DYNA
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Raoult´s law and ideal solutions Ley de Raoult y soluciones ideales Ronaldo Luis Guao-Bolaño a & Emily Tatiana Ála!e"-#illa
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Facultad de Minas, Universidad Nacional Nacional de Colombia, Medellín, Colombia.
[email protected] [email protected] Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia, Colombia, Medellín, Colombia.
[email protected]
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Receied: $e%!ua!y 'th( )*+. Receied in !eised ,o!m: $e%!ua!y 'th( )*+. ccepted: $e%!ua!y 'th( )*+. Abstract
The main o%ectie o, this epe!iment is to unde!stand the di,,e!ent concepts p!oposed %y $!ancois 0a!ie Raoult in his law( ,!om ta1in2 apo! p!essu!es o, %en"ene-toluene mitu!e. 3u!in2 the epe!iment( the apo! p!essu!es o, a mitu!e o , %en"ene-toluene at di,,e!ent concent!ations was dete!mined %y an a!!an2ement in which a acuum p!essu!e is 2ene!ated and then each mitu!e component is added. the hei2ht di,,e!ential was measu!ed on the manomete! whose unce!tainty is 4 ).* cm o, me!cu!y. The p!actice is diided into two pa!ts: ,i!st( %en"ene was added to the ,las1 and it was addin2 toluene( and second( a,te! washin2 and waste disposal( toluene was added to the ,las1 and then he was addin2 %en"ene. ll this was done to a!!ie at a !ate 5)6 # / #. Re2a!din2 the !esults( it was dete!mined that the two sides in the epe!iment split( the solute added to the solent( the p!essu!e 78 9 as pu!e dec!eased at a p!essu!e 78( which complies with p!oposed Raoult;s law. E!!o!s o, this p!actice a!e att!i%uted to misuse o, the inst!uments o! the accu!acy and p!ecision when ma1in2 measu!ements. Keywords: #apou! #apou! p!essu!e(
El o%etio p!incipal de este epe!imento es comp!ende! los di,e!entes conceptos p!opuestos po! $!ancois 0a!ie Raoult en su ley( a pa!ti! de la toma de p!esiones de apo! de una me"cla tolueno-%enceno. 3u!ante el epe!imento( se dete!min= las p!esiones de apo! de un a me"cla de %enceno-tolueno a di,e!entes concent!aciones( po! medio de un e>uipo en el >ue se 2ene!= una p!esi=n de ac?o y lue2o se a2!e2= cada componente de la me"cla y se midi= el di,e!encial de altu!a en el man=met!o man=met!o en cent?met cent?met!os !os de me!cu!io( me!cu!io( cuya ince!tidum%!e ince!tidum%!e es de 4).* cm de me!cu!io. me!cu!io. La p!@ctica p!@ctica se diidi= diidi= en dos pa!tes: p!ime!o( se adicion= %enceno al mat!a" y se le i%a a2!e2ando tolueno( y se2undo( despuAs de laado y desechado los !esiduos( se adiciono tolueno al mat!a" y lue2o se le ,ue a2!e2ando %enceno. Todo esto se hi"o hasta lle2a! a una p!opo!ci=n 5)6 #/#. on !especto a los !esultados se dete!min= >ue en las dos pa!tes en >ue se diidi= el epe!imento( al a2!e2a! soluto al solente( su p!esi=n 89 en estado pu!o disminu?a a una p!esi=n 8( lo cual cumple con lo p!opuesto en la ley de Raoult. Los e!!o!es de esta esta p!@ctica son at!i%uidos al mal mal uso de los inst!umentos o a la eactitud y p!ecisi=n al momento de toma! las medidas. Palabras clave: 8!esi=n de apo!( apo!(
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C The autho!sD licensee nie!sidad Facional de olom%ia. 7*H( pp. *-. $e%!ua!y( )*+. 0edellin. I<
Guao-Bolaño & Ála!e"-#illa /
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7*H( pp. *-. $e%!ua!y( )*+.
