Universidad de Concepción Facultad de Cs. Químicas. Departamento de Fisicoquímica.
Practico Nº2.
Tensión superficial de líquidos puros.
Experimentador Colaborador Profesor Carrera Fecha experiencia
Resumen Para el presente trabajo practico el objetivo consta en determinar la tensión superficial de líquidos puros a temperatura ambiente, utilizando los métodos de Tensiómetro de Noüy, Ascenso capilar y Estalagmómetro de Traube, con los cuales se obtuvieron los siguientes resultados: -Tensión superficial a través del método del Tensiómetro de Noüy: 23,1 [dyn/cm] -Tensión superficial a través del método del Ascenso capilar: 24,08 [dyn/cm] -Tensión superficial a través del método del Estalagmómetro de Traube: 32,34 [dyn/cm]
Parte experimental Método experimental:
En este laboratorio se deberán seguir los procedimientos de tres diferentes métodos A) método del anillo: en este método se mide directamente la tensión superficial a través de la balanza de Noüy, la cual se opera de la siguiente manera. Antes de efectuar una medida se deben limpiar el vaso de vidrio y el anillo, este último se calienta al rojo con la zona reductora de un mechero bunsen, procediendo a determinar la tensión directamente B) Método del ascenso capilar: se debe poner una cantidad suficiente de liquido en el cilindro para que el nivel de este quede en cero o levemente sobre el cero en la escala del capilar, luego se debetapar el cilindro con el tapón con el capilar que provee el equipo. Conectar la propipeta al tubo del cilindro e introducir aire a través de este, hasta que una pequeña cantidad del liquido se mueva en el capilar, retirar la propipeta y dejar descender el liquido hasta que este alcance la altura de equilibrio, anotar las alturas del cilindro y el capilar, repetir este procedimiento 3 veces más. Luego con la propipeta retirar aire hasta que burbujee aire y dejar ascender el liquido hasta que alcance la altura de equilibrio, anotar las alturas del cilindro y el capilar, repetir este procedimiento 3 veces más. determinar la densidad del liquido utilizando un picnómetro de Weld C) Método del Estalagmómetro de traube: se debe contar el numero de gotas formadas desde que el menisco del liquido introducido pase desde una marca superior a una inferior del Estalagmómetro, se debe repetir este procedimiento hasta obtener resultados que no difieran entre sí en más de una gota Materiales y reactivos:
-Picnómetro de Weld -Balanza de Noüy -Vaso pp de 50 mL (2) -Tubo capilar de vidrio -Lupa -Estalagmometro de Traube -Pinza de Mohr -Pesa filtro o vaso de pp de 25 mL -Cronometro -Acetona para limpiar -Agua desionizada -Balanza analítica
-Líquidos puros (Etanol, n-butanol, metanol, n-propanol) Datos Experimentales:
- Temperatura ambiente: 22,0 + 0,5 [ºC] - Presión barométrica: 766,8 + 0,1 [mmHg] - Factores de corrección: 760 -> 2,73 780 -> 2,80 -A) Método del anillo - Tabla 1: Datos de la tensión superficial medida con la balanza de Noüy Determinación Liquido Tensión superficial + 0,1 [Dyn/cm] 1 Agua 67,6 2
Agua
67,3
3
Metanol
23,1
4
Metanol
23,1
-B) Método del ascenso capilar - Tabla 2: Datos de ascenso y descenso capilar para el metanol Determinación Altura + 0,1 [cm] Ascenso Descenso Cilindro Capilar Cilindro Capilar 1 0,4 2,4 0,4 2,4 2 0,4 2,4 0,4 2,4 3 0,4 2,4 0,4 2,4 4 0,4 2,4 0,4 2,4 -Tabla 3: Datos de ascenso y descenso capilar para el agua Determinación Altura + 0,1 [cm] Ascenso Descenso Cilindro Capilar Cilindro Capilar 1 0,9 5,5 0,9 5,9 2 0,9 5,5 0,9 5,9 3 0,9 5,5 0,9 5,9 4 0,9 5,5 0,9 5,9
-C) Método del Estalagmómetro de traube -Numero balanza: 1 -Numero picnómetro: 122 -Volumen picnómetro: 24,721 [mL] -Masa picnómetro vacio: 22,3929 - 22,3931 - 22,3928 + 0,0001 [g] -Masa picnómetro + metanol: 41,9673 + 0,0001 [g] -Masa pesa filtro vacio: 31,7123 - 31,7125 - 31,7125 + 0,0001 [g] -Tabla 4: Datos medidos del estalagnometro de traube Determinación Liquido Cantidad de Masa + 0,0001 [g] gotas 1 Agua 51 36,2200 - 36,2202 36,2199 2 51 36,2550 - 36,2550 36,2550 3 51 36,1988 - 36,1988 36,1987 4 51 36,2128 - 36,2129 36,2131 1 Metanol 90 35,2496 - 35,2495 35,2493 2 90 35,2516 - 35,2513 35,2511 3 89 35,2475 - 35,2472 35,2475 4 91 35,2508 - 35,2505 35,2505
Datos bibliográficos:
-Densidad del agua a 20°C: 0,99823 [g/mL] -Tensión superficial de agua a 20°C: 72,75 [dyn/cm] -Tensión superficial del metanol a 20°C: 22,55 [dyn/cm] -Fuerza de gravedad: 9,80665 [m/s 2]
CRC Handbook of chemistry and physics 58 edition Robert C. Weast D 1977-1978
