RESUMEN Determ Determina inació ción n de los volúme volúmenes nes molare molaress parcia parciales les de una soluci solución ón binari binariaa a difere diferente ntess concentraciones, manteniendo la presión y la temperatura constante. Para ello se realizaron soluciones binarias de diferentes concentraciones y se prosiguió a pesar cada una de ellas, con estos datos, por medio de cálculos, se logró obtener el volumen molar de las soluciones y posteriormente se calculó el volumen molar parcial. Se concluye que, al variar la composición de la solución, también se verá afectado el volumen molar parcial, ya que el entorno de cada molécula ira cambiando desde su estado puro asta la formación de la mezcla binaria.
PALABRAS CLAVE !"#$%&'(%"#)*(P)*+)# !"#$%&'(%"#)*(P )*+)# - DS"#$+"'(')*) DS"#$+"'(D&(#)(%&/+#) - P*"P&D)D(P*+)#
PRÁCTICA 5 PROPIEDADES PARCIALES MOLARES 1. OBJETIVOS 1.1. Determinar los volúmenes molares parciales de una solución binaria a diferentes concentraciones, manteniendo la presión y la temperatura constantes. 1.2. &ntender el fundamento del método utilizado para medir volúmenes molares parciales 1.3. +onocer las variables fisicoqu0micas que tienen propiedades molares parciales 1.4. "bservar la diferencia de comportamiento entre una mezcla real y una mezcla perfecta
2. TEORÍA 2.1. Magnit! "#$a% &a%'ia$ 1$na magnitud molar parcial asociada a una variable e2tensiva, es la derivada parcial de dica variable e2tensiva 3 con respecto a la variación del número de moles n i de una de las sustancias del sistema manteniendo la presión, la temperatura y el número de moles de las demás sustancias constantes. #as magnitudes molares parciales se usan en mezclas para indicar la no aditividad de las propiedades e2tensivas de las mismas, es decir, la propiedad de la mezcla no es igual a la suma de la propiedad de los componentes puros por separado4. 5*eina, 6789:
2.2. Uti$i!a! !( $a) &%#&i(!a!() &a%'ia$() 1#as propiedades parciales molares son de gran utilidad en ese estudio de soluciones, en donde el sistema no solo depende de P, ;, !, & y S sino que también depende de la concentración de los distintos componentes de la solución, tanto para soluciones binarias como mayores4. 5*eina, 6789:
2.3. E'a'i#n() *( !(+in(n &%#&i(!a!() "#$a%() &a%'ia$() !( &%#&i(!a!() (,t(n)i-a) 1#a propiedad molar parcial se representa por 2i. #a e2presión es la siguiente<
( )
x i=
∂ x ∂ ni
P ,T ,nj ≠i
&c.6.=>8
Para el cálculo de la propiedad molar de una mezcla usamos la siguiente ecuación general a partir de las magnitudes molares parciales4< c
x =∑ x i ∙ ni ( P y T conste ) i=1
&c.6.=>6
5)t?ins @ dePaula, 677A:
2.4. V#$"(n "#$a% !( na )#$'in 1&l volumen molar parcial de una sustancia ) en una mezcla es el cambio de volumen por mol de ) agregado a un gran volumen de la mezcla4. 5!asquez, 678B:
2.5. M/t#!# *( )( ti$i0a%a &a%a !(t(%"ina% ($ -#$"(n "#$a% !( na "(0'$a 1&l volumen molar parcial representa el cambio en el volumen por mol de cada componente adicionado a la solución 5a temperatura y presión constantes:, de la misma forma, el volumen molar parcial depende de la composición de la solución. &2isten dos métodos para determinar por v0a e2perimental cualquiera de las propiedades molares parciales<
a método de la pendiente método de la intersección de las ordenadas en el origen. +onsideramos una disolución de dos componentes, disolvente 58: y soluto 56:. &l volumen total de la disolución será< P, ; +onstante
V =V 1 n1 + V 2 n2=n1
( ) ∂V ∂ n1
+ n1
P ,T ,n 2
( ) ∂V ∂ n2
P ,T ,n 1
&c.6.9>8
%étodo de la pendiente. Para medir el volumen molar parcial del componente 6, se preparan disoluciones con el mismo número de moles del disolvente 58: 5n8C cte: pero variando el número de moles del componente 56:, trabaando a presión y temperatura constantes. #a magnitud que se define como la derivada de la ecuación E8F, es la pendiente de la recta tangente a la curva a cualquier composición será el volumen molar parcial del componente 6, !6.