1. Introducción
$uente: Ela%o!aci=n p!opia a pa!ti! de P*Q
La Ley de Raoult especi,ica la di,e!encia en la p!esi=n de apo! dent!o de una me"cla soluto-solente( a medida >ue uno de los dos inc!ementa en !a"=n del ot!o( en soluciones ideales de componentes con p!opiedades simila!es. M8e!o( >ue aplicaciones podemos !eali"a! en %ase a esta leyN. En esta p!@ctica se desea o%se!a! las aplicaciones >ue se pueden desa!!olla! empleando este c!ite!io( di,undido po! $!ancois 0a!ie Raoult en su ley.
2.2 Materiales y equipos
- Bom%a de ac?o - 0an=met!o - Bu!etas - 0at!a" o %al=n - 5 ml Benceno - 5 ml Tolueno -
8a!a aplica! los !esultados de mane!a ace!tada( se de%en conside!a! las a!ia%les de impo!tancia( como la p!esi=n y tempe!atu!a am%iente( y el de%ido cuidado con los compuestos( elementos y e>uipos usados en el la%o!ato!io.
3. Resultados y discusión
3.1 Ley de Raoult y soluciones ideales
2. Métodos 2.1 Ley de Raoult y soluciones ideales
Los datos tomados du!ante la p!@ctica son most!ados a continuaci=n:
Este epe!imento consiste en la medici=n de la p!esi=n de apo! de una me"cla de sustancias pa!ecidas est!uctu!almente a di,e!entes concent!aciones. 8!ime!o( se miden las condiciones am%ientales del la%o!ato!io( ya >ue el cam%io de la p!esi=n atmos,A!ica y la tempe!atu!a p!oocan tam%iAn a!iaciones en la p!esi=n de apo! de las sustancias t!a%aadas. Lue2o se hace la !eisi=n !espectia a los e>uipos( >ue estAn %ien conectados pa!a eita! e!!o!es poste!io!es.
ue la p!esi=n le?da es la p!esi=n de apo! de toda la me"cla. 8o! Oltimo( se desechan los !esiduos en el !espectio !ecipiente %!indado po! el la%o!ato!ista y laa! los e>uipos del montae. Estos pasos se !epiten pa!a la se2unda pa!te de la p!@ctica( en la >ue se toma esta e" tolueno como solente y se le a a2!e2ando %enceno >ue en este caso se!?a el soluto.
Ta%la *. 3atos tomados en la p!@ctica me"cla Benceno-tolueno
#olumen de Benceno 7ml 4).* ml *).) *).) *).) *).) *).) *).)
#olumen de Tolueno 7ml 4).* ml ).) .) H.) +.) .) *).)
3i,e!encial de p!esi=n de apo! 4).* 7cm S2 J+.5-K).) J+.K-K). J+.-K).H J+.*-K).5 J+.)-K).+ J5.J-K*.)
8!esi=n de apo! 4).* 7cm S2 H+.5 H+.* H5. H5.+ H5.H HH.J
$uente: Ela%o!aci=n p!opia Ta%la . 3atos tomados en la p!@ctica me"cla tolueno-%enceno
#olumen de Tolueno 7ml 4).* ml *) *) *) *) *) *)
#olumen de Benceno 7ml 4).* ml ) H + *)
3i,e!encial de p!esi=n de apo! 4).* 7cm S2 J.'-J. J.-J.J J.J-J.H J.+-J. J.*-.) JJ.-.
8!esi=n de apo! 4).* 7cm S2 5*.J 5*.H 5*. 5). 5).* H'.+
$uente: Ela%o!aci=n p!opia
El montae utili"ado pa!a esta p!@ctica es most!ado a continuaci=n:
ue es la sustancia >ue a!?a 7*( lue2o se conie!te a moles 7. 8o! ultimo con la ecuaci=n 7K se halla la ,!acci=n mola! del soluto y con la 7H se halla la del solente. Las ,=!mulas >ue se aplica!on son: 3ensidad Benceno ).JK+ 2!/ml 8eso 0olecula! %enceno J.** 2!/mol PQ 3ensidad Tolueno ).+K 2!/ml 8eso molecula! Tolueno '.*K 2!/mol PKQ Volumen ( ml )∗densidad
$i2u!a *. 0ontae pa!a toma de p!esiones de apo!
