Informe de quimica

Laboratorio de Fisicoquímica 2 Determinación crioscópica del peso molecular

I. RESUMEN En la siu siuie ient nte e pr!c pr!cti tica ca se trat trata a so sobr bre e la dete determ rmin inac ació ión n crioscópica del peso molecular" nuestro ob#eti$o %ue lorar dete deterrmina minarr el peso peso mole molecu cula larr de un so solu luto to me medi dian ante te el m&todo crioscópico o del descenso del punto de conelación" adem!s de estudiar el e%ecto que tiene la adición de peque'as cantidades de soluto sobre el punto de %usión de este disol$ente. Se determino la masa molecular de la urea (soluto) disuelto en el aua (sol$ente)" a tra$&s de la medición de la temperatura de %usión de una solución que contiene masas cono co noci cida dass de am ambo boss co comp mpon onen ente tes. s. La Lass co cond ndic icio ione ness del del laboratorio %ueron de una temperatura temperatura de 2*+," una presión atmo atmos% s%&r &ric ica a de -/ -/ mm0 mm0 1 un por porce cent nta# a#e e de ume umeda dad d relati$a de 3/4. El peso molecular obtenido e5perimentalmente %ue de /2.-6 con un error de 72"7 4. Este m&todo es e%ecti$o por el porcenta#e de error relati$amente ba#o ba#o.. 8ar ara a obte obtene nerr me me#o #orres res esul ulta tado doss se debe debe ca cali libr brar ar correctamente el termómetro 9ec:mann.

II. IN;R

La determinación crioscopia del peso molecular tiene muco usos 1 aplicaciones. Entre ellas est!n las siuientes= Es mu1 >til para la determinación de masas moleculares de solutos. ,onocidas las propiedades del disol$ente" a partir del descenso crioscópico se deduce la molalidad 1" a partir de esta" si se conoce la masa del soluto disuelta por :iloramo de disol$ente" se puede obtener la masa molecular del soluto. ;ambi&n se utili?a para saber la disminución de la temperatura de conelación de un disol$ente debido a la presencia de un soluto se usa para e$itar la solidi@cación del aua de re%rieración en los motores de combustión. Adem!s se apro$eca para eliminar capas de ielo de las carreteras" autopistas 1 pistas de aeropuertos. 8ara ellos se lan?a cloruro de sodio (Na,l) o de calcio (,a,l2) sobre las placas de ielo" con lo que se disminu1e la temperatura de conelación 1 se %unden las placas de ielo. Se utili?a en la industria para determinar masas moleculares de productos químicos que se %abrican" al iual que se ace a ni$el de laboratorio. ;ambi&n se emplea para controlar la calidad de los líquidos= la manitud del descenso crioscópico es una medida directa de la cantidad total de impure?as que puede tener un producto= a ma1or descenso crioscópico" m!s impure?as contiene la muestra anali?ada. En la industria aroalimentaria" esta propiedad se apro$eca para detectar adulteraciones en la lece. E5isten m>ltiples aplicaciones analíticas para el descenso crioscópico de los líquidos corporales (sanre" orina" l!rimas" etc.). 8ara reali?ar estas determinaciones se usa un aparato automati?ado llamado crioscopio u osmómetro de punto de conelación que permite detectar en poco tiempo $ariaciones de mil&simas del descenso crioscópico.

III. 8RIN,I8I

disminución de la presión de $apor" la presión osmótica" el aumento del punto de ebullición 1 el descenso del punto de %usión. En esta pr!ctica se medir! el punto de %usión (a la presión del laboratorio) del paraCdiclorobenceno (8D9). Seuidamente" se preparar!n disoluciones de 8D9 1 un soluto desconocido 1 se $ol$er! a medir el punto de %usión" pudiendo obser$arse que ser! menor que cuando se tiene el disol$ente puro. Finalmente" se duplicar! la concentración de soluto en la disolución 1 se obser$ar! que la manitud del descenso del punto de %usión (descenso crioscópico) se dobla. Este eco pondr! de mani@esto el car!cter de propiedad coliati$a del descenso crioscópico" que queda recoido en la ecuación siuiente= ;%  :% Donde= ;%

 descenso del punto de %usión  punto de %usión del disol$ente puro  punto de %usión de la disolución.

