CRIOSCOPÍA
INTRODUCCIÓN Crioscopía es una palabra griega que quiere decir “Observación del enfriamiento” y por tal se encarga del estudio de la temperatura de solidicación de las soluciones. Es muy bien sabido que el punto de congelación del agua u otro líquido es disminuido por la adición de un soluto y fue puntualizado por lagden !ace ya cien a"os# que la depresión en el punto de congelació congelación n es directame directamente nte proporc proporcional ional a la concentrac concentración ión de la solución. En el punto de congelación el sólido y el líquido se !allan en equilibrio y ambos deben tener la misma tensión de vapor. vapor. El traba$o traba$o de labo labora rato tori rio o que que se e$ecut e$ecutó ó trat trata a con con la siguie siguient nte e fórmula% & ' ())) * f f + +, +( ∆
onde% & ' peso molecular del soluto * f f 'constante crioscópica /( ' peso del solvente /, ' peso del soluto ∆ -
' diferencia de -
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RESUMEN El conte0to del presente informe abarca un amplio tema cuyo ob$etivo primordial es la de determinar el peso molecular de un soluto por el &1todo Crioscópico. 2l agregar un soluto a un solvente puro# este produce un descenso en el punto de congelación. 3a depresión del punto de congelación de las soluciones proporciona un m1todo e0celente para determinar los pesos moleculares de los solutos# debido a que no es necesario que el soluto sea no vol4til. 5i conocemos la densidad del solvente a una temperatura dada y se tiene el volumen podemos !allar el peso6 la constante crioscópica se puede obtener de datos tabulados en los libros. -raba$amos con un peso determinado de soluto y conociendo el descenso de la temperatura# se lograr4 conocer apro0imadamente el peso molecular del soluto. En el laboratorio se traba$ó a las condiciones% 78mm9 g: -8>C: 9?
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PRINCIPIOS TEÓRICOS CRIOSCOPÍA.3a masa molecular de una sustancia desconocida o no identicada puede determinarse midiendo la cantidad que desciende el punto de solidicación de un disolvente# cuando se disuelve en 1l una cantidad conocida de la sustancia no identicada. Este proceso que determina las masas moleculares se denomina crioscopía.
PUNTO DE SOLIDIFICACIÓN O PUNTO DE CONGELACIÓN. -emperatura a la que un líquido sometido a una presión determinada se transforma en sólido. El punto de solidicación de un líquido puro 8no mezclado: es en esencia el mismo que el punto de fusión de la misma sustancia en su estado sólido# y se puede denir como la temperatura a la que el estado sólido y el estado líquido de una sustancia se encuentran en equilibrio. El punto de solidicación de la mayoría de las sustancias puede elevarse aumentando la presión. Bo obstante# en sustancias que se e0panden al solidicarse 8como el agua:# la presión reba$a el punto de solidicación.
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 vol4tiles. 7ara una masa $a de ( g de disolvente# el cambio de temperatura viene dado por % D- ' *m&
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onde m es la masa de soluto# & la masa molecular relativa del soluto y * la constante ebulloscópica o crioscópica# característica de cada disolvente.
Descenso del !n"o de con#el$c%&n de l$s sol!c%ones: 2l enfriar una solución diluida# se alcanza eventualmente una temperatura en la cual un solvente sólido comienza a separarse. 3a temperatura en que comienza tal separación se conoce como punto de congelación de la solución# que de una manera m4s general se dene como aquella temperatura en la cual una solución particular se !alla en equilibrio con el solvente sólido. 3as soluciones se congelan a temperaturas menores que el solvente puro. El descenso del punto de congelación de una solución es# otra vez# una consecuencia directa de la disminución de la presión de vapor del solvente por el soluto disuelto. 7ara darnos cuenta de este !ec!o# consideremos el diagrama de presión de vaporFtemperatura en el cual 2 es la curva de sublimación del solvente sólido# mientras que C es de presión de vapor del líquido solvente puro. En el punto de congelación de este Gltimo# se !allan en equilibrio la fase sólida y la liquida y en consecuencias ambas deben poseer id1ntica presión de vapor. El Gnico punto de la gr4ca en la cual ambas formas del solvente puro tienen igual presión de vapor es en # intersección de 2 y C# y# por tanto# -o# que corresponde a # debe ser el punto de congelación del solvente puro. Cuando en este se disuelve un soluto# !ay un descenso de la presión de vapor de este ultimo# y ya no !ay equilibrio a -o# sino que se alcanza de nuevo cuando la curva de presión de vapor de la solución# corta la de sublimación# y entonces
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tendremos el punto de congelación de la solución. Como la curva de
presión de vapor de la solución# EH# queda deba$o de la del solvente puro# la intersección de EH y 2 tiene lugar solamente en un punto tal como E para el cual la temperatura es menor que -o. e aquí que cualquier solución deba tener un punto de congelación -# menor que la del solvente -o.
PROCEDIMIENTO E'PERIMENTAL A( M$"e)%$les * )e$c"%+os : F
2parato crioscópico de becmann.
F
-ermómetro
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F
7ipeta aforada de ,
F
Iasos
F
5olvente org4nico
F
5oluto% naftaleno# pFdiclorobenceno ó pFnitrotolueno
B( De"e),%n$c%&n del eso ,olec!l$) de !n sol!"o en sol!c%&n: F Calibrar el termómetro ecmann a una escala de temperatura adecuada# siempre en cuando de acuerdo al punto de congelación del solvente# lo cual utilizamos para ello un ba"o de temperatura que se encuentre a la temperatura de congelación del solvente. F 2rmar el equipo adecuadamente y con los materiales bien limpios y secos# sobre todo la pipeta aforada# ya que con esta se realiza la medición del volumen del solvente quien se debe encontrar puro. F Iierta ,
F 5umergir todo este con$unto en un ba"o de enfriamiento que debe encontrarse a una temperatura <> menor que la temperatura de
cristalización del solvente.
