Laboratorio de Fisicoquímica I
Calorimetría
CALOR DE DISOLUCIÓN OBJETIVOS:
• Determinación del calor de disolución por medida de solubilidad. • Estudio de la solubilidad del ácido oxálico como una función de la temperatura y cálculo cálculo de la entalpía molar de solución ΔHsol
FUNDAMENTO TEÓRICO: SOLUBILIDAD La solubilidad es una medida de la capacidad de capacidad de una determinada sustancia para disolverse en otra. Puede expresarse en moles por moles por litro, litro, en ramos por ramos por litro, o en porcenta!e de soluto" soluto" en alunas condiciones se puede sobrepasarla, denominándose a estas soluciones sobresaturadas. El t#rmino solubilidad se utili$a tanto para desinar al fenómeno cualitativo del proceso de disolución como para expresar cuantitativamente la concentración de las soluciones. La solubilidad de una sustancia depende de la naturale$a del disolvente y del soluto, así como de la temperatura y temperatura y la presión del presión del sistema, es decir, decir, de la tendencia del sistema a alcan$ar el valor máximo de entropía
DISOLUCION Disoluciones, en %uímica, me$clas &omo#neas de dos o más sustancias. La sustancia presente en mayor cantidad suele recibir el nombre de disolvene! y a la de menor cantidad se le llama soluo y es la sustancia disuelta. El soluto puede ser un as, un lí%uido o un sólido, y el disolvente puede ser tambi#n un as, un lí%uido o un sólido.
"#o$iedades %&si'as de las disolu'iones 'uando se a(ade un soluto a un disolvente, se alteran alunas propiedades físicas del disolvente. )l aumentar la cantidad del soluto, sube el punto de ebullición y desciende el punto de solidificación. )sí, )sí, para evitar la conelación del aua utili$ada en la refrieración de los motores de los automóviles, se le
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a(ade un anticonelante *soluto+, como el ,-etanodiol *H/'H-'H-/H+. Por otra parte, al a(adir un soluto se reba!a la presión de vapor del disolvente. /tra propiedad destacable de una disolución es su capacidad para e!ercer una presión osmótica. 0i separamos dos disoluciones de concentraciones diferentes por una membrana semipermeable *una membrana %ue permite el paso de las mol#culas del disolvente, pero impide el paso de las del soluto+, las mol#culas del disolvente pasarán de la disolución menos concentrada a l a disolución de mayor concentración, &aciendo a esta 1ltima m ás diluida.
Solubilidad ( Calo# 'uando se disuelve 2a/H en aua, se desprende enería en forma de calor. Este &ec&o experimental lo &emos podido constatar en el laboratorio . En eneral, todo proceso de disolución lleva asociado un valor de enería *calor+ %ue puede liberarse en el proceso, ocasionando un aumento de la temperatura. 3ambi#n podría absorberse" en este caso provocaría una disminución. 'uando la disolución tiene luar en condiciones de presión constante, a esa enería absorbida o liberada, se la denomina 'alo# de disolu'i)n o enal$&a de disolu'i)n,
Solubilidad! e*$e#au#a ( ΔHdisolución: La relación matemática %ue existe entre la solubilidad y la temperatura, %ueda 4efle!ada en una función %ue enloba a la entalpía de disolución5 dlns
6 ΔHdisolución
dT
2
RT
DONDE 6 solubilidad T 6 temperatura R 6 constante de los ases ideales s
7nterando y suponiendo %ue ΔHdisolución es un valor constante %ue no depende de la 3emperatura, se llea a5
lns 6 8 ΔHdisolución + + 4 3- 3
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"ARTE E,"ERIMENTAL: MATERIALES - REACTIVOS5
• • • • • • • • • •
3ermómetro Probeta 9atra$ :ureta ;aeta 4e!illa 9ec&ero )ua destilada Hidróxido de sodio <.=2 >cido ben$oico
"ROCEDIMIENTO "aso . Preparar una solución de ácido oxálico saturada a ?<@' en ba(o maría disolviendo aproximadamente < ramos por cada << cc de aua destilada. 0e calienta la solución saturada &asta %ue se &aya disuelto todo el sólido *prácticamente &asta ebullición+. De esta manera, al enfriarse se tiene seuridad de estar traba!ando con una solución saturada y se favorece la formación de cristales randes %ue resultan convenientes para el 3raba!o
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"ASO / 9asar un pesafiltros limpio y seco y anotar la masa, lueo con la pipeta sacar ? ml de la solución saturada de ácido oxálico a =?@' y ec&arlo en el pesafiltros e inmediatamente masar en una balan$a analítica y anotar la masa.