V 2=
[ ] ∂V ∂ n2
P ,T , n 2
&c.6.9>6
Donde !6 es el volumen molar parcial del componente i, ni es el número de moles del componente i, n son los moles totales de la solución, ! es el volumen y ; y P son la temperatura y presión constantes respectivamente. G una vez obtenido !6 será fácil conocer el volumen molar parcial del disolvente, utilizando la ecuación4<
Vdisolucion=V 1 n1 + V 2 n2
Ec.2.5-3
5#izarazu, 678=:, 5Smit, 8HHI, págs. =J=>=J9:
3. PARTE EPERIMENTAL 3.1. Mat(%ia$ (*i&#) • •
!asos de precipitados ;ubos de ensayo
*C 57>877m#:
)p. K87m#
• • •
6 buretas alanza anal0tica Pipeta volumétrica
*C57>97m#: *C57>697g: *C57>69m#:
)p. K8m# )p. K7,7778g )p. K7,8m#
3.2. S)tan'ia) R(a'ti-#) • •
)gua %etanol
L6" +L="L
3.3. P%#'(!i"i(nt# •
#lenar una bureta de con agua y otra con metanol, y preparar las soluciones de la
•
tabla Dependiendo del volumen utilice tubos de ensayo o vasos de precipitación. )gite las
•
soluciones )l terminar de preparar cada una de las soluciones tape con papel aluminio para
•
evitar que el metanol se evapore. Pese un vaso de precipitación en la balanza anal0tica y registre el peso, después
•
adicione 8 m# de la solución que contiene el tubo 9 y registre el peso, y por diferencia de pesos obtenga la masa del m# de la solución. *egistre la masa *epita el paso anterior por duplicado para cada una de las soluciones
4. DATOS 4.1. Dat#) (,&(%i"(nta$() Tabla 1. Cantidades para preparar la mezcla propanol – agua
Tubo No
Propanol (ml)
Agua (ml)
1
1
5
2
3
5
3
4
5
4
6
5
5
16
5
Tabla 2. Cantidades para preparar la mezcla propanol – agua
Volume n de solución Tubo No (ml)
Peso del vaso (g)
Peso del vaso + solución (g)
1
5
36,6246
4,6781
2
5
36,6246
4,6180
3
5
36,6246
4,6235
4
5
36,6246
4,4572
5
5
36,6246
4,2244
Tabla 3. Propiedades de los líquidos
us!anc Peso "olecular $ensidad ia (g#mol) (g#ml) Agua
18,015
0,9983
"e!anol 32,042
0,7918
(nt(6 Sandler, S. 5677J:. Chemical, Biochemical, and ngineering Thermod!namics 5+uarta ed.:.
7. CUESTIONARIO 7.1. D(+ina -#$"(n "#$a% &a%'ia$ ana$i'( *( %(*i)it# )( !((n '"&$i% &a%a *( na "(0'$a !( !#) $8*i!#) "i)'i$() '#n)tita na )#$'in i!(a$. &l volumen molar parcial es el volumen espec0fico de una mezcla a una concentración determinada. 1#a mezcla ideal es un modelo de mezcla en el cual el volumen, la energ0a interna y la entalp0a de la mezcla es igual al de los componentes puros por separado, es decir el volumen, la energ0a y la entalp0a de mezcla es nula. +uanto más se acerquen a estos valores los de una mezcla real más ideal será la mezcla4. 5Smit, 8HHI:
7.2. 9:( ()ta$('( $a %($a'in !( ;i) #a ecuación de Mibbs>Duem describe la relación entre los cambios en el potencial qu0mico de los componentes de un sistema termodinámico< C
I.
∑ N i dμi =−SdT +VdP i= 1
&c. 88.6>8 5Smit, 8HHI:
?.1. ;%a+i'a !( -#$@"(n() "#$a%() &a%'ia$() !( (tan#$ aga a 25 C &a%a t#!a) $a) '#"&#)i'i#n()
5)t?ins @ dePaula, 677A:
?.2. 9P#% */ $#) -#$@"(n() !( $#) '#"&#n(nt() n# )#n a!iti-#)> 1Debido a que en el momento en que se unen pueden reaccionar entre s0, pues son compuestos estructuralmente diferentes as0 que no se acomodaran en el espacio sumándose sino asociándose 5una forma sencilla de pensarlo, es que las moléculas no se podrán unas a la par de las otras sino que se interponen entre s0: reaccionando produciendo que el volumen disminuya, e incluso en otros casos producirán disociaciones aumentando el volumen.4 5Narm$pibi, 6789:
