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FISICOQUIacuteMICA
81
TRABAJO DE LABORATORIO Nordm 3
TEMA Disoluciones Determinacioacuten de voluacutemenes molares parciales delos componentes de una solucioacuten y de volumen molar de exceso pormedicioacuten de densidad
OBJETIVO
Determinacioacuten de los voluacutemenes molares parciales de los componentes de una
solucioacuten formada por etanol y agua destilada por medicioacuten de densidad
FUNDAMENTOS TEOacuteRICOS
Toda propiedad extensiva de una solucioacuten seraacute
X = n1X1 + n2X2 + n3X3 + niXi
donde Xi es la propiedad molar parcial del constituyente i
Dicha propiedad representa la contribucioacuten por mol del componente i a la propiedad
total X del sistema y se define asiacute
Asiacute por ejemplo el volumen molar parcial Vi indica el aumento que experimenta el
volumen del sistema cuando se adiciona a P y T constantes un mol de i a una cantidad
tan grande de aquel que no se produce cambio apreciable en la concentracioacuten
Vi variacutea con la concentracioacuten ya que es una propiedad intensiva Si la disolucioacuten
formada fuera una disolucioacuten ideal Vi seriacutea igual al volumen de la sustancia pura ya
que no existe variacioacuten de volumen cuando se forma una disolucioacuten ideal
Para determinar voluacutemenes molares parciales en soluciones binarias se puede utilizarel meacutetodo que a continuacioacuten describimos
Consideremos una mezcla binaria formada por 1 mol de mezcla en la cuaacutel las
fracciones molares de sus componentes son x1 y x2
x1 + x2 = 1
dx1 + dx2 = 0
Pero como
V = V1 x1 + V2 x2
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dV = V1 dx1 + V2 dx2
dV = (V2 - V1) dx2
Si representamos los voluacutemenes de solucioacuten de distinta composicioacuten en funcioacuten de
las fracciones molares y se traza la tangente a la curva para una fraccioacuten molarparticular (xi) las ordenadas en el origen de la recta tangente son iguales a los
voluacutemenes molares parciales para un sistema de composicioacuten xi
983089
La pendiente de la recta tangente es
∆∆
donde y son las fracciones molares de los dos componentes en la disolucioacuten y los voluacutemenes molares parciales de esos componentesSi el graacutefico que se realiza es la inversa de las densidades frente a la fraccioacuten en
peso las intersecciones sobre los ejes de ordenadas de las tangentes a la curva dan los
volumenes especiacuteficos parciales y multiplicados estos uacuteltimos por la masa molar se
obtienen los voluacutemenes molares parciales
Las propiedades termodinaacutemicas de las soluciones reales se expresan en teacuterminos de
funciones de exceso
El volumen molar de exceso (VE) es la diferencia entre el cambio de volumen
observado en la mezcla (∆mV) y el cambio de volumen en la mezcla si se comportara
idealmente (∆m
Videal
) Considerando que ∆m
Videal
es cero el VE es igual a ∆
mV como se
muestra en la ecuacioacuten que se indica a continuacioacuten
∆ ∆ ∆
El cambio de volumen observado en la mezcla ∆ se puede calcular a partir de los
voluacutemenes molares parciales de cada componente de la solucioacuten como se muestra en la
siguiente ecuacioacuten
∆
en la cuaacutel y son los voluacutemenes molares de los componentes puros
MATERIAL NECESARIO
Etanol agua destilada picnoacutemetro (aprox 10 mL) termostato balanza analiacutetica
PROCEDIMIENTO
Preparar una serie de soluciones acuosas de etanol con 100 90 80 70 60 50 40
30 20 10 y 0 en peso de etanol
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Introducirlas en el termostato a 25 ordmC durante 30 minutos Pesar el picnoacutemetro seco
llenarlo con agua y sumergirlo en el bantildeo durante media hora Transcurrido ese tiempo
se vuelve a pesar luego de haberlo secado bien exteriormente
Repetir esta operacioacuten con cada una de las disoluciones preparadas
En el caacutelculo la densidad de la disolucioacuten se debe corregir teniendo en cuenta el
empuje del aire de la siguiente manera
983086 frasl
983089 frasl
983220 983086 frasl
983220 983086 983089 frasl
983220 frasl 983220 983089 frasl frasl 983089 frasl frasl
983220983089 frasl frasl
983220
983220 frasl 983220 frasl
983127 983158 = peso del agua en el vaciacuteo
983127983079 983158 = peso de la solucioacuten en el vaciacuteo
983127983079 = peso aparente de la solucioacuten
983127 = peso aparente del agua
