UNAC-FACULTAD UNAC-FACULTA D DE INGENIERÍA QUÍMICA
volumen molar parcial
VOLUMEN MOLAR PARCIAL (V i) I-OBJETIVOS:
Determinar los volúmenes molares parciales de cada componente en mezclas de Etanol y acetona a partir de medida de densidad a temperatura constante.
II-FUNDAMENTO TEORICO: VOLUMEN MOLAR
El volumen molar de una sustancia, simbolizado Vmes el volumen de un mol de ésta. La unidad del Sistema Internacional de Unidades Unidades es el metro cúbico por mol: m3 ⁄ mol mol Un mol de cualquier sustancia contiene 6,022 • 1023 partículas.
En el caso de sustancias gaseosas moleculares un mol contiene NA moléculas. De aquí resulta, teniendo en cuenta la ley de Avogadro, que un mol de cualquier sustancia gaseosa ocupará siempre el mismo volumen (medido en las mismas condiciones de presión y temperatura). Experimentalmente, se ha podido comprobar que el volumen que ocupa un mol de cualquier gas ideal en condiciones normales (Presión = 1 atmósfera, Temperatura = 273,15 K = 0 °C) es de 22,4 litros.[3] Este valor se conoce como volumen molar normal de un gas. Este valor del volumen molar corresponde a los llamados gases ideales o perfectos; los gases ordinarios no son perfectos (sus moléculas tienen un cierto volumen, aunque sea pequeño) y su volumen molar se aparta ligeramente de este valor. Así los volúmenes molares de algunos gases son: Monóxido de carbono (CO) = 22,4 L. Dióxido de azufre (SO2) = 21,9 L. Dióxido de carbono (CO2) = 22,3 L.
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VOLUMEN MOLAR PARCIAL
Sea una solución constituida por moléculas A y B y en la cual los tamaños moleculares y las atracciones intermoleculares de los pares A-A, B-B y A-B son iguales; en estas condiciones se puede esperar un comportamiento lo más simple posible de la solución, esta se consideraría una solución ideal ya que existe uniformidad total de fuerzas intermoleculares que son consecuencia de un tamaño molecular y una estructura molecular semejante. Analizando una propiedad de la solución como volumen, para una solución ideal: Vm =VA + VB Dónde: Vm:eselvolumendelamezcla VA:eselvolumendelcomponenteApuro VB∶eselvolumendelcomponenteB puro Al estudiar soluciones reales, se observa desviaciones del comportamiento ideal debido a que se tiene componentes con tamaños moleculares diferentes entre moléculas del sistema no son iguales. Por ejemplo, al mezclar 50 ml de agua con 50 ml de metanol, el volumen de la solución es de 95ml. Vm≠VA+ VB
Al estudiar este tipo de casos, no hay manera de determinar que parte de la concentración se debe al agua y que parte se debe al alcohol, dificultades semejantes se observan en otras propiedades termodinámicas. Para resolver este problema y emplear un método para manejar composiciones variables, Lewis inventó las cantidades molares parciales, aplicables a cualquier propiedad termodinámica extensiva como entalpía, energía interna, energía de Gibbs o el volumen.
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VOLUMEN ESPECIFICO
El volumen específico (v) es el volumen ocupado por unidad de masa de un material. Es la inversa de la densidad, por lo cual no dependen de la cantidad de materia. Ejemplos: dos pedazos de hierro de distinto tamaño tienen diferente peso y volumen pero el peso específico de ambos será igual. Este es independiente de la cantidad de materia considerada para calcularlo. A las propiedades que no dependen de la cantidad de materia se las llama propiedades intensivas; dentro de estas están también por ejemplo el punto de fusión, punto de ebullición, el brillo, el color, la dureza, etc.
Donde, V es el volumen, m es la masa y ρ es la densidad del material.
Se expresa en unidades de volumen sobre unidades de masa.
