ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE VALPARAÍSO V ALPARAÍSO
EIQ 456: LABORATORIO FISICO-QUÍMICA
Experiencia N° 9: Propiedad coligativa. Aumento del punto de ebullición.
Grupo 12 Fecha realización: 2/4/13 Grupo 13 Fecha realización: 9/4/13 Grupo 14 Fecha realización: 16/4/13
Profesor: Carlos Carlesi Fecha entrega: 30/04/13
Índice
Introducción…………………………………………………….
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Marco Teórico. ………………………………………………....
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Objetivos………………………………………………………..
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Materiales………………………………………………….…...
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Procedimiento……………………………………………..……
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Datos. ………………………………………………….…….. …
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Cálculos…………………………………………………………
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Análisis estadístico………… estadístico……………………………… ………………………………… ……………
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Discusiones…………………………………………………….
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Conclusión …………………………………………….……….
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ía …………………………………………..………… Bibliograf ía
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Introducción La formación de una disolución, tiene consecuencias sobre una serie de propiedades, ya sea químicas, cuando ocurren reacciones de por medio, o físicas tales como las propiedades coligativas. Las propiedades coligativas corresponden a aquellas que dependen sólo de la concentración de soluto añadido a la solución, por lo que resultan de gran importancia tanto en la vida común como en las áreas científicas e industriales. En esta experiencia utilizaremos un ebullómetro (figura 1, 2 y 3) para comprobar la propiedad coligativa del aumento del punto de ebullición de un solvente en presencia de un soluto en mayor concentración, sabiendo que en teoría debido al mezclamiento del solvente con el soluto la presión de saturación debe bajar, lo cual trae como consecuencia el aumento de la temperatura de ebullición.
Figura 1. Ebullómetro utilizado en experiencia.
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Figura 2. Ebullómetro utilizado en experiencia.
Figura 3. Temperatura en 78°C medida por termómetro. 3
Marco teórico [1] Se llaman propiedades coligativas a aquellas propiedades que dependen únicamente de la concentración, es decir la cantidad de partículas de soluto por partículas totales, y no de la composición química o naturaleza del soluto. Se relacionan con la presión de vapor, que es la presión que ejerce la fase de vapor sobre la fase líquida, cuando el líquido se encuentra en un recipiente cerrado. Las propiedades coligativas permiten entre otras cosas:
Separar los componentes de una solución por un método llamado destilación fraccionada.
Formular y crear mezclas frigoríficas y anticongelantes
Determinar masas molares de solutos desconocidos
Formular sueros o soluciones fisiológicas que no provoquen desequilibrio hidrosalino en los organismos animales o que permitan corregir una anomalía del mismo.
Dentro de las propiedades coligativas más comunes de la química tenemos:
Descenso de la presión de vapor Al preparar una solución con un solvente volátil y un soluto no volátil, al comparar su presión de vapor con la del solvente puro, se observa que la presión de vapor de la solución es menor que la del solvente, lo cual causa un aumento en el punto de ebullición de la solución, en comparación a la del solvente puro. Este efecto es el resultado de dos factores: La disminución del número de moléculas de disolvente en la superficie libre. La aparición de fuerzas atractivas entre las moléculas del soluto y las moléculas del disolvente, dificultando su paso a vapor.
Descenso crioscópico El soluto obstaculiza la formación de cristales sólidos.
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Aumento ebulloscópico Al agregar moléculas o iones a un solvente puro la temperatura en el que éste entra en ebullición es más alto. Se representa mediante las ecuaciones siguientes:
: Aumento de del punto de ebullición. : Temperatura de ebullición de la solución. : Temperatura de ebullición del solvente puro. : Constante de ebullición del disolvente. : Molalidad (moles de soluto / kg de solvente).
Presión osmótica
[2] La presión osmótica es la presión que debe ser ejercida sobre la solución para evitar la entrada del solvente. Cuanto mayor la presión osmótica, mayor será la tendencia del solvente para entrar en la solución. La presión osmótica puede ser medida aplicándose una presión externa que bloquee la ósmosis y corresponde a la propiedad coligativa más importante en el medio ambiente debido a sus aplicaciones biológicas.
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Objetivos
Observar y analizar cambios en el punto de ebullición de una solución.
Determinar el punto de ebullición de una solución a partir de un termómetro.
Conocer una propiedad coligativa correspondiente al aumento de termpetaruta de ebullición de una solución, de forma experimental.
Materiales
Benceno líquido
Ebullómetro de cottrell
Vaselina sólida
Termómetro
Ácido benzoico.
Placa calefactora
Balanza analítica
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Procedimiento
Se vierten 60 ml de benceno en el ebullómetro de Cottrell. Se prepara el ebullómetro, engrasando sus uniones con vaselina, instalar el termómetro y hacer circular el agua, que actúa como fluido de enfriamiento. Calentar el benceno hasta alcanzar su punto de ebullición (esto sucede cuando el termómetro queda en una temperatura fija). Enfriar el benceno. Una vez frío, agregar aproximadamente 1 [g] de ácido benzoico. Calentar nuevamente la solución y obtener el punto de ebullición de ésta.
