Informe 2. Elevación de la temperatura de ebullición PDF

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Informe 2. Elevación de la temperatura de ebullición...

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Práctica N°2 Grupo N° 8 Integrantes: Fecha de presentación: Tema: Elevación de la temperatura de ebullición Objetivos: OBJETIVO GENERAL OBJETIVOS ESPECÍFICOS Fundamento Teórico: Las propiedades coligativas tienen un mismo origen; esto es, todas ellas dependen del número de partículas de soluto en la solución sean átomos, moléculas o iones. Dependen de la concentración del soluto y no de la naturaleza de sus moléculas. No guardan ninguna relación con el tamaño ni con cualquier otra propiedad de los solutos. Son función sólo del número de partículas. [ CITATION Cas00 \l 3082 ] Disminución de la presión de vapor La presión de vapor de un disolvente desciende cuando se le añade un soluto no volátil. Este efecto es el resultado de dos factores:  

La disminución del número de moléculas del 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.

Si un soluto es no volátil la presión de vapor de su disolución es menor que la del disolvente puro. Así que la relación entre la presión de vapor y presión de vapor del disolvente depende de la concentración del soluto en la disolución. Esta relación está dada por la ley de Raoult, que establece que la presión parcial de un disolvente sobre una disolución está dada por la presión de vapor del disolvente puro, multiplicada por la fracción molar del disolvente en la disolución. Aumento ebulloscópico La temperatura de ebullición de un líquido es aquélla a la cual su presión de vapor iguala a la atmosférica. [ CITATION Cas00 \l 3082 ] Cualquier disminución en la presión de vapor producirá un aumento en la temperatura de ebullición. La elevación de la temperatura de ebullición es proporcional a la fracción molar del soluto. Este aumento en la temperatura de ebullición (DTe) es proporcional a la concentración molal del soluto: DTe = Ke m Constante ebulloscópica La constante ebulloscópica (Ke) es característica de cada disolvente (no depende de la naturaleza del soluto) y para el agua su valor es 0,52 ºC/mol/Kg. Esto significa que una disolución molal de cualquier soluto no volátil en agua manifiesta una elevación ebulloscópica de 0,52 º C. [ CITATION Cas00 \l 3082 ] Descenso crioscópico

Es la temperatura a la cual comienzan a formarse los cristales de solvente puro en equilibrio con la solución. Debido a que el punto triple de la temperatura de la solución es más bajo que el del líquido puro, la temperatura de congelamiento de la solución también será más bajo que el del agua líquida pura. La congelación se produce cuando la presión de vapor del líquido iguala a la presión de vapor del sólido. Llamando Tc al descenso crioscópico y m a la concentración molal del soluto, se cumple que: DTc = Kc m Siendo Kc la constante crioscópica del disolvente. Para el agua, este valor es 1,86 ºC/mol/Kg. Esto significa que las disoluciones molales (m=1) de cualquier soluto en agua congelan a -1,86 º C. Determinación del peso molecular, método incremento de la temperatura de ebullición. La adición de un soluto en una disolución produce un aumento de la temperatura de ebullición que es directamente proporcional al cociente entre la cantidad de sustancia de soluto y la masa de disolvente expresando en kilogramos. El cociente recibe el nombre de molalidad. Al investigar incrementos de temperatura de ebullición en función de la molalidad se obtiene una recta que representa la constante ebulloscópica, que el incremento de temperatura de ebullición del disolvente por mol de soluto disuelto añadido por kg de disolvente. [ CITATION Ram14 \l 3082 ] Figuras o Esquema:

Soluciones de azúcar

5%

Datos Experimentales: Tabla 1. Registro de datos. m azucar , [mol /kg] (P/ P)azucar T, [ ℃ ] mazucar ∆ T% B T1 T2 T3 [ mol/kg ] [ ℃ ] 5 0,15 90,5 90,5 90,6 10 0,29 90,8 90,7 90,7 0,15 0,1 0,73 91 91 90,9 0,15 0,120 30 1,25 91,3 91,3 91,2 0,15 0,2 1,93 91,6 91,5 91,6 0,29 0,440 Elaborado por: Loor L y otros 0,29 0,3 0,29 0,3 Cálculos 0,73 0,6 0,73 0,6 - Determinación de la constante ebulloscópica del agua. 0,73 0,5 ∆ T B =m azucar K v ;∆ T B=∆ T B (m azucar ) 1,25 0,9 K . kg 1,25 0,9 ∆ T B =0,5589 m azucar +0,1271 K 1,25 0,8 mol 1,93 1,2 1,93 1,1 1,93 1,2

