Informe 6 Solubilidad Del Ácido Benzoico en Agua 1

LABORATORIO LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I - UNIVERSIDAD DE NARIÑO

SOLUBILIDAD DEL ÁCIDO BENZÓICO EN AGUA. Diego Ceballos (2131401084), Andreina Samper (2121401153). diegofelipec!"omail.com, andre#50221!gmail.com. 4 de Abril de 2015. Deparameno de $%&mica ' niersidad de *ari+o.

Palabras clave: Solubilidad, calor de disolución, disolución ideal.

Resumen. Se deermin el calor de disol%cin del -cido benoico en %na sol%cin ideal e/perimenalmene empleando el modo de aloracin %iliando como i%lane *a se om al&c%oas del -cido a diferenes empera%ras, los res%lados obenidos obenidos para el calor de disol%cin disol%cin  s% porcenae porcenae de error f%eron f%eron respeci respeciamen amene e 24,431 24,431 KJ/mol      16,#7, la dependencia de la sol%bilidad con la empera%ra de la mecla binara represenada gr-ficamene mosro %na reaccin de na%ralea endormica.

Introducción. 9a sol%bilidad es la m-/ima canidad de sol%o :%e se p%ede p%ede disol disoler er en %na canidad canidad de disol disolen ene e a %na empera%ra deerminada Se considera el e:%ilibrio de disol% disol%ci cin n del -cido -cido benoi benoico co en sol%ci sol%cin n ac%osa ac%osa.. 9a sol%cin debe esar sa%rada en ese componene. A ese proceso se asocian cambios de enalp&a, :%e se p%eden medir al analiar la dependencia de la sol%bilidad con la emper empera% a%ra ra a presi presin n consa consane ne.. ;l proces proceso o p%ede p%ede represenarse como se aprecia a conin%acin<

(=eaccin 1) 9a condic condicin in de e:%il e:%ilibr ibrio io re:%ie re:%iere re la ig%ald ig%aldad ad de las energ&as libre molares parciales de cada componene en cada fase. ;n %n sisema de arios componenes como el :%e se es%di en ese rabao e/perimenal, la energ&a libre libre molar molar parcia parciall o poenc poencial ial :%&mic :%&mico, o, >, e/pres e/presa a la conrib%cin por mol de ese componene a la energ&a libre libre oal oal de cada cada fase. fase. ;l poenc poencial ial :%&mico :%&mico es %na propiedad inensia en esas condiciones  no depende de los ama+os relaios de las fases en e:%ilibrio ?1@. ;l proces proceso o de disol disol%ci %cin n p%ede p%ede cond%c cond%cir ir a %na sol%ci sol%cin n idea ideall o real real,, en el pres presen ene e es% es%di dio o se as%m as%me e %na %na sol% sol%ci cin n idea ideall en c%o c%o caso caso la sol% sol%bi bili lida dad d de %n componene A en oro componene l&:%ido  no depende de la na%ralea de ese Blimo. 9a sol%bilidad se dice ideal  la e/presin :%e describe el comporamieno de la sol%bilidad con la empera%ra depende de la enalp&a de f%sin de A la la presin de rabao. 9a sol%cin ideal :%e se form forma a eses- sa% sa%ra rada da en A. 9a depe depend nden enci cia a de la sol%bilidad con la empera%ra c%mple con la ec%acin ?2@<

(;c%acin 1)  As& se logra deerminar la sol%bilidad del -cido benoico como %na f%ncin de la empera%ra  se ealBa ambin s% calor de dil%cin. odo proceso de disol%cin llea asociado %n alor de energ&a :%e p%ede liberarse en el proces proceso o ocasio ocasionan nando do %n a%men a%meno o de la emper empera% a%ra. ra. ambin ambin podr&a absorberse en ese caso proocar&a %na dism dismin in%c %ci in. n. C%an C%ando do la diso disol% l%ci cin n ien iene e l%ga l%garr en

cond condic icio ione nes s de pres presi in n cons consa an ne, e, a esa esa ener energ& g&a a absorbida o liberada, se la denomina calor de disol%cin o enalp&a de disol%cin,  Disol%cin . D%rane el proceso, el sisema absorbe energ&a se dice :%e es endormico  iene iene carac caraceri eriad ado o por %n alor alor de  Disol%c Disol%cin in posiio. C%ando la energ&a se libera, el proceso es e/ormico  el signo de  Disol%cin es negaio ?3@

Metodoo!"#. Eara el desarrollo del es%dio se om como referencia la meodolog&a prop%esa en la g%&a FSol%bilidad del -cido benoico en ag%aG ?4@. Se om como emas de parida  de nfasis en el es%dio aparados acerca de sol%bilidad de %n sol%o sol%o en %na disol% disol%ci cin n sa%ra sa%rada, da, sol%ci sol%cione ones s ideales  cambio de enalpia de f%sin de %n sol%o. Debido a :%e dic"as em-icas f%eron primordiales para llear a cabo el an-lisis presene en el ar&c%lo.

