Pregunta 2 · Química Física I UB Juny 2024

a) Identifiqueu quin és el component A de l'eix horitzontal: es tracta d'aigua o de 1,4-dioxà?

Solución: 1,4-dioxà

a) Justifiqueu la resposta de la identificació del component A.

Solución: A 0% de compost A, la temperatura d'ebullició és de 100 °C a 1 bar, que correspon al punt d'ebullició normal de l'aigua pura. Per tant, l'altre extrem (100% de A) correspon al 1,4-dioxà.

b) Indiqueu les fases presents a la regió superior.

Solución: Vapor / Fase vapor (V)

b) Indiqueu les fases presents a la regió inferior (per sota de la corba de bombolla).

Solución: Líquid / Fase líquida (L)

b) Indiqueu les fases presents a la regió intermèdia entre corbes.

Solución: Bifàsica Líquid + Vapor (L + V)

c) Fracció molar d'aigua en la fase vapor a 94 °C:

Solución: $0{,}42$

c) Activitat de l'aigua en fase vapor a 94 °C:

Solución: $0{,}42$

c) Coeficient d'activitat de l'aigua en fase vapor:

Solución: $1$

c) Fracció molar d'aigua en la fase líquida a 94 °C:

Solución: $0{,}90$

c) Activitat de l'aigua en fase líquida a 94 °C:

Solución: $0{,}503$ / $0{,}5036$

c) Coeficient d'activitat de l'aigua en fase líquida a 94 °C:

Solución: $0{,}56$

d) Es pot considerar ideal la mescla líquida? Quina conclusió se'n deriva pel que fa a la intensitat de les interaccions moleculars?

Solución: No és ideal (presenta desviació negativa o notable no-idealitat, amb $\gamma_\mathrm{aigua}^{(L)} \neq 1$). A més, el sistema presenta un azeòtrop de mínima temperatura d'ebullició, la qual cosa implica que les interaccions intermoleculars creuades dioxà-aigua difereixen substancialment de les interaccions pures homonuclears.

e) Quin resultat s'obtindria si aquesta mescla líquida se sotmet a una destil·lació fraccionada?

Solución: Com a destil·lat pel cap de la columna s'obtindrà la mescla azeotròpica (aprox. $x_A \approx 0{,}83$, $x_\mathrm{aigua} \approx 0{,}17$), mentre que pel fons de la columna quedarà com a residu el component en excés respecte a la composició azeotròpica, és a dir, aigua pura (ja que la mescla de partida té $x_A = 0{,}50 < 0{,}83$).