:%  constante crioscópica del disol$ente m  molaridad de la disolución (moles de soluto por cada :iloramo de disol$ente)

Es importante tener en cuenta que sólo las disoluciones ideales cumplen esta e5presión. Se puede considerar como disolución ideal a aqu&lla que no in$olucra un cambio notable en el tipo de interacciones moleculares que aparecen en la disolución %rente a las que abía en los componentes aislados (1 por tanto el proceso de disolución a presión constante no $iene acompa'ado de p&rdida ni absorción de calor)" o bien a una que no es propiamente ideal" pero que est! mu1 diluida. La constante de proporcionalidad :% depende sólo de cu!l sea el disol$ente. ,uando se conoce" se puede utili?ar para predecir el G


descenso crioscópico de una disolución de determinada molalidad" o bien para a$eriuar la molalidad de una disolución cu1o descenso crioscópico se mide. En esta pr!ctica se utili?ar! esta >ltima aplicación para determinar el peso molecular de un compuesto soluble en 8D9 (cu1a constante crioscópica es -.7* +,Hmola).

I. DE;ALLES EJ8ERIMEN;ALES IV.1 MATERIALES

Equipo crioscópico de 9ec:mann  ;ermómetro( *.*7+," diital)  asos de 7** mL (pire5" 7*mL)  8ipeta raduada de 2 mL (pire5"7 mL)  ,ocinilla 

IV.2 REACTIVOS

Aua destilada K


Urea (solido"puro)

IV.3 PROCEDIMIENTO TECNICO IV.3.1 Determinación del pa! !l"t! en "na !l"ción

m!lec"lar

de

"n

Se calibro el termometro 9ec:mann a una escala de temperatura adecuada" para ello un ba'o de temperatura adecuada

Se retiro la caqueta de aire 1 se %undio el aua"mediante calentamiento con las manos

Se peso *.2  de urea 1 se areo al tubo A aitando asta que se disol$io completamente

Se armo el equipo con los tubos limpios

Se aito sua$emnte el contenido del tubo A " asta uuna temperatura cercana al punto de conelacion " se le1o la temperatura cada 7* se asta que se obtu$o $alores contantes

Se determino el punto de conelacion de la solucion repitiendo los pasos anteriores

Se $isrtio 2 mL de aua destilada en el tubo A 1 se coloco el termometro 1a calibrado 1 un aitador. El aua cubrio totalmente el bulbo del termometro

Se sumerio todo en un ba'o de en%riamiento que estaba a un temperatura menor de *+,




. ;A9ULA,I
;A9LA N laboratorio

+7=

,ondiciones

P %mm&'( T %)C( * &R

e5perimentales

de

-/ mm0 2*  7 +, 3/  24

;A9LA N+2= Datos e5perimentales= ;emperaturas 1 tiempo del Aua

/


T)C

t%(

 7* K.3K 2* K.6G G* K.6 K* K.- * K.-K /* T)C K.-2 t%( -* T)C t%( K.76 K./3 7*G* 6* K.3 K.76K./6 7*K* 7* 3* K.63 2* K.76K./K 7**7** G* K.76K.6K K./2 7*/*77* K* K.76K.-/ K. 7*-*72* * K.76K.-K K. 7*6*7G* /* K.76K./6 K.K 7*3*7K* -* K.76K./K K.G6 77**7* 6* K.76K.K/ K.GG 777*7/* 3* K.76K.GK.2 772*7-* K.76 K.G K.2 77G*7** 76* K.2K K.76K.7 77K*77* 73* K.73 72* K.76 K.7 77*2** K.76K.7K K.*K 77/*7G* 27* K.7 7K* K.76 77-* K.*2 K.76 776*7* K.76G.3- 773*7/* K.76G.32 72**7-* K.76G.63 727*76* K.7-G.-G 722*73* K.7-G./3 72G*2** K.7-G./K 72K*27* K.7-G.- 72*22* K.7- G. 72/*2G* K.7-G.K/ 72-*2K* K.7-G.K 726*2* K.7- G.K 723*2/* K.7-G.23 7G**2-* K.7-G.2K 7G7*26* K.7-G.73 7G2*23* K.7-G.7K 7GG*G** K.7-G.*3 7GK*G7* K.7-G.*G 7G*G2* K.7- G 7G/*GG* K.7-2.3- 7G-*GK* K.7-2.6 7G6*G* K.77G3* K.77K** K.77K7*

