Crioscopia - Laboratorio Fisicoquímica

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Universidad Nacional Mayor de San Marcos - 2011

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Exclusive 30 Day Trial Crioscopia - Laboratorio Fisicoquímica

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1. INTRODUCCION 2. RESUMEN

3. PRINCIPIOS TEORICOS



. DET!""ES E#PERIMENT!"ES

$

%. T!&U"!CION DE D!TOS ' RESU"T!DOS

(

). C!"CU"OS

13

$. !N!"ISIS ' DISCUCIION DE RESU"T!DOS

1%

*. CONC"UCIONES ' RECOMEND!CIONES

1)

(. !PEN PENDICE ICE 1$   

10.

Criosco/a

+O,! DE D!TOS CUESTION!RIO R!ICOS

&I&"IOR!I!

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Exclusive 30 Day Trial Crioscopía es una palabra griega que quiere decir “Observación del enfriamiento” y por tal se encarga del estudio de la temperatura de solidificación de las soluciones. Crioscopia - Laboratorio Fisicoquímica

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Se sabe que el punto punto de congelación congelación del agua u otro líquido líquido disminuye por por la adición de un soluto solido no volátil y fue puntualizado por lagden !ace ya cien a"os# que la No thanks, I don't want my exclusive trial depresión en el punto de congelación congelación es directamente directamente proporcional a la concentración de la solución. $a adición de un soluto ba%a la presión de de vapor del solvente# seg&n la ley de 'aoult# es en base a esta ley que e(isten algunos m)todos para el estudio de los solutos en cualquier tipo de disolvente. *l descenso de la presión de vapor depende solamente de la formación molar del soluto# es independiente de cualquier otra propiedad del mismo.

+na de las utilidades más importantes de la crioscopia es la utilización de diversas sales para evitar la congelación de diversos líquidos a ba%as temperaturas ya que disminuye el punto de congelación de los líquidos como los combustibles# y del agua. ,a que en diversos países polares la temperatura en invierno esta ba%o cero lo cual !aría que el líquidos puros se congelen en las tuberías y no !abría flu%o.

$a crioscopia tiene diversas aplicaciones una de las más importantes es la determinación e(perimental del peso molecular del soluto . *l m)todo empleado es el de beckmann quien beckmann quien se basa en el descenso del punto de congelación# que consta de un termómetro el cual tiene un deposito de mercurio en la parte superior# por medio del cual es posible variar la cantidad de mercurio de la cubeta# de forma que pueda utilizarse amplia gama de temperaturas.

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Exclusive 30 $a presente práctica e(perimental tuvo como finalidad determinar el peso molecular de Day una sustancia disuelta en un solvente# teniendoTrial en cuenta el descenso del punto de congelación del solvente. -ara Crioscopia cumplir este fin se empleó el m)todo de Beckmann que - Laboratorio Fisicoquímica consiste en la determinación crioscópica del peso molecular.

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*sta práctica se realizó a condiciones de laboratorio de /0C de temperatura# 123 mm4g de presión y /56 de !umedad relativa. No thanks, I don't want my exclusive trial

$a masa molecular de una sustancia desconocida o no identificada puede determinarse midiendo la cantidad que desciende el punto de solidificación de un disolvente# cuando se disuelve en )l una cantidad conocida de la sustancia no identificada. *ste proceso que determina las masas moleculares se denomina crioscopía. *l procedimiento e(perimental a llevarse a cabo para lograr cumplir los ob%etivos anteriormente planteados se dividen en dos partes# la primera parte# donde se debe calibrar el termómetro de ec7mann# y la segunda parte donde se la determina las alturas en el termómetro de ec7mann para cada intervalo de tiempo de 89 segundos. $uego de !aber desarrollado el e(perimento y con los datos tomados se !icieron los cálculos respectivos dando los siguientes resultados: *l peso molecular de la urea !allado e(perimentalmente es de 31.;2 g
comparación con el teórico que cuyo valor es de

porcenta%e de error de

g 60.055 mol

# encontramos un

8.56 .

