CALOR DIFERENCIAL DE SOLUCION Grupo 3
Objetivo: •
Deter Determin minar ar exper experime imenta ntalm lment ente e el calor calor difere diferenci ncial al de soluci solución ón de un sistema binario.
Procedimiento: A cada uno de dos erlenmeyers se le agregaron 0.05 g de ácido benzoico y 10 ml de agua destilada. Las mezclas se calentaron hasta ebullición !5"#$% seguidamente se enfriaron hasta la temperatura ambiente &0"#$. #on una micro pipeta se tomaron ' al(cuotas de 1.5 ml de cada una de las muestras% las cuales se titularon con )a*+ 0.005 ,% usando fenolftale(na como indicador. -l procedimiento se repitió% pero esta ez se agregaron 0.'5 g de acido benzoico en ez de 0.05 g% y en ez de enfriar hasta &0"#% se enfrió hasta /5"#. #on una micro pipeta se tomaron ' al(cuotas de 0.5 ml de cada una de las muestras% las cuales se titularon con )a*+ 0.05 ,% usando fenolftale(na como indicador. inalmente% despus de realizar todas las titulaciones% se estandarizó la solución de )a*+ 0.05 ,% para lo cual se utilizaron 0.11 g de ftalato y en la titulación se gastaron !.1 ml de )a*+2 realizando una serie de cálculos% la molaridad resultante de la solu soluci ción ón de )a*+ )a*+ fue fue de 0.03 0.033/ 3/4% 4% dilu diluye yend ndo o con con 100 100 ml de agua agua%% la nue nuea a concentración seria de 0.0033/4 ,% la cual es la ue utilizaremos en los cálculos para determinar el calor diferencial. diferencial.
Dto!: Los datos tomados en la experiencia se encuentran tabulados a continuación6
Er"enme#er
$
%
3
&
'! de cido ben(oico ) m*+,-.
0.051
0.051
0.'5
0.'5
/o"umen de -u en e" cu" !e di!ue"ve ' )/0%1* +,m".
10 ml
10 ml
10 ml
10 ml
2empertur " cu" !e reco-e " "cuot )21*+,4C.
&0
&0
/3
/3
/o"umen de "cuot )/*+,m".
1.5
1.5
1.5
1.5
0.5
0.5
0.5
0.5
/o"umen de NO0 -!tdo en " titu"ci5n )/NO0*+,m".
4
!.'
!
!.7
5
5.4
3
5./
2b" $6 Dto! 7""do! en e" "bortorio6
Re!u"tdo! # Di!cu!i5n: 8ara hallar la concentración real de la solución de )a*+ se realizaron los siguientes cálculos6
n K C H O =0.11 g K C 8 H 5 8
5
n K C H 8
5
4
O4
=
O4∗1 mol K C 8 H 5 O4 204.23
g K C 8 H 5 O 4
0.0005386 moles
De acuerdo a la reacción
K C 8 H 5 O 4
9 )a*+
K NaC 8 H 4 O4 + H 2 O
tenemos la siguiente relación6 1 molNaOH 1 mol K
C 8 H 5 O4
,ultiplicando esta relación por el alor de moles halladas de las moles de )a*+6
n NaOH =0.0005386 moles K C 8 H 5
n NaOH =0.0005386 moles
O 4∗1 mol NaOH 1 molKC 8 H 5 O 4
K C 8 H 5 O 4
% tenemos
Diidiendo este alor entre el olumen de )a*+ gastado en la titulación tenemos la molaridad6
M NaOH =
0.0005386 moles 0.0081 l
M NaOH = 0.06649
mol l
8ero la solución de )a*+ ue se uso en la experiencia no era de 0.05 , sino de 0.005 ,2 se hace la correspondiente dilución6
C 1∗V 1=C 2∗V 2 0.06649 M ∗0.01 l =C 2∗0.1 l
Despe:ando
C 2 =
C 2
% tenemos ue6
0.06649∗0.01 0.1
C 2 =0.006649 M
Antes de hallar el calor diferencial experimental% se hallara el calor diferencial teórico% para establecer una comparación entre ambos. A continuación tabulamos alores de solubilidad a diferentes temperaturas6 2)4C.