983140 = densidad media del aire (0001184 a 750 mmHg y 25degC 0001199 a 770 mmHg y
25degC)
983108 = densidad del agua a 25degC (09971 gml) y a 30 ordmC (09957 gml)
Repetir con todas las soluciones este meacutetodo experimental
RESULTADOS
Completar la tabla que se indica a continuacioacuten con los valores de la densidad de
cada una de las disoluciones preparadas
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en peso 983127 983090 Densidad (gml) en peso 983127 983090 Densidad (gml)
0 09971 60
10 70
20 80
30 90
40 10050
En la tabla siguiente indicar los valores de 983089 frasl y 983127 983090 que se utilizaraacuten en la
representacioacuten de la curva
983127 983090 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
983089 frasl
Representar graacuteficamente el volumen especiacutefico en funcioacuten del porcentaje en peso
Dibuje una curva que pase por los diferentes puntos y trazando la tangente a la curvacuando la composicioacuten sistema corresponde a un 50 en peso de etanol obtenga de las
ordenadas el volumen especiacutefico parcial de cada uno de los componentes
Calcule los voluacutemenes molares parciales de agua y etanol (Peso molecular de etanol
46048)
Calcule a partir de los voluacutemenes molares parciales de agua y etanol y de los
voluacutemenes molares de los componentes puros el volumen molar de exceso para la
solucioacuten que tiene un 50 en peso de etanol
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dV = V1 dx1 + V2 dx2
dV = (V2 - V1) dx2
Si representamos los voluacutemenes de solucioacuten de distinta composicioacuten en funcioacuten de
las fracciones molares y se traza la tangente a la curva para una fraccioacuten molarparticular (xi) las ordenadas en el origen de la recta tangente son iguales a los
voluacutemenes molares parciales para un sistema de composicioacuten xi
983089
La pendiente de la recta tangente es
∆∆
donde y son las fracciones molares de los dos componentes en la disolucioacuten y los voluacutemenes molares parciales de esos componentesSi el graacutefico que se realiza es la inversa de las densidades frente a la fraccioacuten en
peso las intersecciones sobre los ejes de ordenadas de las tangentes a la curva dan los
volumenes especiacuteficos parciales y multiplicados estos uacuteltimos por la masa molar se
obtienen los voluacutemenes molares parciales
Las propiedades termodinaacutemicas de las soluciones reales se expresan en teacuterminos de
funciones de exceso
El volumen molar de exceso (VE) es la diferencia entre el cambio de volumen
observado en la mezcla (∆mV) y el cambio de volumen en la mezcla si se comportara
idealmente (∆m
Videal
) Considerando que ∆m
Videal
es cero el VE es igual a ∆
mV como se
muestra en la ecuacioacuten que se indica a continuacioacuten
∆ ∆ ∆
El cambio de volumen observado en la mezcla ∆ se puede calcular a partir de los
voluacutemenes molares parciales de cada componente de la solucioacuten como se muestra en la
siguiente ecuacioacuten
∆
en la cuaacutel y son los voluacutemenes molares de los componentes puros
MATERIAL NECESARIO
Etanol agua destilada picnoacutemetro (aprox 10 mL) termostato balanza analiacutetica
PROCEDIMIENTO
Preparar una serie de soluciones acuosas de etanol con 100 90 80 70 60 50 40
30 20 10 y 0 en peso de etanol
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Introducirlas en el termostato a 25 ordmC durante 30 minutos Pesar el picnoacutemetro seco
llenarlo con agua y sumergirlo en el bantildeo durante media hora Transcurrido ese tiempo
se vuelve a pesar luego de haberlo secado bien exteriormente
Repetir esta operacioacuten con cada una de las disoluciones preparadas
En el caacutelculo la densidad de la disolucioacuten se debe corregir teniendo en cuenta el
empuje del aire de la siguiente manera
983086 frasl
983089 frasl
983220 983086 frasl
983220 983086 983089 frasl
983220 frasl 983220 983089 frasl frasl 983089 frasl frasl
983220983089 frasl frasl
983220
983220 frasl 983220 frasl
983127 983158 = peso del agua en el vaciacuteo
983127983079 983158 = peso de la solucioacuten en el vaciacuteo
983127983079 = peso aparente de la solucioacuten
983127 = peso aparente del agua
983140 = densidad media del aire (0001184 a 750 mmHg y 25degC 0001199 a 770 mmHg y
25degC)
983108 = densidad del agua a 25degC (09971 gml) y a 30 ordmC (09957 gml)
Repetir con todas las soluciones este meacutetodo experimental
RESULTADOS
