Diagrama triangular en sistemas de tres componentes: composiciones y fases

Resumen

El texto explica cómo representar, a temperatura constante, un sistema formado por soluto, sólido inerte y disolvente mediante un diagrama triangular. Describe el significado de los ejes y la hipotenusa, cómo calcular la composición de cualquier punto y qué representan las líneas de composición constante. También aborda la interpretación de las regiones de fases y de la solución saturada en procesos de extracción.

Puntos clave

El sistema de tres componentes (soluto, sólido inerte y disolvente) puede representarse con un diagrama triangular a temperatura constante.
Se cumple que xA + xB + xS = 1, por lo que xB queda determinada al conocer xA y xS.
Cualquier punto del diagrama se sitúa trazando solo las coordenadas xA y xS; el origen representa el sólido inerte.
Las líneas paralelas a la hipotenusa son líneas de composición constante de sólido inerte (xB = C).
El punto 2 representa la solución saturada del soluto en el disolvente a la temperatura considerada.
La región superior (sin componente A no disuelto) es donde se efectúa la mayor parte de las extracciones.

Ponte a prueba

Diagrama Triangular en Sistemas de Tres Componentes

El sistema de tres componentes formado por el soluto, el sólido inerte y el disolvente, a temperatura constante, puede representarse mediante un diagrama triangular (aunque en ocasiones resulta más conveniente utilizar un diagrama rectangular).

Descripción de los Ejes

Eje horizontal: Representa la fracción en peso del disolvente (componente S) nula. Es el lugar geométrico de todas las mezclas posibles del soluto (componente A) y el sólido inerte (componente B). Las composiciones del componente A se designan por x_A y se sitúan sobre este eje.
Eje vertical: Lugar geométrico de todas las mezclas posibles de disolvente (componente S) con el sólido inerte (componente B).
Hipotenusa: Lugar de todas las mezclas posibles de disolvente (componente S) y de soluto (componente A). Las concentraciones del componente S se representan por x_S y se sitúan sobre el eje S.

Cálculo de Composiciones

Cualquier punto en el interior del diagrama (por ejemplo, el punto 1) representa una mezcla de tres componentes. Si las concentraciones se representan por x_A, x_B y x_S, respectivamente, como fracciones en peso de cada uno, se cumple que:

x_A + x_B + x_S = 1

x_B = 1 - x_A - x_S

Se deduce que la composición x_B no es independiente, sino que está determinada si se conocen x_A y x_S. Por lo tanto, cualquier punto puede situarse en el diagrama trazando las coordenadas x_A y x_S únicamente. El origen x_A = 0 y x_S = 0 representa el sólido inerte.

Líneas de Composición Constante

Las líneas paralelas a la hipotenusa del triángulo son líneas de composición constante en sólido inerte (x_B = C). Estas líneas tienen una ecuación de la forma:

x_S = -x_A + D o x_S + x_A = D (donde D es constante)

Por lo tanto: x_B = 1 - x_S - x_A = 1 - D = C

Interpretación de Fases y Extracción

La solución saturada del componente A en el disolvente, a la temperatura considerada, está representada por el punto 2 del diagrama.

Región superior: La zona por encima de la línea que une el origen con el punto 2 representa la sección del diagrama en la que no hay componente A no disuelto; es la región donde se efectúa la mayor parte de las extracciones.
Región inferior: La zona por debajo de la línea antes citada representa la sección donde los sólidos presentes contienen los dos componentes (B y A no disuelto), y la solución presente es una solución saturada con la composición representada por el punto 2.

Si el soluto estuviera presente como líquido y no fuera completamente miscible con el disolvente, podrían presentarse dos soluciones saturadas: una formada por el componente S saturado con A, y otra por el componente A saturado con S.

Preguntas frecuentes

¿Qué representa el punto 2 en un diagrama triangular de tres componentes?

Representa la solución saturada del componente A en el disolvente, a la temperatura considerada. Separa la zona donde no hay soluto sin disolver de la zona donde coexisten sólidos de B y A no disuelto.

¿Cómo se calcula la composición del sólido inerte en un punto del diagrama?

Se usa la relación xB = 1 - xA - xS, ya que la suma de las fracciones en peso de los tres componentes es igual a 1. Por eso basta con conocer xA y xS para determinar cualquier punto.