( ) gr ml
= gr de sustancia
7*
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gr de
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sustancia ∗1 mol =moles de sustancia 7 peso molecular
X 2 = Fraccion molar soluto=
7*H( pp. *-. $e%!ua!y( )*+.
¿ P sto =¿
8!esi=n de apo! del soluto
X sto=¿ $!accion mola! del soluto
moles desoluto molestotales
0
Psto =¿
7K X 1= Fraccionmolar solvente =1− X 2 7H
8!esion de apo! soluto en estado pu!o
¿ Pste =¿
8!esi=n de apo! del solente
X ste=¿ $!accion mola! del solente 0
Pste= ¿ 8!esion de apo! solente en estado pu!o
Ta%la K. omposici=n de la p!ime!a me"cla Benceno 7solente -Tolueno 7soluto F
0asa Bencen o 72!
0asa Tolueno 72!
0oles %encen o 72!
0oles toluen o 72!
* K H 5 +
.JK+ .JK+ .JK+ .JK+ .JK+ .JK+
) *.J5 K.HH' 5.*JH +.' .+K
).** ).** ).** ).** ).** ).**
) ).)*') ).)KJH ).)5+ ).)JH' ).)'K+
* K H 5 +
.+K .+K .+K .+K .+K .+K
$!acci=n mola! Benceno U* * ).55 ).J5) ).++J ).5'' ).5H5
$!acci=n mola! Tolueno U ) ).*H5 ).5) ).KKH ).H)* ).H55
* ).*) ).++J ).5K ).5** ).5H5
) ).*') ).KK ).H*J ).H' ).H55
Ley de 3alton: Presiontotal = Psto + Pste
7J
Sallamos con la ecuaci=n 7+ la p!esi=n de apo! del $uente: Ela%o!aci=n p!opia solente( lue2o en la ecuaci=n 7J despeamos la p!esi=n de apo! de soluto( ya >ue en la p!@ctica tomamos la p!esi=n total Ta%la H. omposici=n de la se2unda me"cla Tolueno 7solente de la me"cla. 8o! Oltimo( en la ecuaci=n 75( despeamos la -Benceno 7soluto p!esi=n de apo! en estado pu!o del soluto y la calculamos. $!acci=n $!acci=n 0asa 0asa 0oles 0oles Esto lo hacemos pa!a cada me"cla en cada adici=n de soluto ya F mola! mola! toluen %encen toluen %encen sea pa!a la me"cla Benceno-tolueno o Tolueno-%enceno. Los Tolueno Benceno o 72! o 72! o 72! o 72! U* U !esultados hallados son: ) *.JHJ K.H'H 5.H +.'' .JK+
).)'K+ ).)'K+ ).)'K+ ).)'K+ ).)'K+ ).)'K+
) ).)H ).)HHJ ).)+J* ).)'5 ).**)
Ta%la 5. Resultados de p!esiones aplicando la ley de Raoult me"cla Benceno-Tolueno
$uente: Ela%o!aci=n p!opia
Teniendo la ,!acci=n mola! de cada me"cla( podemos aplica! la ley de Raoult pa!a halla! la p!esi=n de apo! de cada componente y la p!esi=n de apo! en estado pu!o del soluto( ya >ue la p!esi=n de apo! en estado pu!o del solente se mide al comien"o del epe!imento. hay >ue tene! en cuenta >ue las soluciones de la me"cla uno( en la >ue se utili"= %enceno como solente y tolueno como soluto se !eali"= a unas condiciones am%ientales con p!esi=n de +HK mmS2 y tempe!atu!a de '. en la me"cla >ue el solente ,ue tolueno y soluto el %enceno( se !eali"= ot!o d?a( po! lo >ue las condiciones am%ientales a!ia!on( la p!esi=n ,ue de +H) mmS2 y +.
