Universidad Nacional Autónoma de Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán Campo 1 Laboratorio de FENMEN!S "E SU#E$F%C%E E %!NES EN
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1&'11'()1& 1&'11'()1&
"E*E$M%NAC%N "EL E+CES! "E S!LU*! SU#E$F%C%AL ME"%AN*E LA ECUAC%N "E A"S!$C%N "E ,%--S
%ntroducción/ La ecuación de adsorción de ,ibbs en .ases uidasB es re.erida al proceso de adsorción li;uido4vapor 5 a la observación del comportamiento de la tensión supercial de tensoactivos en disoluciónB relativa a la variación de concentracion2 Esta ecuación expresada en términos del potencial ;uimico ideal de la soluciónB adopta la más .amiliar de sus .ormas/
"onde el exceso supercial se reere a la concentracion de supercie del tensoactivo Dmoles'm(B x la concentracion de la disolución en .racción mol del tensoactivoB $ la constante de los >asesB * la temperatura absoluta 5 la presión super.icial de la solución o di.erencia entre la tensión supercial del li;uido puro 5 el de la disolución2 La ecuación de adsorción de ,ibbs indica ;ue el exceso supercial depende de la concentracion de la disolución 5 de la variación local de la presión supercial con respecto a la composición de la disolución ba
!bua2
E;uiposB reactivos 5 materiales MA*E$%AL #or e;uipo/ 1 tensiómetro capilar completo 1 vaso de precipitado de 1L 1) vasos de precipitado de G)mL 1 #ropipeta de ()mL 1 #iseta 1 parrilla con a>itación ma>nética
$EAC*%:!S Fenol o n4propanol A>ua destilada
#rocedimiento Experimental/ 124Lavar material de vidrio2 La limpiea de este material es importanteB cual;uier impurea modicará los resultados experimentales2 (24"eterminar el radio del tubo capilar a partir de un l7;uido de tensión supercial conocida2 ?24 Colocar aproximadamente G)mL de la solución en estudio en el tensiómetro capilar 8aciendo coincidir la solución con el cero del tubo capilar2 324!batener las alturas para cada una de las soluciones2 &24"eterminar la densidad de cada solución de .enol o n4propanolB tomar el valor de la temperatura de traba
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Observaciones:
4Las lecturas para cada solución se toman de la solución más diluida a la más concentrada2 4Al cambiar de concentraciónB del tubo capilar se debe enar con la solución a medirB esto apretando la propipeta de tal .orma ;ue el l7;uido sal>a por la parte superior del tubo capilar2 4*ener cuidado de no contaminar las soluciones2 4$ecordar2 HSe debe tener el valor del radio del tubo capilar antes de iniciar la medición de las solucionesI2
Orientación para el tratamiento y disposición de residuos:
Las soluciones no >eneran desec8os si no se contaminanB se pueden almacenar para posteriores semestres2 En caso de contaminación vaciar en el .rasco de residuos correspondientes2
*abla de $esultados Experimentales2 Solución
A
B
C
D
E
F
G
H
Fenol o npropanol mol!"#
)2)(G
)2)G
)21
)2(
)2?
)23
)2G
)2&
&2&
&23
&2?
G2G
32J
32G
32?
32(
(! %)cm-*&
)266& ?
)266J J
)2666
)2666 6
12))1
12))1 6
12))((
12))??
+!%dinacm-,&
&J2)G3 (
&&B1G@ &
&G21?& 6
G&261& J
362@(@ G
3&2&&1 3
332&)) 6
3?2&11 G
$!%cm& 'romedio
"eterminación del radio del tubo capilar2
Fórmula para el cálculo del radio del tubo capilar r=
γ 2 cosθ ρgh
( = ( )(
72.75 dina
r
cm
1g
cm
•
)
2cos0 °
981 cm
3
s
2
= 2.11 x 10− m; 0.0211 cm; 0.211 mm 4
)(
7.0 cm )
*ensión supercial para cada concentración2 Fórmula para el cálculo del radio del tubo capilar γ =
rρgh 2 cosθ
)2)(G ( 0.0211 cm ) ( 0.9963 g cm− ) ( 981 cm s− ) ( 6.6 cm ) γ = 2cos ( 0 ) 3
γ =68.0542 dinacm
2
−1
)2)G ( 0.0211 cm ) ( 0.9988 g cm− ) ( 981 cm s− ) ( 6.4 cm) γ = 2cos ( 0 ) 3
2
−1
γ =66.1576 dina cm
)21 ( 0.0211 cm ) ( 0.999 g cm− ) ( 981 cm s− ) ( 6.3 cm ) γ = 2cos ( 0 ) 3
2
−1
γ =65.1369 dina cm
)2( ( 0.0211 cm ) ( 0.9999 g cm− ) ( 981 cm s− ) ( 5.5 cm ) γ = 2cos ( 0 ) 3
−1
γ =56.9168 dina cm
2
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)2? ( 0.0211 cm ) ( 1,001 g cm−3 )( 981 cm s−2 ) ( 4.8 cm ) γ = 2cos ( 0 ) −1
γ = 49.7275 dinacm
)23 ( 0.0211 cm ) ( 1.0019 g cm−3 ) ( 981 cm s−2 ) ( 4.5 cm ) γ = 2cos ( 0 ) γ = 46.6614 dinacm