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F 2gite suavemente el contenido del tubo# y lea la temperatura cada ,) segundos desde =>C# !asta obtener varios valores constante# que corresponden al punto de congelación del solvente puro. F ?etire la c!aqueta de aire y funda el solvente# mediante calentamiento con las manos. F 7ese de ).J a ).Kg de soluto y agr1guelo al tubo que contiene al solvente. F 2gite la mezcla !asta disolver completamente el soluto y luego coloque el tubo en la c!aqueta de aire. F etermine el punto de congelación de la solución repitiendo el quinto y se0to paso. -ener presente que la solución no congela a temperatura cons
TABLA DE DATOS 78mm9g: -8>C: 9?
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Med%c%&n de l$ "e,e)$"!)$ $ %n"e)+$los de se#!ndos $)$ el /c%do Ac0"%co !)o 5e considera un volumen total de ,< m3
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Med%c%&n de l$ "e,e)$"!)$ $ %n"e)+$los de se#!ndos $)$ el /c%do Ac0"%co con !n sol!"o desconoc%do 5e considera un peso de soluto de ).JJ()g
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E3EMPLO DE C/LCULOS C4lc!lo del eso del sol+en"e $ !"%l%5$): 5e usó L) ml de 2cido 2c1tico y conociendo su densidad a ,,MC !allaremos su peso ρ ,,>C
I 84cido:
' (.)J;@K gm3 ' ,< m3
/ 8solvente: ' ρ ,,>C 0 I 8m3: ' (.)J=K gm3 0 ,< m3
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' L(.J)J g
C4lc!lo del eso ,olec!l$) del sol!"o desconoc%do: Conociendo la fórmula% & ' ())) * f +, +( ∆
onde% & ' peso molecular del soluto * f 'constante crioscópica /( ' peso del solvente /, ' peso del soluto ∆ -
' diferencia de -
?eemplazando en la fórmula% & ' ())) 0 L.@ gMCmol 0 ).JJ()g ,=.(@@
N ())
A Error 8naftaleno: ' L(.; A Error 8paradiclorobenceno: ' (J;.)(gmol FK;.
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A Error 8nitrotolueno: ' L=., 2l presentar menor porcenta$e de error es con el naftaleno.
CONCLUSIONES
Cuando se realiza la pr4ctica# la temperatura desciende gradualmente !asta que aparece el sólido y la primera temperatura estable se anota como el punto de congelación.
El punto de congelación de una solución no es la temperatura a la cual la solución como un entero se convierte en una masa sólida# sino que es la temperatura donde la solución comienza a depositar el solvente al estado sólido.
Cuando tiene lugar un gran sobreF enfriamiento# la subsiguiente congelación de la solución trae como resultado la separación de una gran cantidad de solvente al estado sólido y la solución se torna considerablemente m4s concentrada que la original.
5e puede concluir que el punto de congelación de un solvente es directamente proporcional a la presión de vapor del solvente por el soluto disuelto.
RECOMENDACIONES
7ara el aumento de la e0actitud de la medición de - es cómodo utilizar solventes con valores grandes de * f # como por
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e$emplo el alcanfor y el canfeno# los cuales en los Gltimos a"os encuentran gran aplicación.
5e
debe
mantener
la
agitación
constante
para
que
la
temperatura sea constante en todo el sistema.
7ara obtener resultado digno de conanza con el m1todo del punto de congelación es necesario que solo se separe el solvente puro cuando la solución se congela y que el enfriamiento e0cesivo sea evitado.
2 veces es necesario introducir un peque"ísimo cristalito del solvente
sólido
con
el
ob$etivo
de
prevenir
el
sobreF
enfriamiento.
5in embargo con todo lo e0puesto en los puntos anteriores los me$ores resultados se tienen no pesando el soluto para dar una concentración denida# sino analizando la solución que se !alla en equilibrio con el soluto sólido6 ba$o esas condiciones# el sobreFenfriamiento de la solución no introduce dicultades.
APENDICE CUESTIONARIO (.F ena el concepto general de una propiedad coligativa. Cuando las propiedades en cuestión sólo dependen del nGmero de mol1culas e0istentes en la unidad de volumen# sea cual fuere la naturaleza de las mismas. El e$emplo m4s típico es la presión de los gases. -ambi1n en una solución líquida el descenso de la tensión de vapor# la elevación del punto de ebullición# la depresión del punto de congelamiento y la presión osmótica# son todas propiedades coligativas# es decir que dependen e0clusivamente de la concentración molecular de la sustancia repartida en la solución# sin importar la naturaleza de la sustancia disuelta.
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,.F Pndique para que tipo de soluciones es aplicable el m1todo crioscópico. 5e debe tomar soluciones en donde el solvente debe poseer constante de descenso de punto de congelación elevado. -ambi1n se debe tener en cuenta que el solvente debe poseer reactividad química y tambi1n debe presentar solubilidad con el soluto con que se traba$e. Qna solución acuosa diluida de un soluto no ionizado# como la urea o la glucosa# pueden permitir determinar con precisión las masas moleculares relativas. En el caso de solutos ionizados# las medidas pueden llevar a una estimación del porcenta$e de ionización que tiene lugar.
3as
modicaciones
debidas
a
solutos
gaseosos
son
despreciables.
BIBLIOGRAFÍA (.F
7
/.
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Hisicoquimica
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Editorial
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