F
8!esi=n de apo! de la me"cla 4).* 7cm S2
* K H 5 +
H+.5 H+.* H5. H5.+ H5.H HH.J
Bencen o 4).* 7cm S2 H+.5 K'. KH.' K*.) J.' 5.K
¿ Psto
Tolueno 4).* 7cm S2 ) +.K *).' *H.+ *J.5 *'.H
0
0
Pste
Psto
Benceno 4).* 7cm S2 H+.5 H+.5 H+.5 H+.5 H+.5 H+.5
Tolueno 4).* 7cm S2 ) HK.J HK.J HK. HK. H.5
$uente: Ela%o!aci=n p!opia
Ley de Raoult:
Ta%la +. Resultados de p!esiones aplicando la ley de Raoult me"cla Tolueno-Benceno
0
Psto = X sto∗ P sto 75 0
Pste= X ste∗ P ste
¿ Pste
7+
3onde(
F
8!esi=n de apo! de la me"cla 4).* 7cm S2
* K
5*.J 5*.H 5*.
¿ Pste
Tolueno 4).* 7cm S2 5*.J H*.' K5.)
¿ Psto
Benceno 4).* 7cm S2 ).) '.5 *+.
0
0
Pste
Psto
Tolueno 4).* 7cm S2 5*.J 5*.J 5*.J
Benceno 4).* 7cm S2 ).) 5).* 5).
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H 5 +
5). 5).* H'.+
K).* +.H K.5
).J K.J +.*
5*.J 5*.J 5*.J
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H'.5 H.H HJ.
7*H( pp. *-. $e%!ua!y( )*+.
Destilado
7#apo! condensado( Rico en componente 0@s ol@til.
$uente: Ela%o!aci=n p!opia
En los !esultados nos damos cuenta( >ue la ley de Raoult se cumple. omen"amos con un disolente pu!o el cual posee 0
una p!esi=n
Pste
( y a medida >ue se le a a2!e2ando
soluto( cam%ian las ,!acciones mola!es lo >ue p!oduce una disminuci=n de esta p!esi=n a ot!a p!esi=n 8ste. Tam%iAn es Residuo 7L?>uido !esidual( impo!tante deci! >ue la ley de Raoult no se cumple pa!a todas !ico en componente las soluciones. ue cumple con los !e>uisitos de soluci=n ideal: -uie! p!opo!ci=n( o sea( >ue la solu%ilidad de cada uno de ellos en el $i2u!a . 3estilaci=n $!accionada $uente: P5Q ot!o es ilimitada. -Fo se consume ni li%e!a ene!2?a al ,o!ma! la disoluci=n u?mica de am%os l?>uidos de%en se! muy 4. Riesgos, seguridad e impacto ambiental semeantes. PHQ 3ent!o del desa!!ollo de esta p!@ctica se conside!an a!ios Los !esultados dete!minan una co!!elaci=n ent!e las componentes de impo!tancia y de mucho cuidado pa!a su p!esiones del soluto y solente señalados en esta p!@ctica con t!atamiento e,ectio( ent!e ellos se encuent!anD los compuestos ca!acte!?sticas y p!opiedades simila!es( al aumenta! la cantidad como el %enceno y tolueno( elementos como el me!cu!io e de soluto a la soluci=n ideal( la p!esi=n de apo! de esta inst!umentos de la%o!ato!io >ue conlleen a un %uen disminuye una cantidad !a"ona%le( impo!tante pa!a de,ini! la t!atamiento epe!imental. continuaci=n( se detallan los impo!tancia de Raoult. p!incipales !ies2os a conside!a! en de la !eali"aci=n de este p!oceso. 3ent!o de las p!incipales aplicaciones de esta ley se encuent!a la destilaci=n( tanto simple como ,!accionada. La ue el apo! es m@s !ico en el componente m@s de me!cu!io al am%iente se!?a altamente t=ica y peli2!osa( ol@til >ue el l?>uido o!i2inal y as? es posi%le sepa!a! los pues adem@s de ole!se un ,oco de contaminaci=n componentes de una disoluci=n ideal po! destilaciones pe!manente( su diisi=n hace m@s ,@cil la eapo!aci=n y aun sucesias. P5Q con mayo! !apide" si se encuent!a ce!ca de ,ocos de calo! o incidencia a la lu" sola!. Say >ue tene! en cuenta >ue: V. La En la destilaci=n ,!accionada se p!ocede a calenta! una eapo!aci=n de *) m2 de me!cu!io( e>uialente a un olumen me"cla de l?