Completar la tabla que se indica a continuacioacuten con los valores de la densidad de
cada una de las disoluciones preparadas
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en peso 983127 983090 Densidad (gml) en peso 983127 983090 Densidad (gml)
0 09971 60
10 70
20 80
30 90
40 10050
En la tabla siguiente indicar los valores de 983089 frasl y 983127 983090 que se utilizaraacuten en la
representacioacuten de la curva
983127 983090 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
983089 frasl
Representar graacuteficamente el volumen especiacutefico en funcioacuten del porcentaje en peso
Dibuje una curva que pase por los diferentes puntos y trazando la tangente a la curvacuando la composicioacuten sistema corresponde a un 50 en peso de etanol obtenga de las
ordenadas el volumen especiacutefico parcial de cada uno de los componentes
Calcule los voluacutemenes molares parciales de agua y etanol (Peso molecular de etanol
46048)
Calcule a partir de los voluacutemenes molares parciales de agua y etanol y de los
voluacutemenes molares de los componentes puros el volumen molar de exceso para la
solucioacuten que tiene un 50 en peso de etanol
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llenarlo con agua y sumergirlo en el bantildeo durante media hora Transcurrido ese tiempo
se vuelve a pesar luego de haberlo secado bien exteriormente
Repetir esta operacioacuten con cada una de las disoluciones preparadas
En el caacutelculo la densidad de la disolucioacuten se debe corregir teniendo en cuenta el
empuje del aire de la siguiente manera
983086 frasl
983089 frasl
983220 983086 frasl
983220 983086 983089 frasl
983220 frasl 983220 983089 frasl frasl 983089 frasl frasl
983220983089 frasl frasl
983220
983220 frasl 983220 frasl
983127 983158 = peso del agua en el vaciacuteo
983127983079 983158 = peso de la solucioacuten en el vaciacuteo
983127983079 = peso aparente de la solucioacuten
983127 = peso aparente del agua
983140 = densidad media del aire (0001184 a 750 mmHg y 25degC 0001199 a 770 mmHg y
25degC)
983108 = densidad del agua a 25degC (09971 gml) y a 30 ordmC (09957 gml)
Repetir con todas las soluciones este meacutetodo experimental
RESULTADOS
Completar la tabla que se indica a continuacioacuten con los valores de la densidad de
cada una de las disoluciones preparadas
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en peso 983127 983090 Densidad (gml) en peso 983127 983090 Densidad (gml)
0 09971 60
10 70
20 80
30 90
40 10050
En la tabla siguiente indicar los valores de 983089 frasl y 983127 983090 que se utilizaraacuten en la
representacioacuten de la curva
983127 983090 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
983089 frasl
Representar graacuteficamente el volumen especiacutefico en funcioacuten del porcentaje en peso
Dibuje una curva que pase por los diferentes puntos y trazando la tangente a la curvacuando la composicioacuten sistema corresponde a un 50 en peso de etanol obtenga de las
ordenadas el volumen especiacutefico parcial de cada uno de los componentes
Calcule los voluacutemenes molares parciales de agua y etanol (Peso molecular de etanol
46048)
Calcule a partir de los voluacutemenes molares parciales de agua y etanol y de los
voluacutemenes molares de los componentes puros el volumen molar de exceso para la
solucioacuten que tiene un 50 en peso de etanol
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en peso 983127 983090 Densidad (gml) en peso 983127 983090 Densidad (gml)
0 09971 60
10 70
20 80
30 90
40 10050
En la tabla siguiente indicar los valores de 983089 frasl y 983127 983090 que se utilizaraacuten en la
representacioacuten de la curva
983127 983090 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
983089 frasl
Representar graacuteficamente el volumen especiacutefico en funcioacuten del porcentaje en peso
Dibuje una curva que pase por los diferentes puntos y trazando la tangente a la curvacuando la composicioacuten sistema corresponde a un 50 en peso de etanol obtenga de las
ordenadas el volumen especiacutefico parcial de cada uno de los componentes
Calcule los voluacutemenes molares parciales de agua y etanol (Peso molecular de etanol
46048)
Calcule a partir de los voluacutemenes molares parciales de agua y etanol y de los
voluacutemenes molares de los componentes puros el volumen molar de exceso para la
solucioacuten que tiene un 50 en peso de etanol