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Datos Datos tabulados
() Kb (Benceno) = 2.53 Kb (Ac. benzoico)= 2.53
Grupo 12 Volumen benceno = 60 [ml] Temperatura ebullición benceno puro = 79 [°C] Masa ácido benzoico agregada = 1.0052 [g] Temperatura ebullición mezcla = 80 [°C]
Grupo 13 Volumen benceno = 60 [ml] Temperatura ebullición benceno puro = 77 [°C] Masa ácido benzoico agregada = 1.033 [g] Temperatura ebullición mezcla = 78 [°C]
Grupo 14 Volumen benceno = 60 [ml] Temperatura ebullición benceno puro = 79 [°C] Masa ácido benzoico agregada = 0.9994 [g] Temperatura ebullición mezcla = 78 [°C]
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Cálculos
Ecuaciones necesarias 1) Masa de benceno
()
m: Masa de benceno V: Volumen benceno utilizado
: Densidad tabulada de benceno 2) Cálculo molalidad
()
Molalidad: Moles de soluto en 1 kg de solvente
Diferencia de temperaturas de ebullición : Constante de elevación del punto de ebullición del solvente 3) Cálculo peso molecular ácido benzoico benzoico
()
PM: Peso molecular benceno masa: masa de ácido benzoico agregado mol: moles de ácido benzoico
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Desarrollo de los cálculos
Grupo 12
De ecuación (1):
De ecuación (2):
() ) [ ] ] [ Finalmente de ecuación (3):
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Grupo 13
De ecuación (1):
De ecuación (2):
() ) [ ] ] [ Finalmente de ecuación (3):
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Grupo 14
De ecuación (1):
De ecuación (2):
() ) [ ] Un valor negativo en cantidades molares es imposible, esto indica un error experimental en el proceso y no se puede continuar con los cálculos para obtener el peso molecular.
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Análisis estadístico Debido al error experimental en el grupo 14 no se tomará en cuenta para el análisis estadístico.
Grupo 12 13
Peso Molecular 48.1718 [g/mol] 49.504 [g/mol]
̅ ∑ ∑ ∑(̅) Comparación pesos moleculares
Grupo 12 13
Peso molecular obtenido 48.1718 [g/mol] 49.504 [g/mol]
Peso molecular tabulado 122,12 [g/mol] 122,12 [g/mol]
Error = 48.8379 +/- 0.600083 Entonces concluimos que de acuerdo a los experiencias realizadas por los grupos 12, 13 y 14 el error con respecto a datos tabulados para el peso molecular corresponde a un 60% app.
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Discusiones Respecto a la experiencia realizada por el grupo 12, se tuvo una falla importante en la realización de esta, ya que el equipo de vidrio que contenía el benceno se quebró, por lo que tuvo que ser reemplazado por otro que estaba trisado. Esto dificultó en cierta medida que la ebullición se realizara bajo las condiciones necesarias para así cumplir con el objetivo de la experiencia. Además, por recomendación del profesor, se decidió que la masa de ácido benzoico que se mezclara con el benceno fuera 10 veces menor a la estipulada, por el riesgo que provocaba a las alumnas el cambio brusco de temperatura que presenta esta solución, pudiendo dañar a alguna de ellas. Lo descrito anteriormente, puede ser causa del error experimental que se obtuvo. Para el grupo 13 no se identifica ninguna situación de accidente o anomalía en el procedimiento. El grupo 14 obtuvo una variación negativa en la temperatura de ebullición, es decir, cuando debiera haber aumentado el punto de ebullición de la solución luego de haberse agregado el ácido benzoico, éste disminuyó en 1°C lo que significa que no fue realizado con éxito el experimento. Esto podemos explicarlo porque debido a los recurrentes accidentes en la misma experiencia realizada por grupos anteriores en los que se quebraba el equipo o ebullómetro, tuvimos que utilizar uno trizado, lo que podría haber generado un escape de solución al aire y como sabemos al disminuir la cantidad de solución la temperatura necesaria para llegar al punto de ebullición disminuye en vez de aumentar.
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Conclusión Concluida la comparación de resultados para el peso molecular vemos que se alejan bastante de los datos tabulados, esto puede explicarse por varios motivos. Uno puede ser el mantenimiento del benceno y manipulación de éste de forma no adecuada, también hay que tener en cuenta errores humanos por parte de los grupos en el procedimiento, tales como la detección muy temprana del punto de ebullición o alguna cantidad de solución evaporada mientras funcionaba el ebullómetro. Es importante notar que dada la capacidad de disociación del ácido benzoico, al reaccionar con benceno se tuvo un fenómeno similar similar al aumento de concentración, logrando el objetivo deseado para poder analizar la propiedad coligativa del aumento de temperatura de ebullición. Como conclusión, a pesar de no obtener un peso molecular calculado similar al tabulado en ninguno de los grupos, logramos comprobar de todas formas que al aumentar la concentración de soluto en un solvente determinado, se obtiene un aumento en el punto de ebullición de la solución, tal como se esperaba.
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Bibliografía
[1] http://es.wikipedia.org/wiki/Propiedad_coligativa Visitada el 29 de Abril del 2013
http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/presion-osmotica [2] http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/presion-osmotica Visitada el 29 de Abril del 2013.
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Número
Entrega
Aporte a las
Predisposición
del grupo
oportuna de
discusiones y
al trabajo en
los datos
conclusiones
grupo
12
7
7
7
13
7
7
7
14
7
7
7
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