[

]

10%

40% 30% 20%

Tabla 2. Datos para regresión lineal

m vs. ∆� 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.05

0.25

0.45

0.65

0.85

f(x) = 0.05 x + 0.11 R² = 0.42 1.05 1.25 1.45 1.65

m [mol/kg] Delta T

Fig 1. Extrapolación mediante regresión lineal m vs.

∴ K v(exp)=0,5589 -

-

[

K . kg mol

∆TB

]

Porcentaje de error de la constante ebulloscópica: 0,5589 −0.514 ∗100 % ERROR= 0.514 % ERROR=8,74 % Determinación de la masa molar de la muestra de azúcar: ∆ T B =m azucar K v

∆ T B=

gazucar∗K v mol azucar∗K v g ∗K v ;∆ T B= ; P M azucar = azucar k gH O k g H O∗P M azucar k g H O∗∆ T B 2

P M azucar = -

2

2

12,5[ g]∗0,514 [ K . kg /mol ] g ; ∴ P M azucar (exp 1)=270,53 mol 0,2375 [ kg]∗0.1[K ]

Determinar la entalpía de vaporización experimental: 0 2 T B¿ ¿ 0 2 T B¿ ¿ P M azuar R ¿ P M azuar R ¿ K v =¿

Linear (Delta T)

1.85

2.05

2

100 ¿ ¿ 270,53

g J ¿ ∗8,314 Kmol mol Δ H v =¿

Δ H v(exp 1)=40243,09

J mol

Resultados Tabla 3. Masa molar de la muestra. Núm. Trat Rep . . 1 1

2

3

4

5

m azucar mH [g] [kg]

2

O

ΔT B P M azucar [K] [g/mol]

12,5

0,2375

0,1

2

12,5

0,2375

0,1

3

12,5

0,2375

0,2

1 2 3 1 2 3 1

25 25 25 50 50 50 75

0,225 0,225 0,225 0,2 0,2 0,2 0,175

0,4 0,3 0,3 0,6 0,6 0,5 0,9

2

75

0,175

0,9

3

75

0,175

0,8

1 2

100 100

0,15 0,15

1,2 1,1

3 100 0,15 1,2 Elaborado por: Loor L y otros.

294,157894 7 294,157894 7 147,078947 4 155,25 207 207 232,875 232,875 279,45 266,142857 1 266,142857 1 299,410714 3 310,5 338,727272 7 310,5

Tabla 4. Entalpía molar de vaporización del agua. P M azucar Núm. Trat Rep [g/mol] . . 1 1 294,157894 7 2 294,157894 7 3 147,078947 4 2 1 155,25

ΔHv [J/mol] 43757,8947 4 43757,8947 4 21878,9473 7 23094,4444 4

3

4

2

207

3

207

1

232,875

2

232,875

3 1

279,45 266,142857 1 266,142857 1 299,410714 3 310,5

2 3 5

1 2 3

338,727272 7 310,5

30792,5925 9 30792,5925 9 34641,6666 7 34641,6666 7 41570 39590,4761 9 39590,4761 9 44539,2857 1 46188,8888 9 50387,8787 9 46188,8888 9

Elaborado por: Loor L y otros. Tabla 5. Tratamiento estadístico ΔHv Media ( 38094,23963 X ) Mediana 39590,47619 Desviación 8547,469926 estándar (S) Coeficiente Variación 22% (CV) %Error 6% Elaborado por: Loor L y otros.

P M azucar 256,0845625 266,1428571 57,45947729 22% 25%

Discusión Conclusiones: Bibliografía: Castellan, G. (2000). Físicoquímica. Pearson Education. Ramírez, C. (11 de Enero de 2014). Técnicas de laboratorio químico. Obtenido de http://docencia.udea.edu.co/cen/tecnicaslabquimico/02practicas/practica06.htm...