T)C

t%( t%(

K 22* G.3 2G* G.62K* G.6G 2* G.3 2/* G.62-* G.6G 26* G.-- t%( 23* T)C T)C t%( G.-2 G** K.73 /6* 2.62 G/* G./6 G7* K.73 /3* 2.-3 G-* G./K G2* K.73 -** 2.- G6* G./ GG* K.73 -7* 2.-2 G3* T)C K.73 t%( -2* G. GK* 2./6 K** K.7- K.73 7KG* -G* G. G* 2./ K7* K.7- K.73 7KK* -K* G.K G/* 2./K K2* K.7- K.73 7K* -* G.KG G-* 2.62 G/* K.7- K.73 7K/* -/* G.G/ G6* 2.-3 G-* K.7- K.73 7K-* --* G.GG G3* 2.- G6* K.7- K.73 7K6* -6* G.23 K** 2./ KG* K.7- K.73 7K3* -3* G.2 K7* 2.6 KK* K.7- K.73 7** G.22 K2* 6** 2.K K* K.777* K.73 67* T)C 2. K/* K.7- K.73 72* 62* 2.KK-* G.76 KG* K.7- K.73 7G* 6G* 2.K K6* G.7 KK* K.7/ K.73 7K* 6K* 2.K7 K3* G.* K* K.7/ K.73 7* 6* 2.G6 ** G.*K K/* K.7/ K.76 7/* 6/* 7* G2.G/ 7-* K-* K.7/ K.76 6-* G.K 2* 2.3 K6* K.7/ K.76 76* 66* G* 2.3K 73* K3* K.7/ K.76 63* K.73 K* 2.63 ** K.7/ K.76 7/** 3** K.73 * 2.6 7* K.7/ K.76 7/7* 37* K.73 /* 2.62 2* K.7/ K.76 7/2* 32* K.73 -* 2.-2 G* K.7 K.76 7/G* 3G* K.73 6* 2.-/ K* K.7 K.76 7/K* 3K* K.73 3* K.G * K.7 K.76 7/* 3* K.73 /** K.K /* K.7 K.76 7//* 3/* K.73 /7* K.KK -* K.7 K.76 7/-* 3-* K.73 /2* K.KK 6* K.7 K.76 7/6* 36* K.73 /G* K.KK 3* K.7 K.76 7/3* 33* K.73 /K* K.KK /** K.7 K.76 7-**7*** K.73 /* K.KK /7* K.76 7*7* K.73 //* K.KK /2* K.76 7*2* K.73 /-* K.KK /G*

;abla N+G= Datos e5perimentales= ;emperaturas 1 tiempo de la urea

-


S!lente

 %.' S!l.m!l41(

A'"a

7.6/

V.2 TA#LA DE DATOS TEORICOS

;A9LA N+K= ,onstante ,rioscópica del aua 2O

V.3 TA#LA DE CALC+LOS

;A9LA N+ /= ;ensión Super@cial del Metanol , %d-ncm( h Metoh ρmetoh hagua ρagua

T %)C(

1/*

20*

0/*

1//*

2* G* K*

/.K2 C C

G. C C

KK.623 C C

2.7/ 2K.K673.G6/

γ agua

Metan!l

6

Laboratorio de Fisicoquímica 2 Determinación crioscópica del peso molecular Metan!l ,MeO& (dyn/cm) 1/*

T )C

2/)C

3/)C

5/)C

*.*G/

C

C

*.*G/

C

C

*.*G/

C

C

*.*G/

*.*K

*.*7

r(cm) 2 γ

hρg

20*

r(cm) 2 γ

hρg

0/*

r(cm) 2 γ

hρg

1//*

r(cm) 2 γ

hρg

;A9LA N+-= Radio del capilar

V.5 TA#LA DE RES+LTADOS 6 * DE ERRORES DEL TRA#A7O DE LA#ORATORIO

;A9LA N+6= ;ensión super@cial metanol

TS del metan!l

Val!r teóric!

Val!r e8perimental

* de Err!r

3.*K

/.KG

K.K2 3


1/* a 2/)C TS del metan!l al 20* a 2/)C TS del metan!l 0/* a 2/)C TS del metan!l p"r! a 2/)C TS del metan!l p"r! a 3/)C TS del metan!l p"r! a 5/)C Pendiente de la 9ra:ca

K/.G6

G.

7.K/

G.G7

KK.62

2/.3

22./

2.7

72./2

27.6

2K.K3

7G.6

2*./

73.G3

./3

2.72

2.-/3

G*./7

V.0 9RA;ICOS %VER APENDICE(

I. ANALISIS  RESUL;AD
•

•

DIS,USIBN

DE

En la tabla N+/ podemos $er los resultados para la tensión super@cial del metanol del cual podemos decir que la tensión super@cial $aría de acuerdo a las concentraciones 1 la temperatura. En la tabla N+- obser$amos el radio del capilar en base a las tensión super@cial e5perimentales los resultados para el metanol para di%erentes concentraciones %ueron e5actamente iuales a di%erencia del metanol a di%erentes temperaturas que $aria esto se debe a que cuando aumentamos la temperatura el capilar puede lieramente dilatarse. En la ra@ca N+7 se obser$a la relación de la tensión super@cial con respecto a la temperatura se>n la ecuación de Ramsa1CSieldCEot$os en la cual la pendiente e5perimentalmente nos sale alta a comparación de la teórica esto se debe que son 7*


•

tensiones super@ciales e5perimentales las cuales tienen un maren de error En la ra@ca N+2 se obser$a la tensión super@cial respecto a la concentraciones $emos que son directamente proporcionales porque es lineal.