Resut#dos $ discusión. Eara el desarrollo del es%dio, se logr apreciar :%e la sol%bilidad del -cido benoico dependi primordialmene de las ineracciones :%e presen con el ag%a, el c%al f%e %iliado como disolene en c%esin, eso se comprob c%ando c%ando los 2g de -cido -cido benoi benoico co f%eron f%eron dis%elo dis%elos s en 200m9 200m9 de ag%a ag%a desil desilada ada.. Eor lo ano ano f%e necesari necesario o anali analiar ar el posibl posible e compor comporam amien ieno o :%e se presen presen  c%ando se reali dic"a solencia. Cabe desacar :%e %na propiedad :%e se presen en ese proceso f%e la polaridad, adem-s de la premisa< F Semejante disuelve a semejanteG ?5@ dic"as dic"as afirmacio afirmaciones nes f%eron omadas omadas en c%en c%ena a para para el pres presen ene e es% es%di dio, o, por: por:%e %e el -cid -cido o benoico al ser %n comp%eso :%e presena %n anillo arom-ico arom-ico ol%minoso ol%minoso no polar  %n -cido carbo/&lico carbo/&lico polar  de menor ama+o, ama+o, se esper esper :%e sea sol%ble sol%ble en ?6@ disol disolen enes es de polari polaridad dad inerm inermedi edia a . ;n el es% es%di dio o real reali iad ado o se enco encon nr r :%e :%e el -cid -cido o ben benoi oico co f%e f%e pr-cicamene insol%ble en ag%a empera%ra ambiene debido a :%e c%ando se reali la disol%cin en ag%a, se %o :%e realiar a %na empera%ra de 53HC donde se agreg agreg el -cido benoico, benoico, consec%en consec%enemen emene, e, se %o :%e :%e seg% seg%ir ir propo proporc rcio iona nando ndo mao maorr emp emper era a%r %ra a a la disol%cin :%e se es%o preparando, "asa 75HC, as& se logr logr  %na %na diso disol% l%ci cin n del -cid -cido o ben benoi oico co en ag%a ag%a,, adem-s adem-s,, se p%do p%do obser obserar ar :%e el -cido -cido benoi benoico co en disol%cin f%e sol%ble en eanol, ello se presen por:%e

LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I - UNIVERSIDAD DE NARIÑO el car-cer de elecrolio dbil del -cido benoico, re:%iri %n cambio en el comporamieno -cidoIbase con la finalidad de conrib%ir a las ineracciones en sol%cin as&, se e/perimen la afirmacin< Fsemejante disuelve a semejante”. As& :%e se p%do realiar la sig%iene relacin del 9nJ (=epresena al 9n de la sol%bilidad del -cido benoico) en f%ncin de 1K (Lnersa de la empera%ra de cada mecla alorada con *a 0.1*), a ras de<

se %o en c%ena la pendiene de la Mrafica 1 (mNI 2#38.5#) <

 ∆Η  f    1 ÷ + C    R   T   (;c%acin 2)

 Lnx = 

;n la ;c%acin 2 se p%ede noar %n comporamieno de ec%acin lineal, de ipo< ONm/Pb, por lo ano, al ener el alor de FmG, se p%do res%mir la ec%acin, as&<

∆Η  f   = −mR  (;c%acin 3)  A ras de la ;c%acin 3, se ob%o<

∆Η  f   = −(−2938.59)  8.314 J ÷   molK   ∆Η  f   = 24.431

Grafica 1. Calor de solubilidad del cido ben!oico en solución saturada en a"ua donde: #n$ en función de 1/%. ;n la Mrafica 1 se obsera %n comporamieno lineal de los p%nos a%n:%e la maor&a de ellos no sig%en el c%rso e/acamene direco de la reca. al "ec"o se arib% a errores al momeno de la i%lacin de las m%esras  a la ariacin de empera%ra :%e s%frieron las mismas d%rane al proceso, lo c%al p%do prod%cir la precipiacin del -cido benoico, eso p%do "aber afecado los alores obenidos con respeco a la sol%bilidad del -cido. 9as meclas de ese ipo de disolenes (ag%aI eanol), son %sadas asid%amene para la realiacin de sisemas :%e engan %na base ac%osa con %na canidad de sol%os, como la :%e se presen  se p%do apreciar en el -cido benoico, el c%al, de esa manera presen maor  sol%bilidad :%e la :%e "%biera presenado en ag%a p%ra "ec"o :%e se raific con el an-lisis de la sol%bilidad del -cido benoico presenado aneriormene. ;n el es%dio de sol%bilidad para el -cido benoico  al ener en c%ena los obeios del presene ar&c%lo, f%e necesario considerar las reacciones de ne%raliacin (-cidoIbase), por:%e c%ando se reali la aloracin con *a 0.1*, con la finalidad de enconrar el nBmero de moles i%ladas de -cido benoico, se presen la sig%iene relacin<