"ASO 0 ;aciar todo el contenido del pesafiltro a un matra$ erlenmeyer y titularlo con 2a/H <.=2 utili$ando como indicador la fenolftaleína, anotar el volumen astado de 2a/H. 4epetir los pasos - y = para las temperaturas de =<@' y -?@'
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RESULTADOS E,"ERIMENTALES MASA DEL "ESAFILTROS VAC1O Apesafiltro vacío 6 B-.-?C
MASA DEL "ESASILTRO M2S EL 2CIDO O,2LICO A /34C Apesafiltros )c /xálico aua 6 B.??FF A 054C Apesafiltros )c /xálico aua 6 B.-CB A 034C Apesafiltros )c /xálico aua 6 BF.BGG Volu*en 6asado de 7id#)8ido de sodio 590N ;-?@'6 B.ml ;=<@'6 BG.Fml ;=?@'6?.Fml
C2LCULOS 'alculamos la concentración de ácido oxálico con el volumen astado de &idróxido de sodio a diferentes temperaturas E%uivalentes ramo de ácido 6 E%uivalentes ramo de &idróxido de sodio*+ 2 )c oxálico v )c oxálico 6 22a/H v2a/H 26I9
*-+
*=+
Pero el I del ácido oxálico es - entonces 26-9 4eempla$ando en la expresión *-+ - 9 v )c oxálico 6 22a/H v2a/H 4eempla$ando valores para cada temperatura. 2/3)5 el volumen de ácido oxálico %ue se toma en cada temperatura es una muestra de ?ml 6 ?J< =L con la ayuda del pesafiltros.
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A /34C -9x?ml 6<.=xB.ml
Enon'es 9 6 .-?molKL Hallando la masa del ácido oxálico
Hallando la masa del agua
Hallando la solubilidad del ácido oxálico a 25ºC
A 054C -9x?ml 6<.=xBG.Fml Enon'es 9 6 .BGBmolKL
Hallando la masa del ácido oxálico
Hallando la masa del agua
Hallando la solubilidad del ácido oxálico a 30ºC
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A 034C -9x?ml 6<.=x?.Fml Entonces 9 6 .=BmolKL Hallando la masa del ácido oxálico
Hallando la masa del agua
Hallando la solubilidad del ácido oxálico a 35ºC
Tabla de daos obenidos en el labo#ao#io 3*@'+ 3*+ 3*+ -? =< =?
-GF =<= =
<.<<==?C <.<<==<< <.<<=-B
0olubilidad M0M *K<<H-/++ ?.B F.= F.
Lo*0+ .F? .-C-B .-F
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RAFICAS ;elvin<. VS lo6 +Solubilidad=
Nsamos la ecuación de claissus5
S 2 ∆ H T 2 − T 1 = R T T S 1 2 1
ln
Hallamos valor de
∆ H de
disolución del ácido oxálico tomando dos
puntos de la gráfica:
∆ H =
R!T 2T 1 )
!T 2 − T 1 )
S 2 1#98"!38 × 298) 18.3 = 3.146 KCal . = !38 − 298) ln 15.4 S 1
ln
Kcal . ∆ H = 3.146