Resultados - Factor de corrección: 2,6 [mmHg] - Presión barométrica corregida: 761,6 [mmHg] -Densidad metanol: 0,792 [g/mL] -B) Método del ascenso capilar: Tabla 5: Altura de los capilares Liquido Altura [cm] Ascenso
Descenso
Promedio alturas [cm]
Metanol
2,0
2,0
2,0
Agua
4,6
5,0
4,8
-Radio del capilar:0,309 [mm] -Tensión superficial del metanol por método de ascenso capilar: 24,08 [dyn/cm] -C) Método del estalagnometro: -Tabla 6: Masas método del estalagnometro Liquido Masa pesa filtro mas Masa gotas [g] Masa 1 gota gotas [g] [g] 36,2200 4,5076 0,0884 Agua 36,2550 4,5426 0,0891 36,1988 4,4864 0,0880 36,2129 4,5005 0,0882 Promedio [g] 0,0884 35,2495 3,5371 0,0393 Metanol 35,2513 3,5389 0,0393 35,2474 3,5350 0,0397 35,2506 3,5382 0,0389 Promedio [g] 0,0393 -Tensión superficial del metanol por método del estalagnometro: 32,34 [dyn/cm]
Ejemplos de cálculos Factor de corrección:
A 21,0 [ºC] la presión barométrica leída es 761,1 [mmHg] Esta entre los rangos 760 2,60 [mmHg]
780 2,67 [mmHg]
780-760 = 20 [mmHg] 2,67-2,60 = 0,07 [mmHg]
764,2 – 760 = 4,2 [mmHg] (4,2 [mmHg] x 0,07 [mmHg]) / (20 [mmHg]) = 0,00147 [mmHg] Entonces: (2,60+ 0,00147) [mmHg] = 2,60147 [mmHg] ≈ 2,6 [mmHg] Calculo de presión barométrica corregida:
PB corregida = PB - FC PB corregida: presión barométrica corregida PB : presión barométrica medida FC : factor de corrección PB corregida = (764,2 – 2,6) [mmHg] = 761,6[mmHg] Calculo promedio:
Promedio masa pesa filtro vacio (m1+m2+m3)/3 (31,7125[g]+31,7123[g]+31,7125[g])/3= 31,7124[g] Calculo masa del líquido:
(promedio masa picnómetro más liquido) - (promedio masa picnómetro seco) = masa del liquido 41,9673[g] - 22,3929[g] = 19,5744[g] Calculo densidad:
Para metanol d = m/V d = 19,5744[g]/24,721[mL] d = 0,793 [g/mL]
Calculo altura capilar: Para descenso del agua (Altura leída en el capilar)-(Altura leída en el cilindro) = Altura capilar 2,4[cm] - 0,4[cm] = 2,0[cm] Calculo de masa de una gota:
(promedio masa pesa filtro + gotas)-(promedio masa pesa filtro vacio)=masa gotas 36,2200[g] - 31,7124[g] = 4,5076[g] (masa gotas)/cantidad de gotas = masa de una gota 4,5076[g]/51=0,0884[g] Calculo del radio del capilar: γ=
h∙g∙r∙ρ 2
h: altura en el capilar g: fuerza de gravedad r: radio del capilar ρ: densidad del liquido γ: tensión superficial del liquido 2∙γ r= h∙g∙ρ 2 ∙ 0,07275 [kg ∙ m /s ∙ m] r= = 0,309 [mm] kg m 0,048[m] ∙ 9,80665[ ] ∙ 998,23[ ] s m Calculo de la tensión superficial por método de ascenso capilar: γmp= hmp∙ρmp ∙γr hr ∙ρr γmp: tensión superficial de la muestra γr : tension superficial de referencia ρmp: densidad de la muestra ρr : densidad del liquido de referencia hmp: altura en el capilar de la muestra hr : altura en el capilar del liquido de referencia
γmp= 4,8[cm]∙0,793 [g/mL] ∙72,75[dyn/cm] = 24,08 [dyn/cm] 2,0 [cm] ∙0,99823 [g/mL]
Calculo de la tensión superficial por método del estalagnometro: γmp= mmp ∙γr mr γmp: tensión superficial de la muestra γr : tensión superficial de referencia mmp: masa de una gota de la muestra mr : masa de una gota de la referencia
γmp= 0,0393[g] ∙72,75 [dyn/cm] = 32,34 [dyn/cm] 0,0884 [g] Calculo de error:
para el método del estalagnometro Error absoluto = | X experimental - Xverdadero| Ea = | 24,08- 22,55 | Ea = 1,53 Error relativo= E absoluto X 100 Xverdadero Er = 1,53 . x 100 22,55 Er = 6,78%
Discusión Al realizar la experiencia y analizar los resultados obtenidos, se pudo concluir que los valores de la tensión superficial de metanol a través del método del anillo entrega un valor de 23,1 [dyn/cm] con un error del 2,44%, mientras que el método del ascenso capilar nos entrega un valor de 24,08 [dyn/cm] con un error del 6,78% y en cuanto al método del Estalagmómetro, se obtiene un valor de 32,34 [dyn/cm] con un error del 43,41%; estos se pueden justificar, principalmente, debido a que los valores de la tensión superficial depende de la temperatura, en este caso el valor teórico con el cual fue comparado, se obtuvo a una temperatura de 20[°C] y esta experiencia fue realizada a una temperatura ambiente de 22[°C]. A modo de conclusión, comparando los resultados de los métodos utilizados se observa que los dos primeros tienen errores bastantes aceptables, pero en el último caso debido a que es muy elevado, este método resulta ineficaz comparado a los demás.
Bibliografía
Guía de trabajos prácticos Fisico-quimica experimental, Facultad de ciencias químicas departamento de físico-química CRC Handbook of chemestry and physics 58° edition, Robertc Weast 1977-1978