II. ,
•

•

•

En la siuiente practica se obtu$ieron errores mu1 altos para la tensión super@cial esto se debe a que el capilar no esta tan e5acto adem!s que la t&cnica utili?ada no es tan precisa 1a que a1 mu1 mucos %actores e5ternos que pueden alterarla como el $apor de aua que se %orma dentro del capilar por el ba'o" etc. La altura a la que se ele$a o desciende un líquido en un capilar es directamente proporcional a su tensión super@cial 1 est! en ra?ón in$ersa a la densidad del líquido 1 del radio del tubo. El aumento de la temperatura" pro$oca una disminución en la tensión super@cial del aua 1 del metanol. La precisión 1 el cuidado de traba#o es importante por lo que necesitamos muca e5actitud en el c!lculo porque estamos traba#ando con medidas peque'as que alterarían el porcenta#e de error considerablemente" la contaminación de las soluciones al momento de cambiar de muestra pueden ser pre$enidas por un correcto la$ado 1 secado del equipo. 77


III. 9I9LI
Física" ;ercera edición"

editorial Re$ert&" S.A." Espa'a 73-/" p!. *CK 2. Lide D" Handbook of Chimistry and Physics " ,R," 2**3 G. Maron" Samuel 0." 8rutton" ,arl F." Fundamentos de Fisicoquímica" 7$a. Edición" editorial Limusa" M&5ico 736K" p!. 67GC62*

72


IJ. A8NDI,E 1/.1.

C+ESTIONARIO

1. E8pli<"e la ariación de la c!ntante de E=t! c!n la temperat"ra

A medida que $ariamos la temperatura la constante de Et$os $aría de la misma manera que la tensión super@cial. Si aumentamos la temperatura los $alores de la constante de Et$os disminu1en. 7.G 7.2 7.2 7.7 7.7 7.* 2*

G*

K*

2. Indi<"e el "! del Parac!r

Una importante aplicación del paracoro consiste en la posibilidad de asinar una determinada estructura a un compuesto químico 1 no aluna otra estructura. Un e#emplo es el paraldeído" un trímero del acetaldeído" al que se le asinó una estructura cíclica en base a la concordancia entre el paracoro medido e5perimentalmente 1 el paracoro teórico deducido aditi$amente" descartando de este modo la otra posibilidad de una estructura de tipo lineal. Estudiando el paracoro de series omóloas de compuestos or!nicos" Suden lleó a la importante conclusión de que el 7G


paracoro era una propiedad aditi$a. Esto sini@ca que el paracoro de una sustancia se puede calcular sumando los $alores de los paracoros de cada uno de los !tomos que %orman la mol&cula" m!s las contribuciones correspondientes a las características estructurales de la mol&cula (enlaces sencillos 1 m>ltiples" presencia de anillos). Estos $alores del paracoro se obtienen e5perimentalmente 1 se pueden encontrar tabulados en la literatura especiali?ada. 3. E8pli<"e la etimación de la tenión "per:cial de ólid!

Al estado sólido se lo cali@ca de per%ectamente ordenado. Las partículas de un cristal ocupan posiciones determinadas alrededor de las cuales sólo tienen mo$imientos de $ibración de mu1 corto alcance. Las distancias entre las partículas son @#as 1 dependen de la naturale?a química del sólido. El entorno de una partícula de determinada clase es el mismo en cualquier luar del cristal. 8or lo que la estimación de la tensión super@cial es casi nula" la %uer?a el!stica acia el centro de la mol&cula o unidad %ormula es nula

1/.2.

9ra:ca

7K


1/.3.

Otr!

Pr!@cos de E5cel N + 7= Ecuacion de Ramsa1CSieldCEot$os •

-%MP(>23 2* 2** 7*

%(5)  2.--5 C G/K.-G RT  *.63 1(MH8)2HG Linear (1(MH8)2HG)

A8i Title 7**

* * 73* 73 2** 2* 27* 27 A8i Title

NN+2= ;ensión Super@cial $s. ,oncentración

7


C?art Title /* %(5)  C *.G35 V /2.K2 RT  *.36

* K* A8i Title

G*

Linear ()

2* 7* * *

2*

K*

/*

6*

7** 72*

A8i Title

1/.5.

&!@a de dat!

7/


7-

Informe de quimica

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