>uidos de di,e!entes p!esiones de apo!( el apo! in,e!io! a * Wl( en un la%o!ato!io de *)) mK !ep!esenta!?a una se en!i>uece en el componente m@s ol@til y esta p!opiedad se concent!aci=n am%iental de )(* m2/mK cuando el alo! TL#ap!oecha pa!a sepa!a! los di,e!entes compuestos l?>uidos TX es de )()5 m2/mK. En caso( de >ue esto ocu!!ie!a la mediante este tipo de destilaci=n( el !as2o m@s ca!acte!?stico ,o!ma de manea!lo se2On la FT8 K''( es %so!%e! con poli de este tipo de destilaci=n es >ue necesita una columna de sul,u!o c@lcico( amal2amantes 7eiste come!ciali"ados en ,!accionamiento. P+Q ,o!ma de est!opaos o a"u,!e. ue: Es un p!oducto in,lama%le. ue el ai!e y pueden iaa! a una ,uente de i2nici=n( p!ende!se y !e2!esa! al @!ea donde se p!odue!on en ,o!ma de ,ue2o( adem@s( pueden eplota! si se p!enden en un @!ea ce!!ada.
Guao-Bolaño & Ála!e"-#illa /
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El %enceno tiene e,ectos t=icos so%!e la san2!e p!incipalmente. n contacto constante con este p!oducto p!oduce san2!ado nasal y de las mucosas desa!!oll@ndose( adem@s( manchas pO!pu!as.
7*H( pp. *-. $e%!ua!y( )*+.
Ingestión# ausa
n@usea( =mito y pA!dida de la conciencia.
PKQ $. !onclusiones
-3e acue!do a lo !eali"ado en la p!@ctica y a los !esultados a!!oados po! el epe!imento( podemos conclui! >ue la ley de Raoult se cumple de ,o!ma cuantitatia Onicamente pa!a disoluciones ideales como la t!a%aada Tolueno-Benceno. medida >ue nos aleamos de la idealidad( nos aleamos de los !esultados eactos. 8o! consi2uiente( se puede plantea! >ue una disoluci=n es ideal cuando cumple con la ley de Raoult. onsecuentemente a medida >ue el nOme!o de componentes 2aseosos a c!eciendo en la disoluci=n( la p!esi=n de los componentes indiiduales dec!ece( as? como la ,!acci=n mola! de cada uno de ellos >ue a dec!eciendo i2ualmente con la adici=n de nueos componentes. -uando se a2!e2a soluto a un solente pu!o disminuye la p!esi=n de apo! del solente. Ent!e m@s se a2!e2a m@s disminuye la p!esi=n de apo!. -Los alo!es de la p!esi=n de apo! pueden se! mayo!es o meno!es de los >ue se p!edice la ley y entonces se dice >ue eiste una desiaci=n de la Ley de Raoult. ue ent!e las molAculas *- la tendencia se!@ >ue am%os componentes pasen a la ,ase de apo!. Esto aumenta la p!esi=n po! encima de lo >ue p!edice la ley de Raoult y se conoce como desiaci=n positia. I2ualmente( eiste la desiaci=n ne2atia de la ley de Raoult >ue se da cuando las at!acciones ent!e los componentes * y son ,ue!tes y puede da!se una !etenci=n de molAculas >ue de ot!a mane!a pasa!?an al estado 2aseoso. -na de las aplicaciones de la ley de Raoult es la destilaci=n. se emplea con el o%etio de sepa!a! los componentes pu!os. si estos poseen tempe!atu!a de e%ullici=n muy di,e!entes se sepa!an po! destilaci=n simple y si poseen tempe!atu!a de e%ullici=n muy p!=imos po! destilaci=n ,!accionada.
