento de los métodos de contribución de grupos en la predicción de estas propiedades y discutir las interacciones involucradas en los mismos. Metodología El equipo utilizado es similar al empleado por Boublik-Benson, con algunas modificaciones. La temperatura se controla con un termómetro digital Digitec cuya apreciación es ± 0,01 K. Las presiones se determinan con un transductor de presión Barocel tipo 590 con display digital y controlador modelo 1501B, siendo la estimación del error ± 0,15 kPa. La composición de las fases líquida y vapor condensado fueron determinadas a partir de curvas de calibración con densidades a 298.15 K, siendo su error estimado menor que ± 1 .10-3 en fracción molar.-3 en fracción molar. Resultados Los valores de volumen molar de exceso y energía de Gibbs molar de exceso han sido calculados con las siguientes relaciones: ( ) ( ) [ ] ( )       [ ] ( )        − = + − − + −= + − − + − 2 2 1 1 1 1 1 1 2 1 / 3 . 1 1 / 13 . 1 1 / 1 ρ ρ ρ V E cm mol x M x M x M x MV E cm mol x M x M x M x M [ ( ) ]1 1 1 2( ) ]1 1 1 2 GE / J.mol −1 = RT x lnγ + 1− x lnγE / J.mol −1 = RT x lnγ + 1− x lnγ donde x1 es la fracción molar de 2-ME; M1 y M2 son las masas molares de 2-ME y 2-PR, respectivamente. La densidad de la mezcla es ρ, ρ1 y ρ2 son las densidades de los componentes puros; γ1 y γ2 son los coeficientes de actividad de los componentes 1 y 2 en las mezclas. Los coeficientes de actividad de la fase liquida han sido calculados a partir de los datos experimentales, tomando en consideración la no idealidad de la fase vapor, a partir de la siguiente relación:1 es la fracción molar de 2-ME; M1 y M2 son las masas molares de 2-ME y 2-PR, respectivamente. La densidad de la mezcla es ρ, ρ1 y ρ2 son las densidades de los componentes puros; γ1 y γ2 son los coeficientes de actividad de los componentes 1 y 2 en las mezclas. Los coeficientes de actividad de la fase liquida han sido calculados a partir de los datos experimentales, tomando en consideración la no idealidad de la fase vapor, a partir de la siguiente relación:ρ, ρ1 y ρ2 son las densidades de los componentes puros; γ1 y γ2 son los coeficientes de actividad de los componentes 1 y 2 en las mezclas. Los coeficientes de actividad de la fase liquida han sido calculados a partir de los datos experimentales, tomando en consideración la no idealidad de la fase vapor, a partir de la siguiente relación:γ1 y γ2 son los coeficientes de actividad de los componentes 1 y 2 en las mezclas. Los coeficientes de actividad de la fase liquida han sido calculados a partir de los datos experimentales, tomando en consideración la no idealidad de la fase vapor, a partir de la siguiente relación: ( )( ) ( ) RT y P RT B V P P x p y P i ii i i i i lnγ ln i + 1− 2 δγ ln i + 1− 2 δ − − +              = donde xi e yi son las fracciones molares en la fase liquida y en la fase vapor respectivamente. P y Pi son las presiones de vapor de la mezcla y de los componentes puros. El valor de δ se obtiene de: δ= (2B12-B11-B22), donde B11 y B22i e yi son las fracciones molares en la fase liquida y en la fase vapor respectivamente. P y Pi son las presiones de vapor de la mezcla y de los componentes puros. El valor de δ se obtiene de: δ= (2B12-B11-B22), donde B11 y B22i son las presiones de vapor de la mezcla y de los componentes puros. El valor de δ se obtiene de: δ= (2B12-B11-B22), donde B11 y B22δ se obtiene de: δ= (2B12-B11-B22), donde B11 y B22 son los coeficientes virial de cada componente y B12 es el coeficiente virial cruzado. Los valores de los coeficientes fueron estimados a partir de la correlación 12 es el coeficiente virial cruzado. Los valores de los coeficientes fueron estimados a partir de la correlación Tsonopoulos [3] o a partir del método de Hayden-O.Connell [4] para el coeficiente virial cruzado. Los valores experimentales para la fracción molar del componente 1 en la fase liquida y para la fracción molar en la fase vapor en equilibrio han sido incluidos en la Tabla 1 junto con los valores de la presión total P y los valores calculados de los coeficientes de actividad para ambos componentes en todo el rango de concentración. Tabla 1. Valores experimentales de presión y fracciones molares. x 1 y11 y1 P(kPa) γ1 γ2γ1 γ2 0,0000 0,0000 13,85 2,198 1,000 0,1723 0,0402 12,67 1,264 1,047 0,2398 0,0613 12,20 1,145 1,073 0,3330 0,0948 11,20 1,073 1,101 0,4941 0,1950 9,60 1,031 1,132 0,6102 0,2777 8,14 0,997 1,180 0,6754 0,3006 7,60 0,977 1,225 0,7607 0,3865 6,54 0,958 1,285 0,7987 0,4378 6,00 0,957 1,293 0,8583 0,5326 4,95 0,964 1,245 0,8968 0,6102 4,40 0,974 1,151 1,0000 1,0000 3,13 1,000 0,632 Los datos de ELV para el sistema en estudio han sido encontrados consistente termodinámicamente de acuerdo al test de Barker [5], ya que los valores promedios de la desviación absoluta entre yi (exp.) y yi (calc.) es igual a 0,019 usando un polinomio de Legendre de cinco parámetros, mientras que la desviación absoluta de la presión (ΔP) es igual a 0,05 kPa. En la Figura 1 se muestran valores de P (kPa) en función de la composición de las fases liquida y vapor en equilibrio, junto a los calculados por el método UNIFAC [5]. El volumen molar de exceso y la energía de Gibbs molar de exceso han sido ajustado por medio de una ecuación del tipo de Redlich-Kister empleando un método de regresión no-lineal basado en el algoritmo de Levenberg . Marquart.i (exp.) y yi (calc.) es igual a 0,019 usando un polinomio de Legendre de cinco parámetros, mientras que la desviación absoluta de la presión (ΔP) es igual a 0,05 kPa. En la Figura 1 se muestran valores de P (kPa) en función de la composición de las fases liquida y vapor en equilibrio, junto a los calculados por el método UNIFAC [5]. El volumen molar de exceso y la energía de Gibbs molar de exceso han sido ajustado por medio de una ecuación del tipo de Redlich-Kister empleando un método de regresión no-lineal basado en el algoritmo de Levenberg . Marquart.ΔP) es igual a 0,05 kPa. En la Figura 1 se muestran valores de P (kPa) en función de la composición de las fases liquida y vapor en equilibrio, junto a los calculados por el método UNIFAC [5]. El volumen molar de exceso y la energía de Gibbs molar de exceso han sido ajustado por medio de una ecuación del tipo de Redlich-Kister empleando un método de regresión no-lineal basado en el algoritmo de Levenberg . Marquart. ( ) ( ) i n i i E x a x x X Σ=x a x x X Σ= = − − ⋅ 0 1 1 1 1 1 21 1 2 donde XE representa VE o GE. Figura 1: Datos experimentales de P vs. x1 e y1 y estimados por el modelo de contribución de grupos UNIFAC. En la Figura 2 se han graficado VE y GE en función de la fracción molar del componente 1: Figura 2: Valores de energía de Gibbs molar de exceso y volumen molar de exceso en función de la composición. Los valores positivos y pequeños de VE y las características sigmoidea de la curva de valores GE con la concentración, junto con los valores de entalpía de exceso HE obtenidos de la bibliografía [7], son discutidas en termino de las interacciones involucradas.E representa VE o GE. Figura 1: Datos experimentales de P vs. x1 e y1 y estimados por el modelo de contribución de grupos UNIFAC. En la Figura 2 se han graficado VE y GE en función de la fracción molar del componente 1: Figura 2: Valores de energía de Gibbs molar de exceso y volumen molar de exceso en función de la composición. Los valores positivos y pequeños de VE y las características sigmoidea de la curva de valores GE con la concentración, junto con los valores de entalpía de exceso HE obtenidos de la bibliografía [7], son discutidas en termino de las interacciones involucradas.1 e y1 y estimados por el modelo de contribución de grupos UNIFAC. En la Figura 2 se han graficado VE y GE en función de la fracción molar del componente 1: Figura 2: Valores de energía de Gibbs molar de exceso y volumen molar de exceso en función de la composición. Los valores positivos y pequeños de VE y las características sigmoidea de la curva de valores GE con la concentración, junto con los valores de entalpía de exceso HE obtenidos de la bibliografía [7], son discutidas en termino de las interacciones involucradas.E y GE en función de la fracción molar del componente 1: Figura 2: Valores de energía de Gibbs molar de exceso y volumen molar de exceso en función de la composición. Los valores positivos y pequeños de VE y las características sigmoidea de la curva de valores GE con la concentración, junto con los valores de entalpía de exceso HE obtenidos de la bibliografía [7], son discutidas en termino de las interacciones involucradas.E y las características sigmoidea de la curva de valores GE con la concentración, junto con los valores de entalpía de exceso HE obtenidos de la bibliografía [7], son discutidas en termino de las interacciones involucradas.E con la concentración, junto con los valores de entalpía de exceso HE obtenidos de la bibliografía [7], son discutidas en termino de las interacciones involucradas.E obtenidos de la bibliografía [7], son discutidas en termino de las interacciones involucradas. Referencias [1] I. Mozo, J. A. González, I. G. de la Fuente, J. C. Cobos, N. Riesco, J. Mol. Liquids 140 (2008) 87.100. [2] I. Mozo, I. G. de la Fuente, J. A. González, J. C. Cobos, J. Mol. Liquids 129 (2006) 155.163. [3] R.C. Reid, J.M. Prausnitz, B.E. Poling, The properties of gases & liiquids, 4ta Ed., McGraw Hill, 1987. [4] J.G. Hayden, J.P.O.Connell, Ind Eng Chem Process Des.Dev. 14, (1975) 209). [5] A. Fredenslund, J. Gmehling, P. Rasmussen. VLE using UNIFAC. Elsevier Pub. Co., Ámsterdam, 1977. [7] K.V.R. Reddy a, K. Rambabu a, A. Krishnaiah a’*, M. Ramakrishna, Fluid Phase Equilib. 103 (1995) 251-256 I. Mozo, J. A. González, I. G. de la Fuente, J. C. Cobos, N. Riesco, J. Mol. Liquids 140 (2008) 87.100. [2] I. Mozo, I. G. de la Fuente, J. A. González, J. C. Cobos, J. Mol. Liquids 129 (2006) 155.163. [3] R.C. Reid, J.M. Prausnitz, B.E. Poling, The properties of gases & liiquids, 4ta Ed., McGraw Hill, 1987. [4] J.G. Hayden, J.P.O.Connell, Ind Eng Chem Process Des.Dev. 14, (1975) 209). [5] A. Fredenslund, J. Gmehling, P. Rasmussen. VLE using UNIFAC. Elsevier Pub. Co., Ámsterdam, 1977. [7] K.V.R. Reddy a, K. Rambabu a, A. Krishnaiah a’*, M. Ramakrishna, Fluid Phase Equilib. 103 (1995) 251-256