2)8.
0 10 '0 '5 &0 /0 50
'7&%15 '!&%15 '4&%15 '4!%15 &0&%15 &1&%15 &'&%15
S)-r cido9$11 -r -u. 0%17 0%'1 0%'4 0%&/5 0%/1 0%555 0%775
2b" %6 Dto! te5rico! de !o"ubi"idd de" Acido ben(oico6
Ahora procedemos a graficar los datos mostrados en la tabla '6
Gric $6 So"ubi"idd de" Acido ben(oico6
#omo podemos obserar en la grafica% la relación ue existe entre la solubilidad del ácido benzoico y la temperatura es de tipo exponencial. 8ara hallar el calor diferencial de solución% partimos de la siguiente ecuación6 ln ( S )=
−∆ H dif
1
R
T
+ cte
La ecuación de uso más adecuado y la más a:ustada seria la lineal2 sin embargo% relacionado unidades podemos hacer uso de lo siguiente6 ln ( S )=
Y
−∆ H dif
1
R
T
=
+ cte
mX
(1)
'$
+ b *bserando detenidamente% nos podemos dar cuenta de ue estamos frente a una ecuación de tipo lineal. #omparando las ecuaciones 1$ y '$% se puede deducir ue la pendiente m$ corresponde al cociente entre el calor diferencial de solución y la constante uniersal de gases.
A continuación se tabularan los alores del Lns$ y ; <1:
T(K)
273,15 283,15 293,15 298,15 303,15
S(gr acido/10 0g agua)
1/T
ln(s)
0,17
0,003660
-
0,21
99 0,003531
1,77195684 -
0,29
7 0,003411
1,56064775 -
0,345
22 0,003354
1,23787436 -
0,41
02 0,003298
1,06421086 -
7 0,003193 36 0,003094
0,89159812 0,58878717 -
54
0,25489225
313,15
0,555
323,15
0,775
2b" &6 Dto! te5rico! de" Ln)S. v!$926
8ara me:or entendimiento de este comportamiento% se muestra la grafica de los datos tabulados6
#omo podemos obserar% el alor de la pendiente es igual a <'7'/.7. Debido a ue nos interesa conocer el alor del calor diferencial despe:amos para obtener6
m=
−
∆ H dif R
m∗ R =−∆ H dif
(−2724.7 )∗(8.314 )=−∆ H dif −22653.1558
22653.15586
J =−∆ H dif mol
J =∆ H dif mol
=e pudo determinar a partir de alores teóricos el calor diferencial de solución de una solución binaria. Ahora se procede a calcular el alor del calor diferencial con los alores experimentales6
A"cuot 1 ' & /
Concentrci5n 0.0&4&! 0.0&3&/ 0.0&5/3 0.0&!53
5 3 7 !
0.033/4 0.07!/3 0.0!0 0.071!1
;omamos un promedio de las cuatro primeras al(cuotas ue fueron tomadas a temperatura ambiente&0>$ tenemos la concentración promedio a esta temperatura la cual es la solubilidad% en la siguiente tabla se muestra los resultados para ambas temperaturas6
Concentrci5n );%. 0.0&7// 0.07/14
Ln);%. <&.'4 <'.30
2)8. &0& &14
$92 0.00&& 0.00&1&/
?tilizando estos datos tenemos la siguiente grafica de ln@'$ s 1;$6
=e tiene ue el calor diferencial es6
dln X 2=
∆ H dif R
d
() 1
T
=egBn la grafica la pendiente es6
m=
dlnX 2 d
() 1
T
C tambin6
m=
−
∆ H dif R
m∗ R =−∆ H dif =e tiene ue m6
m=
−2.6 + 3.29 0.003134 −0.0033
(−4156.6265)∗(8.314 )=−∆ H dif −34558.1927
34558.1927
J =−∆ H dif mol
J =∆ H dif mol
