Practica 4 fisicoquimica completa PDF

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En esta práctica se trató de reconocer e identificar las propiedades coligativas de soluciones, y de igual manera el uso de las mismas para realizar variedad de cálculos relacionados con disoluciones que ayudan a determinar algunas propiedades de las sustancias químicas (Keb,Kcr,PM,etc).
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 OBJETIVOS *Identificar la importancia de las propiedades coligativas. *Identificar la variación del punto de ebullición y fusión en una disolución. *Realizar cálculos de PM por medio de las propiedades coligativas. *Comprender la importancia de las propiedades coligativas dentro de la industria.

 RESUMEN En esta práctica se trató de reconocer e identificar las propiedades coligativas de soluciones, y de igual manera el uso de las mismas para realizar variedad de cálculos relacionados con disoluciones que ayudan a determinar algunas propiedades de las sustancias químicas (Keb,Kcr,PM,etc). Para lo cual se realizó la determinación del punto de ebullición y fusión de una solución (agua + EG) y en base a los datos obtenidos se calculó el peso molecular del soluto a través de las propiedades coligativas.

 INTRODUCCIÓN Las propiedades coligativas 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, estas son: *Disminución de la Presión de vapor *Elevación de la temperatura de ebullición *Reducción de la temperatura de congelación. *Presión osmótica.

“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.

“Elevación de la temperatura de ebullición o aumento ebulloscópico” La temperatura de ebullición de un líquido es aquélla a la cual su presión de vapor iguala a la atmosférica. Cualquier disminución en la presión de vapor (como al añadir un soluto no volátil) 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 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.

“Reducción de la temperatura de congelación o descenso crioscópico” La presión de vapor más baja de una solución con relación al agua pura, también afecta la temperatura de congelamiento de la solución, esto se explica porque cuando una solución se congela, los cristales del solvente puro generalmente se separan; las moléculas de soluto normalmente no son solubles en la fase sólida del solvente. Por ejemplo cuando soluciones acuosas se congelan parcialmente, el sólido que se separa casi siempre es hielo puro, como resultado la presión de vapor del sólido es la misma que para el agua líquida pura. La temperatura de congelación de congelación de una solución 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.

“Presión osmótica” La presión osmótica es la propiedad coligativa más importante por sus aplicaciones biológicas. Se define la presión osmótica como la tendencia a diluirse de una disolución separada del disolvente puro por una membrana semipermeable. Un soluto ejerce presión osmótica al enfrentarse con el disolvente sólo cuando no es capaz de atravesar la membrana que los separa. La presión osmótica de una disolución equivale a la presión mecánica necesaria para evitar la entrada de agua cuando está separada del disolvente por una membrana semipermeable. Las leyes que regulan los valores de la presión osmótica para disoluciones muy diluidas (como las que se manejan en Biología) son análogas a las leyes de los gases. Se conocen con el nombre de su descubridor Jacobus H. Van t'Hoff premio Nobel de Química en 1901, y se expresan mediante la siguiente fórmula: p= m R T Donde p representa la presión osmótica, m es la molalidad de la disolución, R es la constante universal de los gases y T es la temperatura absoluta.

 RESULTADOS Procedimiento 1 Tb del agua pura __100_ºC Masa del EG/g

Masa del agua/g

Molalidad Mol/kg

2.5 5.0 10.0

22.5 20.0 15.0

1.789 4.0275 10.74

Temperatura de ebullición/ºC 92-96 92-97 88-100

ΔTb/K 365-369 365-370 361-373

m= ΔTb/Kb m=(369-365K)/0.52K*Kg/mol =7.69 mol/kg

PM=g del soluto/m*kg del solvente PM=2.5g/(7.69mol/kg)(0.0225kg) = 14.44 g/mol

m=(370-365K)/0.52K*Kg/mol =9.61 mol/kg

PM=g del soluto/m*kg del solvente PM=5g/(9.61mol/kg)(0.02kg) =26.01 g/mol

m=(373-361K)/0.52K*Kg/mol =23.07 mol/kg

PM=g del soluto/m*kg del solvente PM=2.5g/(23.07mol/kg)(0.015kg) = 7.22 g/mol

Procedimiento 2 Peso exacto de la urea (1) __1g__. Peso exacto del agua (1) __19mL__ Temperatura de congelamiento (1) __-2°C__ Peso exacto de la urea (2) __2g__. Peso exacto del agua (2) _19mL_ Temperatura de congelamiento (2) __-5°C_ Experimento con 1 g de urea Tiemp o (min) 0 1 2 3

Temperatur a (°C) 1 -1 -2 -3

4 5

-3 -6

Gráfica de congelación 2 1 0 -1 0 -2 -3 -4 -5 -6 -7

1

2

3

4

5

6

Temperatura vs tiempo

Experimento con 2 g de urea Tiemp o (min) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15

Temperatur a (°C) -2 -5 -5 -6 -6 -6 -6 -6 -5 -5 -6 -5

Gráfica de congelación 0 -1 0 -2 -3 -4 -5 -6 -7

2

4

6

8

10

12

14

16 Temperatura vs tiempo

Consulte en la literatura el valor de la constante crioscópica del agua y calcule el peso molecular experimental de la urea con uno y con dos gramos, el resultado debe ser consistente. Cantidad de urea 1g Kc H2O=1.86°C*Kg/mol ΔTc= Kcm Despejando molalidad m= (-2°C)/1.86°C*Kg/mol m=1.07mol/kg

PM= g de soluto/m*kg de disolvente PM=1g/(1.07mol/kg)(0.019kg) = 49.18g/mol

Cantidad de urea 2g Kc H2O=1.86°C*Kg/mol Despejando molalidad m= (-5°C)/1.86°C*Kg/mol m=2.6881mol/kg

ΔTc= Kcm PM= g de soluto/m*kg de disolvente PM=2g/(2.6881mol/kg)(0.019kg) 39.1578g/mol

Describir en forma sencilla, la forma de realizar experimentalmente las otras dos propiedades coligativas. DESCENSO RELATIVO DE LA PRESIÓN DE VAPOR El agua hierve a 100 ºC a la presión normal de 1013 hPa. Esto quiere decir que la presión de vapor del agua a 100 ºC es de 1013 hPa. Se enciende el calentadoragitador sobre el que se encuentra el matriz con el bulbo que contiene el fluido, de tal forma que la ruleta calentador se coloca al 100 % y la ruleta del agitador a 300 rpm. Tomar temperaturas cada minuto, y registrarlas. PRESIÓN OSMÓTICA

 CONCLUSIÓN A final de la práctica de las propiedades coligativas, se cumplieron los objetivos ya que se demostró la importancia de dichas propiedades y su uso para el cálculo del peso molecular de cualquier tipo de sustancia. Se identifica la importancia de cada una de ellas en las diferentes aplicaciones en la industria, por ejemplo, una de ellas es la presión osmótica que se usa para la realización de sueros, así como la deshidratación de alimentos. Es adecuada el empleo de la fórmula con la constante ebulloscópica y crioscópica ya que con eso primero se calcula la molalidad, posteriormente su peso molecular con la cantidad de soluto y solvente.

 BIBLIOGRAFÍA *Castellan, G. (2000). Fisicoquímica. Pearson Educación. *Cengel, T. (2007). Introducción a la Fisicoquímica: Termodinámica. Pearson Educación. *Babor, J. A.; Ibarz, J. (1979). Química General Moderna (8.ª edición). Barcelona: Marín...