-ara esta e(periencia se considera que el descenso del punto de congelación es una propiedad coligativa que depende de las características del soluto# y de la cantidad del soluto disuelto en el solvente . -ara obtener resultados con peque"os errores se recomienda un calibrado adecuado del termómetro ec7mann.

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Access Now Crioscopía.


$a masa molecular de una sustancia desconocida o no identificada puede determinarse midiendo la cantidad que desciende el punto de solidificación de un disolvente# cuando se disuelve en )l una cantidad conocida de la sustancia no identificada. *ste proceso que determina las masas moleculares se denomina crioscopía.

Punto de solidificación o punto de congelación. =emperatura a la que un líquido sometido a una presión determinada se transforma en sólido. *l punto de solidificación de un líquido puro >no mezclado? es en esencia el mismo que el punto de fusión de la misma sustancia en su estado sólido# y se puede definir como la temperatura a la que el estado sólido y el estado líquido de una sustancia se encuentran en equilibrio. *l punto de solidificación de la mayoría de las sustancias puede elevarse aumentando la presión. @o obstante# en sustancias que se e(panden al solidificarse >como el agua?# la presión reba%a el punto de solidificación.

Punto de ebullición y punto de congelación =anto la elevación del punto de ebullición como el descenso del punto de congelación son proporcionales al descenso de la presión de vapor# siempre que sólo se consideren disoluciones diluidas de solutos no volátiles. -ara una masa fi%a de  7g de disolvente# el cambio de temperatura viene dado por : A= B m
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Exclusive 30 Day Trial Fl enfriar una solución diluida# se alcanza eventualmente una temperatura en la cual un Descenso del punto de congelación de las soluciones

Crioscopia$a - Laboratorio Fisicoquímica solvente sólido comienza a separarse. temperatura en que comienza tal separación se conoce como punto de congelación de la solución# que de una manera más general se define como aquella temperatura en la cual una solución particular se !alla en equilibrio Now con el solvente sólido. $as soluciones se Access congelan a temperaturas menores que el solvente puro. *l descenso del punto de congelación de una solución es# otra vez# una consecuencia directa de la disminución de la presión de vapor del solvente por el soluto No thanks, I don't want my exclusive trial disuelto. -ara darnos cuenta de este !ec!o# consideremos el diagrama de presión de vaporGtemperatura en el cual F es la curva de sublimación del solvente sólido# mientras que CE es de presión de vapor del líquido solvente puro. *n el punto de congelación de este <imo# se !allan en equilibrio la fase sólida y la liquida y en consecuencias ambas deben poseer id)ntica presión de vapor. *l &nico punto de la gráfica en la cual ambas formas del solvente puro tienen igual presión de vapor es en # intersección de F y CE# y# por tanto# =o# que corresponde a # debe ser el punto de congelación del solvente puro. Cuando en este se disuelve un soluto# !ay un descenso de la presión de vapor de este <imo# y ya no !ay equilibrio a =o# sino que se alcanza de nuevo cuando la curva de presión de vapor de la solución# corta la de sublimación# y entonces tendremos el punto de congelación de la solución. Como la curva de presión de vapor de la solución# *H# queda deba%o de la del solvente puro# la intersección de *H y F tiene lugar solamente en un punto tal como * para el cual la temperatura es menor que =o. Ee aquí que cualquier solución deba tener un punto de congelación =# menor que la del solvente =o.

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Materiales y reactivos: Criosco/a

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Fparato crioscópico de bec7mann. =ermómetro -ipeta aforada de 82ml Unlock Access to An Iasos Solvente agua Soluto: urea# sal com&n

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Determinación del peso molecular de un soluto en Access Now solución: a? Calibrar el termómetro ec7mann a una temperatura adecuada# No thanks, I don't want myescala exclusivede trial siempre en cuando de acuerdo a b? l punto de congelación del solvente# lo cual utilizamos para ello un ba"o de temperatura que se encuentre a la temperatura de congelación del solvente.

c? Frmar el equipo adecuadamente y con los materiales bien limpios y secos# sobre todo la pipeta aforada# ya que con esta se realiza la medición del volumen del solvente quien se debe encontrar puro.

d?