Inalación:
En el hom%!e( a concent!aciones %aas( i!!ita los oos y las mucosas de na!i" y t!@>uea. Los e,ectos po! eposiciones p!olon2adas son so%!e el sistema ne!ioso cent!al( p!oocando cansancio( dolo! de ca%e"a y poste!io!mente conulsiones( dep!esi=n y/o ecitaci=n e( incluso( la mue!te po! pa!o !espi!ato!io. ue la mue!te se de%e a aplasia en la mAdula =sea y nec!osis o de2!adaci=n de 2!asas en el co!a"=n e h?2ado. 8o! ot!a pa!te( la inhalaci=n de pe>ueñas cantidades de l?>uido( p!ooca inmediatamente edema y hemo!!a2ia pulmona!. uetas. !ontacto con o"os: Tanto en ,o!ma de apo!( como l?>uida( los i!!ita. !ontacto con la piel# uedad( e!itema( de!matitis y mayo! sensi%ilidad al desa!!ollo de in,ecciones secunda!ias. Ingestión# Es et!emadamente t=ico. PQ En lo >ue al tolueno concie!ne( los !ies2os p!incipales son:
Es muy in,lama%le po! lo >ue sus apo!es pueden lle2a! a un punto de i2nici=n( p!ende!se y t!anspo!ta! el ,ue2o hacia el mate!ial >ue los o!i2in=. Tam%iAn( pueden eplota! si se p!enden en un @!ea ce!!ada y 2ene!a! me"clas eplosias e in,lama%les !@pidamente con el ai!e a tempe!atu!a am%iente. Eita! las desca!2as est@ticas. Riesgos a la salud# La toicolo2?a de este p!oducto es simila! a la del %enceno( sin em%a!2o( el tolueno no 2ene!a los %. Re&erencias t!asto!nos c!=nicos a la san2!e >ue se han p!esentado con el P*Q nie!sidad Facional de olom%ia( 0edell?n. 0anual de uso del p!ime!o. uimica.unam.m/I0G/pd,/5%enceno.pd, mayo!es de *)) ppm p!oocan pA!dida de coo!dinaci=n po! lo PKQ nie!sidad Facional ut=noma de 0Aico. Soa de se2u!idad del Tolueno. )*+. 8@2.*-H. 3isponi%le en: >ue aumenta la p!o%a%ilidad de accidentes. http://www.>uimica.unam.m/I0G/pd,/*Jtolueno.pd, ene!o/leccinYnoYYYleyYdeY!aoult.html el cual se encuent!a en el tolueno como impu!e"a. P5Qnie!sidad ut=noma de 0ad!id. Tema + 3isoluciones. )*+. !ontacto con o"os# ausa i!!itaci=n y >uemadu!as de cuidado 8@2.*J-. 3isponi%le en: si no se atiende a la ?ctima inmediatamente. !ontacto con la https://www.uam.es/depa!tamentos/ciencias/>uimica/est!uct/>uimica* piel# ausa i!!itaci=n( !ese>uedad y de!matitis. En al2unas /mate!iales/Tema+Y*.pd, pe!sonas puede 2ene!a! sensi%ili"aci=n de la "ona a,ectada. Es P+Qnie!sidad de Ba!celona. Tipos de destilaci=n. )*+. 3isponi%le en: http://www.u%.edu/o%l>/o%l> a%so!%ido a t!aAs de este medio. 6)castellano/destilacioYtipus.htmlZ,!accionada
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7*H( pp. *-. $e%!ua!y( )*+.
