Reporte de Laboratorio Volúmenes molares parciales en mezclas binarias Fecha: Fecha: 21 Octubre 2015 Katia Alvarado Hernndez !tephanie "#mez $ee %zinmen &hen 'ian( 'aboratorio de Fisico)u*mica +niversidad ,nternacional de las Am-ricas Resumen .n el e/perimento se trat# de determinar utilizando el m-todo directo anal*tico los volúmenes molares parciales de una mezcla binaria el cual estaba compuesta por etanol de 5 3 a(ua4 ediante el uso del picn#metro se determin# la composici#n porcentual en peso de la mezcla binaria dando como resultado para el etanol 3 el a(ua 06 (7m' 3 1 (7m' respectivamente4 8ambi-n 8ambi-n se utiliz# balones a9orados de 10 m' con di9erentes volúmenes de etanol 3 lue(o se les a9or# con a(ua destilada4 %urante el proceso de preparaci#n de todas las mezclas se procedi# a hacer los clculos en una hoa de ./cel: la masa del etanol ;antes 3 despu-s de a9orar con a(ua< la densidad absoluta de las soluciones la masa del a(ua 3 molalidad del etanol en cada bal#n4 !e (ra=c# el volumen de la soluci#n por cada 1000 ( de a(ua versus la concentraci#n de etanol 3 mediante ./cel se le aplic# una re(resi#n lineal polin#mica de orden 2 para calcular su primera derivada4 8ambi-n se (ra=c# el volumen molar parcial del disolvente versus 9racci#n molar de soluto4 Introducción .n una mezc mezcla la bina inaria ria al aume aument nta ar la ma(ni a(nitu tud d mola molarr parci arcial al de uno uno de sus sus comp compon onen ente tes s debe debe dism dismin inui uirr la del del otro otro44 Adems es necesario 3 conveniente a veces cambiar las variables e/tensivas a intensivas4 ;At>ins 2006< .tanol 3 a(ua son per9ectamente miscibles entr entre e s*4 s*4 !in emb embar(o al mezc mezcla larr esta estas s sustancias no se observa )ue los ha(an en 9orma aditiva debido a )ue el volumen molar de una sust ustancia pura depende de la naturaleza de las mol-culas )ue rodean a la misma isma44 ?ua ?uando ndo el etano tano es i(ua a 1 el volumen molar aparente de a(ua es de 1@ m'7mol 3 no 1 m'7mol 3 los 1@ m'7mol es el volumen4 ;Borsarelli 2002<4 'os volúmenes molares parciales e/presa el aume aument nto o )ue )ue e/pe e/peri rime menta nta el volu volume men n del del sistema en la adici#n a presi#n 3 tempe empera ratu tura ra cons consta tant ntes es de un mol mol de sust sustan anci cia a a una una cant cantid idad ad tan tan (ran (rande de de a)uel )ue no produce cambio apreciable en la concentraci#n4 ;!mith 16< +na 9orma para determinar volúmenes nes molares parciales en mezclas binarias es el m-todo m-todo anal*t anal*tico ico el cual cual indica indica )ue si los
dato atos se pue pueden den e/pres presar ar en la 9orma orma 9uncional se puede obtener por di9er di9erenc enciac iaci#n i#n parcia parcial4 l4 ;?han( ;?han( 2005< 2005< $ el volumen total de una mezcla binaria V se pued uede e/pr /presar esar como omo una una suma suma de los productos volumen molar por moles parcial del disolvente 3 del soluto como lo muestra la si(uiente ecuaci#n:
Cor otro lado se sabe )ue la molalidad de un solu soluto to en una mezc mezcla la se de=n de=ne e como como los los moles de soluto por >ilo(ramo de disolvente4 Cor tal raz#n se puede e/presar el volumen total de la mezcla binaria como una 9unci#n de la conc concen entra traci ci#n #n mola molall ;m< ;m< del del solu soluto to apro/ apro/im imndo ndolo lo median mediante te la a3uda a3uda de una hoa hoa de clc clcul ulo o de ./ce ./cel l a un poli polino nomi mio4 o4 ;anual 2015<