Iierta 82ml del solvente en un tubo y coloque el termómetro ec7mann calibrado y el agitador.

e? Colocar el tubo dentro de la c!aqueta de aire como se muestra en la figura siguiente.

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f?

Sumergir todo este con%unto en un ba"o de enfriamiento que debe encontrarse a una temperatura 20 menor que la temperatura de cristalización del solvente.

g?

Fgite suavemente el contenido del tubo# y lea la temperatura cada 89 segundos desde 20C# !asta obtener varios valores constante# que corresponden al punto de congelación del solvente puro.

!? 'etire la c!aqueta de aire y funda el solvente# mediante calentamiento con las manos.

i?

-ese de 9.; a 9.Jg de soluto y agr)guelo al tubo que contiene al solvente.

%?

Fgite la mezcla !asta disolver completamente el soluto y luego coloque el tubo en la c!aqueta de aire.

7? Eetermine el punto de congelación de la solución repitiendo el quinto y se(to paso. =ener presente que la solución no congela a temperatura constante.

l?

Fl terminar el e(perimento retire cuidadosamente el termómetro de ec7mann de la solución# y de%e el equipo completamente limpio.

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Exclusive 30 Day Trial - Laboratorio Fisicoquímica Tabla Nº : Condiciones deCrioscopia laboratorio

Presión

Access Now 123 mm4g


Temperatura

89KC

!umedad "elativa

/86

Tabla Nº #: Datos e$perimentales Tabla 2.1 Datos te temperatura y tiempo para la el Agua

t (s) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 Criosco/a

T (°C) 5 4.87 4.75 4.65 4.5 4.35 4.2 4.03 3.88 3.73 3.57 3.44 3.29 Pina (

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260 3.05 280 2.95 300 2.87 Unlock Access to An 320 2.75 340 2.62 360 2.45 380 2.32 400 2.22 Crioscopia - Laboratorio Fisicoquímica 420 2.07 440 1.95 Access Now 460 1.82 480 3.85 No thanks, I don't want my exclusive trial 500 3.97 520 3.97 540 3.97 560 3.97


Tabla 2.2. Datos te temperatura y tiempo para la Urea

t (s) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 Criosco/a

T (°C) 5 4.87 4.75 4.65 4.55 4.43 4.28 4.16 4.02 3.9 3.78 3.62 3.67 3.48 3.35 3.25 3.12 3 Pina 10

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340 3.88 360 2.75 380 2.65 Unlock Access to An 400 2.55 420 2.45 440 1.95 460 1.82 480 3.85 Crioscopia - Laboratorio Fisicoquímica 500 3.97 520 3.97 Access Now 540 3.97 560 3.97 No thanks, I don't want my exclusive trial 580 3.97


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Tabla Nº %: Datos teóricos


Tabla 3.1 Constante crioscópica del agua


Access Now 1.86


©UNMSM, Guía de Laboratorio de Fisicoquímica, pág.!

Tabla 3.2 Pesos atómicos de algunos elementos &lemento C

O

H

N

© G.". #e$laitis, %&ala'ces de Materia y ('ergía), *era edici+', (ditorial McG#-/0LL, *121, 3ág. 454

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Tabla Nº ': "esultados y Porcenta(es de &rror Unlock Access to An

Exclusive 30 (de acuerdo a la gráica obtenida en el papel milimetrado!. Day Trial

Tabla 4.1 Datos de la determinación del descenso del punto de congelación


=K de solvente >KC? Access Now

3.&'

=K de la No Solución >KC?want my exclusive 3.& thanks, I don't trial .' Tabla 4.2

"asa de la

urea # su peso molecular e$perimental

9.J8

J3.8

Tabla 4.3 Peso molecular teórico

39.922

Tabla 4.4 %rror porcentual de la masa molecular de la urea.