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III-MATERIALES Y REACTIVOS -
Picnómetro
-
Balanza analítica
-
Pipeta
-
Succionador
-
Agua de destilada
-
Etanol
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IV-PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: 1- Preparamos 40g de disoluciones de C 2H5OH/ H2O con las siguientes concentraciones: (0, 15, 30, 60, 80,100) % en peso.
NUMERO DE
PESO DE ETANOL
PESO DE H2O
M1 (0%)
0g
40g
M2 (15%)
6g
34g
M3 (30%)
12 g
28g
M4 (60%)
24 g
16g
M5 (80%)
32 g
8g
M6 (100%)
40g
0g
MUESTRA
2- Disponemos de picnómetro, limpio, seco y frio. Note que cada picnómetro tiene su volumen propio.
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3- Pesamos los picnómetrosvacíos : m0 Numero de muestra
Peso del picnómetro m0
M1 (0 %)
22.9476 g
M2 (15%)
23.1449 g
M3 (30%)
23.0220 g
M4 (60%)
22.9948 g
M5 (80%)
23.3072 g
M6 (100%)
22.8259 g
4- En el picnómetro ponemos la respectiva muestra y determinamos su peso m 2
Numero de muestra
Peso del picnómetro + la muestra m2
M1 (0 %)
47.9344 g
M2 (15%)
47.5196 g
M3 (30%)
46.7930 g
M4 (60%)
45.4170 g
M5 (80%)
44.4540 g
M6 (100%)
42.7314 g
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5- Determinamos el peso de la muestra: m1= m2 –m0
Numero de muestra
Peso de la muestra m1
M1 (0 %)
24.9868 g
M2 (15%)
24.3747 g
M3 (30%)
24.7710 g
M4 (60%)
22.4222 g
M5 (80%)
21.1468 g
M6 (100%)
19.9055 g
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V-RESULTADOS: TABLA 1:
Para hacer el llenado de la primera tabla necesitamos la densidad (d) y el volumen especifico (v) para esto procederemos a calcular:
Muestra 1: d=m1/v
d=24.9868/25.050
v=1/d
v=1/0.9975v=1.0025
d=0.9975
Muestra 2: d=m1/v
d=24.3747/25.023
v=1/d
v=1/0.9741v=1.0266
d=0.9741
Muestra 5: d=m1/v
d=21.1468/25.003
v=1/d
v=1/0.8457
d=0.8457
v=1.1824
Muestra 6: d=m1/v
d=19.9055/25.184
d=0.7904
v=1/d
v=1/0.7904
v=1.2652
MUESTRA
mo
m2
m1
Vol.picno.
%W
d=m/v
m1
22.9476
47.9344
24.9868
25.050
0
0.9975
1.0025
m2
23.1449
47.5196
24.3747
25.023
14.52%
0.9741
1.0266
m5
23.3072
44.4540
21.1468
25.003
79.9%
0.8457
1.1824
m6
22.8259
42.7314
19.9055
25.184
100%
0.7904
1.2652
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TABLA 2:
Para el llenado de la tabla 2 necesitamos la ecuación que relacione el volumen especifico con el porcentaje en peso:
Entonces suponemos la ecuación cubica:
Para hallar las constantes a,b,c,d reemplazamos los porcentajes en peso, con lo que queda así:
Resolviendo de forma matricial obtenemos los valores siguientes:
Con estos valores remplazados, la ecuación cubica tendría la forma:
Para el llenado de tablas respectivo necesitamos la derivada de esta ecuación con respecto al porcentaje con lo cual obtendríamos la siguiente ecuación:
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Reemplazando valores para cada muestra analizada obtendremos los siguientes datos:
Muestra
m1
0
1.0025
1.6590x10-3
1.0025
m2
14.52%
1.0266
1.68428x10-3
1.0021
m4
79.9%
1.1824
3.5630x10-3
0.8977
m6
100%
1.2652
4.72114x10-3
0.7931
̅
̅
̅ ̅
1.004159
18.045
46.1913
1804.5
1.003829
18.0378
46.1761
2212.35
0.901279
16.1586
41.4588
3637.35
0.7978071
14.2755
36.6991
3669.91