C6 H 5COOH

+ NaOH → C H COONa + H O 6

5

2

(=eaccin 2). ambin se %o en c%ena la infl%encia del momeno dipolar, la c%al conrib% a la ineraccin sol%oIsolene (del -cido benoico al disolerse en ag%a  eanol), de lo c%al se p%do apreciar :%e el -cido benoico eidenci %n car-cer apolar, por:%e presen %n b%en perfil de disol%cin en el eanol ?7@. Adem-s, se %o en c%ena la Mrafica 1 para calc%lar el calor de disol%cin del -cido benoico en la mecla, dic"o c-lc%lo es imporane por:%e permii obserar el cambio de enalp&a asociado a la disol%cin del -cido benoico en la mecla binaria con eanol  ag%a a presin consane, para dic"o c-lc%lo

kJ  mol 

∆Η 

 f   Se ob%o Q0, por lo ano el proceso se consider endormico. Dic"o res%lado represen el calor de sol%cin del -cido benoico definido como la s%ma de la energ&a absorbida, o energ&a endormica, por lo ano a ras de la =eaccin 2 se p%ede ded%cir :%e la energ&a :%e poseen los prod%cos es maor a la de los reacios. Rinalmene,

∆Η  f   = 24.431

kJ  mol  p%ede

ser comparado con el alor de

∆Η ft  = 29.423

kJ  mol 

el c%al es ig%al< porcenae de error del es%dio< % E r  =

∆Η  f   erico,

?8@

as&, se p%do calc%lar el

24.431kJ / mol − 29.423 kJ / mol   *100% 29.423kJ  / mol 

% E r  = 16.97%

;l ;r del 16.#7 se p%do "aber presenado debido a errores de ipo sisem-icos, ocasionados en la aloracin de la m%esra, adem-s p%do "aber sido propiciado por la ariacin de empera%ra al :%e f%e e/p%eso el -cido benoico d%rane el proceso, por:%e as& se prod%o precipiado de -cido benoico  dic"o s%ceso ocasiono error al deerminar la sol%bilidad  el calor de disol%cin del -cido benoico como se p%do apreciar  aneriormene.

Concusiones. Eara deerminar el calor de disol%cin del -cido benoico se omo el proceso como %na sol%cin ideal, se emple el modo de aloracin con el c%al se deermin la dependencia de la sol%bilidad con la empera%ra en esa mecla binaria, represenado gr-ficamene. Donde se obser %n comporamieno lineal con alg%nos alores no a%sados obeniendo %na pendiene ig%al a I2#38.5# :%e en relacin con la consane &  res%lo %n f N 24.431 KJ/mol  ese f es maor  a cero por lo :%e se confirma :%e la reaccin f%e endormica lo :%e se obser e/perimenalmene por la relacin direcamene proporcional de  con sol%bilidad a medida :%e se a%men la  la sol%bilidad lo "io ambin, el alor de  f  obenido %o %n error de 16,#7 con respeco al alor erico  eso se debi principalmene por la precipiacin del -cido a medida :%e se dismin% la empera%ra, lo :%e represeno errores en la aloracin. Bibliografía.

LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I - UNIVERSIDAD DE NARIÑO '1(#evine ). *isico+umica, - d. 0olumen 1, cGra234ill, 1551. P". 6-736-8. '6(Solubilidad del cido ben!oico, 9tt://catedras.+uimica.unl.edu.ar/fisico+uimica/t/ben!oico.d  f &evisado 7; abril 6;1-  '7( *indla< =, >umica fsica rctica de *indla<, &everte, 15?5. P".167 '8(Calderón, =. Gua de laboratorio: solubilidad del cido ben!oico en a"ua. ar!o de 6;1-. '-(C9an", &. @6;;6A. >umica General. ? d. ditorial cGra234ill. P". 8?-.

'B(&ose, 4. @6;;;A. %rabajo de anlisis +umico cualitativo. adrid. Galera de San *elie. P". 68. '?(Dcido ben!oico, 9tt://es.2iEiedia.or"/2iEi/DcidoFben!oico. &evisado 1 de a