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*(perimental J3.8

=eórica 39.922 Unlock Access to An



Determinación de la masa de la urea.

Donde:

*rror porcentual 6 ;5.22

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

Peso del papel más el de la urea Peso de la urea

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Para

Exclusive 30 0.8112 g Day Trial W papel =0.2456 g

1.0568 g

W urea =

W urea + papel =


Calculo del peso molecular experimental de la urea (

M exp

)


Dónde: -



Peso molecular del soluto Constante crioscópica Peso del solvente (agua) Peso del soluto (urea) Descenso del punto de congelación

Para:

K f

3

1.86 × 10

=

g × Kgsolv W 1 mol

M exp=

25 g W 2= 0.8112 g ∆ T =0.07 K

=

1000 × 1.86 × 0.8112 g 0.07 K × 25 g

86.21 gmol

Determinación del peso molecular teórico de la urea

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Exclusive 30 Day Trial g M teorica=60.055

mol Crioscopia - Laboratorio Fisicoquímica Access Now Determinación del Porcentaje de Error No thanks, I don't want my exclusive trial

Donde: -

Peso molecular teórico de la urea Peso molecular e!perimental de la urea

Para

M teorica 86.21gmol

|60.055−86.21|

error =

error

=

43.5

60.055

=

60.055

× 100

g mol

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o

o

$as curvas de presión de vapor como función de la temperatura que se dan to An para los disolventes puros Unlock y para Access las disoluciones# muestran de una forma mas o menos clara su pro(imidad al punto de congelación.

Exclusive 30 -ara estos diagramas se da que el sólido# cuya presión de vapor no esta Day afectada por la presencia del solutoTrial en la disolución# está en equilibrio con la disolución a temperatura ba%a que la que corresponde al equilibrio Crioscopiamás - Laboratorio Fisicoquímica con el disolvente puro. F partir de esto se puede deducir la ecuación para determinar la constante crioscópica# que no depende sino de las Access Now características propias y particulares del disolvente considerándose como una propiedad coligativa. No thanks, I don't want my exclusive trial

o

$a elección del disolvente esta determina# en la mayoría de las ocasiones por la solubilidad y reactividad química de la sustancia# cuyo peso molecular se quiere medir. Se consiguen resultados de mayor garantía cuando se utiliza un disolvente cuya constante de descenso del punto de congelación tenga un valor elevado.

C)NC*+,-)N&,:

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

$a variación de energía depende de diversas propiedades propias de las sustancias químicas# como el calor especificó.







Unlock Access to An *l cambio de la cantidad de calor depende de diversos factores como la presión# temperatura y el volumen.

Exclusive 30 $a energía o calor en las reacciones de neutralización casi siempre es DaydeTrial e(ot)rmica debido a la formación agua en estos procesos químicos. Crioscopia - Laboratorio Fisicoquímica

=odos los cambios de estado físico y las reacciones químicas están acompa"ados de una variación en la cantidad de energía interna. Access Now No thanks, I don't want my exclusive trial

"&C)M&NDC-)N&,:

-ara llegar a un equilibrio t)rmico# y poder !allar la cantidad de calor ganado o perdido se debe aislar t)rmicamente. Se debe tener cuidado en la manipulación de los reactivos como los ácidos y las base. Se debe usar pipetas diferentes para tomar los reactivos y de esta manera evitar contaminarlos. =ener bastante precisión en la titulación y valoración de las soluciones del acido clor!ídrico e !idró(ido de sodio# para obtener datos más e(actos.

-.

C+&,T-)N"-)

. Defina el concepto general de una propiedad coligativa.