%onde a b 3 c son constantes 3 correspond corresponden en a los coe=cientes coe=cientes num-ricos de un polinomio de orden dos4 Asumido )ue la cant cantid idad ad de diso disolv lven ente te es cons consta tant nte e correspondiente correspondiente a 1 >( entonces n 2 debe ser i(ual a la molalidad4 ;anual 2015<
Metodología !e realiz# la prctica de la semana D el cual era la determinaci#n de EVolúmenes molares parciales en mezclas binarias mediante el m-todo directo anal*tico4 !e us# una hoa de ./cel para hacer los clculos4 Go hubo modi=caciones en la prctica4 Resultados Cuadro 1. asa de etanol corre(ida de a(ua 3 densidad de la disoluci#n Etanol mL 0 1 2 @ 5 D 6
masa etanol puro g 0 12D 15@2D 2@0D6 551 022 @D2 5 DD0D D
masa de agua g DD 0610 1D5 6066 D2 5@5 @ @@26 2@11 1@50
densidad disolución g/mL 0D 1011 0611 0@@ 05 02 0016 016 002 056
Cuadro 2. Volúmenes molares parciales de etanol 3 a(ua Etan ol mL
Molalid ad etanol mol/Kg
V ´
V
eta
nol mL
1
0
2
@1
I 65/102 I 60D/101 1/102
6@
1/102
@
121
16/10
5
150
2D/10
D
22
@/10
6
2D@
51/10
5
125/10@
1026
22/10@
0
00
V ´
´
Agua mL
disoluci ón mL
116/105
11D/105
Cuadro . .cuaci#n con re(resi#n polin#mica de orden 2 3 su derivada Regresión polinómica de orden 2 3 J 111/ 2I6@D6/206 !eri"ada 3LJ224D/I6@4D6 !iscusión Cara el pesae del bal#n de 10m' se debe estar mu3 se(uro )ue los balones se encuentren per9ectamente lavados 3 secos4 .n nuestro caso no se utiliz# estu9a sino acetona para lo(rar secarlos4 !e pesan unto con la tapa respectiva en la balanza anal*tica evitando manipulaci#n e/cesiva para no llenarlos de (rasa de las manos utilizar la misma balanza 3 )ue esta se encuentre limpia4 !e(uidamente se les a(re(a el etanol desde 1 hasta m' individualmente se pesan nuevamente 3 se determina el porcentae de peso4 'ue(o se le a(re(a a cada uno de hasta 1m' respectivamente de a(ua se pesa4 !e utiliza un picn#metro para determinar las densidades de distintas sustancias4 .ste se debe utilizar con suma precisi#n para evitar derrames 3 evitar su manipulaci#n para no embarrar de (rasa 3a )ue har*a diera un resultado ma3or o )ue al estar en contacto con el calor de la mano el l*)uido se e/panda 3 perdamos muestra4
Conclusiones •
D1/10@
D16/10@
120/10@ I 222/105 I 61/105 I 12/10D I 1/10D I @22/10D I 21/106 I D55/106
122/10@ I221/105
•
I6/105 I12/10D
•
I12/10D I@22/10D •
I216/106 ID55/106
'a densidad ;M< de una sustancia es una propiedad intensiva de la materia por)ue no depende de su masa4 !e recomienda el uso de una estu9a para trabaar con materiales secos pero si no se puede utilizar acetona para tener el mismo resultado4 .s de suma importancia evitar )ue el l*)uido sal(a a la parte e/terior del picn#metro hasta pesarla en la balanza anal*tica )ue se producir*an errores de pesae4 'os volúmenes de di9erentes sustancias no son aditivos4
#ibliogra$ía At>ins C4 ;2006< Nu*mica F*sica4 va edici#n4 -/ico4 .ditorial Canamericana4 C(4: 1@0 a 1@14 Borsarelli ?4 ;2002< Fisico)u*mica , mezclas simples4 ecuperado el 20 de Octubre de 2015 de http:779aa4unse4edu4ar7apuntes79co)ca7 +n@BFN14pd9 ?han( P ?olla(e Q4 ;2005< Nu*mica4 Dta edici#n4 -/ico4 c "raRhill4 C(4: 511I5 anual de laboratorio de =sico9armacia ;2015< +niversidad ,nternacional de las Am-ricas recopilado por la %ra4 'e/i ?hvez practica número 54 !mith S4 ;16< ,ntroducci#n a la 8ermodinmica en ,n(enier*a Nu*mica4 5T .dici#n4 -/ico4 c"raR Hill4 C(4 DID54