−1
)2G ( 0.0211 cm ) ( 1.0022 g cm− )( 981 cm s− ) ( 4.3 cm ) γ = 2cos ( 0 ) 3
2
−1
γ = 44.6009 dinacm
)2& ( 0.0211 cm ) ( 1.0033 g cm− ) ( 981 cm s− ) ( 4.2 cm ) γ = 2cos ( 0 ) 3
γ = 43.6115 dinacm
2
−1
$ealice un >ráco de tensión supercial como .unción de concentración2
Con esta in.ormación calcule el exceso de soluto supercialB B mediante la ecuación de adsorción de ,ibbs2
Concentracio n %.&
/0/12
/0/2
/0,
Tension superfcial (N/m) (y)
)2)&J)
)2)&& 1
)2)& G
/01
/0*
/03
/02
)2)G& )2)36 )2)3& )2)33 6 @ & &
/04
)2)3? &
Γ = γ −γ ° / RTlnC
Solución A 0.0728 N
Γ =
0.0680 N
m
m
8.314 NmolK ( 295.15 k ) ln 0.025
Solución B
−
=5.3026x10^-7 mol/ m 2
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S!LUC%N 0.0728 N
Γ =
0.0661 N
m
m
8.314 NmolK ( 295.15 K ) ln0.05
−
= 9.1142x10^-7 mol/ m 2
Solución C 0.0728 N
Γ =
0.0650 N
m
m
8.314 NmolK ( 295.15 K ) ln0.1
−
= 1.3904x10^-6 mol/ m 2
Solución D 0.0728 N
Γ =
0.0569 N
m
m
8.314 NmolK ( 295.15 K ) ln0.2
−
= 4.0259x10^-6 mol/ m 2
Solución E 0.0728 N
Γ =
0.0497 N
m Solución
−
m 8.314 NmolK ( 295.15 K ) ln0.3
0.0728 N
Γ =
0.0466 N
m
m
8.314 NmolK ( 295.15 K ) ln 0.4
−
= 7.8188x10^-6 mol/ m 2
= 1.1919x10^-5 mol/ m 2
Solución ! 0.0728 N
Γ =
0.0446 N
m
m
8.314 NmolK ( 295.15 K ) ln 0.5
−
= 1.6579x10^-5 mol/ m 2
Solución " 0.0728 N
Γ =
0.0436 N
m
m
8.314 NmolK ( 295.15 K ) ln 0.6
−
= 2.3294x10^-5 mol/ m 2
$ealice el >raco del exceso de soluto supercial en .unción de la concentración 5 discuta el comportamiento obtenido2
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Exceso de soluto supercial :S Concentracion (2G)E4)G (2))E4)G 12G)E4)G
Exceso de Soluto Supercial Dmol'm( 12))E4)G G2))E4)& )2))EK))
)
)21 )2( )2? )23 )2G )2& )2@
Concentracion de Soluto DM
El exceso de soluto aumenta exponencialmenta con.orme la concentración va en aumento en las soluciones de .enolB por lo tanto 8abrá una ma5or acumulación de moléculas del soluto en la supercie2 Calcule la presión supercialB 5B para cada una de las soluciones2
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S!LUC%N $ealice el >ráco de la presión supercial como .unción del inverso del exceso de soluto supercial2
Utiliando el >ráco anteriorB determine el área ocupada por mol de soluto adsorbido en el punto de cobertura completa de la supercie D.ormación de la monocapa2 !bten>a el área por molécula de .enol adsorbida en la supercie2
)2)(G M v´ = = ρ
94.11
g mol g
0.9963
cm
3
3
=94.45
94.45
v molc!la =
cm mol
6.022 x 10
23
3
=1.5685 x 1 0
−22
cm molc!la
)2)G M v´ = = ρ
94.11
g mol =94.22 g
0.9988
cm
3
3
v molc!la =
c m 94.22 mol 6.022 x 10
23
3
−22
=1.5646 x 1 0
cm molc!la
)21 3
g cm 94.11 94.20 3 M mol mol cm − 22 v´ = = =94.20 v molc!la = =1.5643 x 1 0 23 ρ g molc!la 6.022 x 1 0 0.999
)2(
cm
3
3
g c m 94.11 3 M mol mol cm −22 v´ = = =94.11 v molc!la = =1.5629 x 1 0 23 ρ g molc!la 6.022 x 1 0 0.9999 3 cm 94.11
)2?
3
g c m 94.11 94.01 3 M mol mol cm −22 v´ = = =94.01 v molc!la = =1.5612 x 1 0 23 ρ g molc!la 6.022 x 1 0 1.001
)23
cm
3
3
g c m 94.11 93.93 3 M mol mol cm −22 v´ = = = 93.93 v molc!la = =1.5598 x 10 23 ρ g molc!la 6.022 x 1 0 1.0019 3 cm
)2G 3
g c m 94.11 93.90 3 M mol mol cm −22 v´ = = =93.90 v molc!la = = 1.5593 x 10 23 ρ g molc!la 6.022 x 1 0 1.0022 3 cm
)2&
M v´ = = ρ
g 94.11 mol g
1.0033
cm
Conclusiones2
3
3
c m 93.80 3 mol cm −22 = 93.80 v molc!la = =1.5576 x 1 0 23 molc!la 6.022 x 1 0
México
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Con las concentraciones utiliadas en el laboratorio de FenolB ;ue se utilió como solutoB se corroboro el .enómeno de adsorción en la inter.aceB obteniendo el exceso supercial del soluto en la re>ión supercial con respecto a su presencia en el seno del l7;uidoB cuando Γ es ma5or a ) si>nica ;ue el soluto es adsorbido en la inter.ase2 La proporción de moles de soluto a moles de disolvente es ma5or en la inter.ase ;ue en el seno de la .ase li;uida pero si Γ es menor a ) si>nica ;ue el soluto no .ue adsorbido en la inter.ase por lo tanto la proporción moles de soluto a disolvente es menor en la inter.ase ;ue en el seno de la parte li;uida2