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-ropiedades coligativas# propiedades de las disoluciones que dependen del n&mero de partículas en un Unlock volumen de disolvente determinado# y si son Access to An electrolitos o no electrolitos. *ntre las propiedades coligativas figuran el descenso de la presión de vapor# la elevación del punto de ebullición# el descenso del punto de congelación y la presión osmótica. $as medidas de estas propiedades en una disolución acuosa diluida de un soluto no ionizado# como la urea o la glucosa# pueden permitir determinar con Crioscopia - Laboratorio Fisicoquímica precisión las masas moleculares relativas. *n el caso de solutos ionizados# las medidas pueden llevar a una estimación del porcenta%e de ionización Access Now a solutos gaseosos son que tiene lugar. $as modificaciones debidas despreciables.



#. &$pli/ue la diferencia de las propiedades coligativas entre soluciones electrolíticas y no electrolíticas.

$as propiedades coligativas se dividen en dos partes: Fquellos disoluciones que tienen solutos electrolíticos y los no electrolíticos la diferencia principal entre estos dos solutos es que lo electrolíticos en disolución se disocian en ionesL por lo tanto# cuando se disuelve una mol)cula de un compuesto de un electrolito se separa en dos o más partículas. F diferencia que los no electrolitos que no se ionizan y se mantienen como una solo partícula. *sta diferencia afecta a todas las propiedades coligativas ya que estas dependen del n&mero de partículas en un determinado volumen de solvente. -ara e(plicar este efecto# se define una cantidad denominada factor de vanMt 4off que está dada por:

i=

nú mero real de particulasendisoluci ó n despues dela disocianci ó n n ú mero deunidades formulainicialmentedisueltas enladisolucion

Fsi # i debe ser  para todos los no electrolitos. -ara electrolitos fuertes como el @aCl y el @O5# N debe ser dos y para electrolitos fuertes del tipo



de @a8SO; y CaCl8# i debe ser 5. *n consecuencias las ecuaciones de las propiedades coligativas deben modificarse como siguen: ∆ T b=i k b m ∆ T f =ik f m π iMRT =

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%. Mencione algunas limitaciones del m0todo crioscopico en la determinación de pesos moleculares Access Now No thanks, I don't want my exclusive trial

Se tienen diferentes limitaciones en la determinación del peso molecular# por el m)todo crioscopico y entre ellos tenemos:

•

•

•

*rror en la determinación del peso molecular por la cantidad no tan e(acta de la masa del soluto# solvente# y la imprecisión en medición del termómetro.

Se necesita datos teóricos adicionales como la temperatura de fusión# constante universal '# entalpia de formación y peso molecular del solvente para la determinación de la constante crioscopica.

Flberty '.# Eaniels H.# Hisicoquímica # versión SN# Nra ed# Cia *d. Continental# D)(ico# /J;.

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•

Ft7ins -.P.#  Hisicoquímica# 8da ed.# *d. Fddison Pesley# Nberoamerican# D)(ico# /JJ.

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•

•

•

•

arroQ R.# uímica Hísica# =omos N y NN# 5ra ed.. *d. 'evert)# arcelona# /12


Castellan R.# Hisicoquímica # Nra ed. Hondo *ducativo Nnteramericano# D)(ico# /1J. C'C#  4andboo7 of C!emistry and -!ysics# 2; t! ed.# *d C'C -ress.# /12. Crioscopia - Laboratorio Fisicoquímica

Darón S.# $andT U.# Hisicoquímica Hundamental# Nra ed.. *d. $imusa# D)(ico# /1J. Access Now

•

@orbert Fdolp! $ange  4andboo7 of C!emistry# *d. De RraQ 4ill# Cleveland.

•

-almer P.R.# uímica Hísica *(perimental# *d. *udeba# uenos Fires# /33.

•

-ons Duzzo# Rastón#  HisicoGquimica # -rimera ed.. *dit. +niverso S.F. /3/

•

$ange# 4andboof of C!emistry# *d. De RraQ 4ill.

•

Uose 4uapaya arrientos “HisicoGquimica =eoria y -roblemas “

C'C. 


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