D 6
%atos
obtenidos
densidad etanol densidad a(ua picn#metro vac*o Cicn#metro a(ua picn#metro etanol Volumen del picn#metro %ensidad etanol Corcentae de alcohol etanol
con
06 100 2566 @512 @52D1 2515@D 001 506 @D0D
Cuadro '. asa pesada de etanol Muest ra mL 0 1 2 @ 5
masa balón "acío g 1@655 1@666 1505 1@60 1@@6D 1@6
masa balón ( etanol g 0 15D1D 1D6121 162@0 120D 1D@
masa etanol g 0 10 1D22D 2515 6D @
1@D 20651@ 21561 21
@D6 5DD D52@ 625DD
Cuadro ). asa pesada de etanol a(ua Muest ra mL
masa balón ( etanol g
0 1 2 @ 5 D 6
1@655 1@666 1505 1@60 1@@6D 1@6 1502 1501 1@@0@6 1@61@
masa balón ( etanol ( agua g 2@@@1 2@D 2@00D 2@1 2@@0 2@2D1 2@05 2@ 2@@ 202
masa de agua g DD 1010D 6111 @@ @6 21 0162 1D 026 5D
Cuadro *. asa de etanol corre(ida de a(ua 3 densidad de la disoluci#n masa etanol puro g 0 12D 15@2D 2@0D6 551 022 @D2 5 DD0D D
Muestra mL 0 1 2 @ 5 D 6
Ane%os Cuadro &. picn#metro
1502 1501 1@@0@6 1@61@
el
masa de agua g DD 0610 1D5 6066 D2 5@5 @ @@26 2@11 1@50
densidad disolución g/mL 0D 1011 0611 0@@ 05 02 0016 016 002 056
Cuadro +. olalidad de etanol ,racción agua en Molalidad molar de Kg de etanol etanol
Muest ra mL
mol etanol
0
0
00100
00
000
1
002D
0001
0
005
2
005
0002
@1
006
00522
00061
6@
012
@
00661
000D@
121
01
5
0025
00055
150
021
D
0100@
000@@
22
02
6
01160
000@@
2D@
02
01@5
0002@
5
052
01@
00015
1026
0D5
Cuadro -. asa 3 volumen de etanol por >ilo(ramo de a(ua Muestra mL 0 1 2 @ 5 D 6
Masa de etanol por Kg de agua g/Kg 100000 11DDD 115 1@00D 155D@D 1D1 205250 221601 62 561
olumen de etanol por cada Kg agua mL/Kg 10015 1102@2 122@22 1@126 15DDD 1155 226D20 225 @15 D5@
000400 6000400 D000400 5000400 @000400 000400 2000400 1000400 0400 "olumen por 1g de a gua mL/Kg
000 6000 D000 9;/< J 1114/U2 I 6@4D6/ 5000 20D45 @000 000 2000 1000 "olumen por 1g de a gua mL/Kg 0
molalidad de etanol mol/Kg
,igura 2. Volumen de disoluci#n por cada 1000 (ramos de a(ua versus la concentraci#n molal de etanol calculado en el laboratorio de =sico)u*mica para 9armacia , +niversidad ,nternacional de las Am-ricas !an Sos- ?osta ica4 ,,, ?uatrimestre 2015 2450.0@ 2400.0@ 1450.0@ 1400.0@ 5400.0 olumen parcial molar del etanol 0400.00 I5400.0
molalidad de etanol mol/Kg
,igura 1. Volumen de disoluci#n por cada 1000 (ramos de a(ua versus la concentraci#n molal de etanol calculado en el laboratorio de =sico)u*mica para 9armacia , +niversidad ,nternacional de las Am-ricas !an Sos- ?osta ica4 ,,, ?uatrimestre 2015
,racció n molar del Etanol
,igura . Volumen molar parcial de soluto vs 9racci#n molar de soluto calculado en el laboratorio de =sico)u*mica para 9armacia , +niversidad ,nternacional de las Am-ricas !an Sos- ?osta ica4 ,,, ?uatrimestre 2015
1400.06 0400.00 I1400.06 I2400.06 olumen molar pa rcial de l Agua I400.06 I@400.06 I5400.06 ID400.06 I6400.06 ,racción molar del Etanol
,igura &. Volumen molar parcial de a(ua vs 9racci#n molar de soluto calculado en el laboratorio de =sico)u*mica para 9armacia , +niversidad ,nternacional de las Am-ricas !an Sos- ?osta ica4 ,,, ?uatrimestre 2015
