practica #1 propiedades molares parciales

7/29/2019 PRACTICA #1 Propiedades Molares Parciales

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PRACTICA #1:PROPIEDADES MOLARES PARCIALES

OBJETIVO:Obtener la grfica de volumen molar contra N2 (fraccin molar) de mezcla y por el

mtodo de los interceptos determinar volmenes parciales molares para variasconcentraciones.

MARCO TERICO:PROPIEDADES MOLARES PARCIALES

Una solucin binaria es aquella que est formada solo por un soluto y un disolvente. Aun cuandoen qumica se encuentran soluciones con muchos componentes, las ms comunes son las binarias,formadas por dos componentes. Algunas propiedades o caractersticas de las soluciones binariasson:-Son mezclas homogneas, es decir, que las sustancias que la conforman ocupanuna sola fase, y

presentan una distribucin regular de sus propiedades fsicas y qumicas, por lo tanto al dividir ladisolucin en n partes iguales o distintas, cada una de las porciones arrojar las mismaspropiedades fsicas y qumicas.-La cantidad de soluto y la cantidad de disolvente se encuentran en proporciones que varan entreciertos lmites. Por ejemplo, 100 g de agua a 0 C es capaz de disolver hasta 37,5 g de NaCl, pero simezclamos 40 g de NaCl con 100 g de agua a la temperatura sealada, quedar un exceso desoluto sin disolver.-Sus propiedades fsicas dependen de su concentracin.-Sus componentes se separan por cambios de fases, como la fusin, evaporacin, condensacin,etc.-Tienen ausencia de sedimentacin, es decir al someter una disolucin a un proceso de

centrifugacin las partculas del soluto no sedimentan debido a que el tamao de las mismas soninferiores a 10 Angstrom (A ).Las soluciones binarias se pueden clasificar de acuerdo con el estado fsico del soluto y el solvente.Las soluciones pueden estar formadas por cualquier combinacin de sustancias en los tres estadosfsicos de la materia, lquido, slido o gaseoso, pero siempre constan de una sola fase. La solucintendr siempre un solo estado fsico que ser determinado por el componente ms abundante(solvente).Las propiedadesparciales molares son de gran utilidad en el estudio de soluciones, en donde elsistema depende tambin de la concentracin de los distintos componentes de la solucin.En principio ser necesario tener claros los conceptos y fundamentos tericos en los que se basanuestro estudio; as como la informacin que se obtendr de las magnitudes determinadas.El volumen de una disolucin es una magnitud extensiva, depende de la temperatura, T, lapresin, P, y de la composicin ni ( i = 1, 2, ..., n).

V = V ( T, P, n1, n2, ..., nn)

La diferencial total de V es:

dV= ( V/T )P, njdT + ( V/P)T,njdP + ( V/n1)T,P,nj1 dn1 + ...+ ( V/nn)T,P,njndnn (0)


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Se define volumen molar parcial, Vi , de una sustancia i en una disolucin como:

Vi = ( V / ni)T, P,nij (1)

Los volmenes molares parciales son funcin de la temperatura, la presin y la composicinfraccionaria, son magnitudes intensivas. Dada su definicin los volmenes molares parcialesintervienen en la diferencial del volumen total a temperatura y presin constantes.

dV = Vidni (2)

En otras palabras, el volumen molar parcial es la velocidad de cambio del volumen al aumentar lacantidad de sustancia i, manteniendo constante la presin, la temperatura y, las cantidades de losdems componentes.La definicin implica que cuando se altera la composicin al agregar una cantidad dnj de j, y unacantidad dni de i, el volumen total de la mezcla cambia. (Con ji).La integracin de la ecuacin (2) a temperatura, presin y composicin constante conduce a larelacin:

V = ni Vi (3)

Si se considera una mezcla binaria de dos componentes (A y B), se comprueba que:Los volmenes molares parciales de los componentes de una mezcla varan con la composicin,debido a que en el entorno de cada molcula cambia cuando la composicin cambia desde A puroa B puro. El volumen ocupado por un determinado nmero de molculas depende de lasmolculas que las rodean.El volumen de mezcla se define como:

Vmez (T, P, n1, ..., nn) = V - V* (4)

Siendo V el volumen de la disolucin y V* la suma de los volmenes de los componentes puros.

V* = ni V*i (5)

Siendo V*i el volumen molar del componente puro.

Teniendo en cuenta esta ltima expresin y la (3), se puede expresar el volumen de mezcla,sustituyendo en (4) como:

Vmez = ni ( Vi - V*i ) (6)

El volumen molar de mezcla ser:

Vmez = Vmez / n = V - xi V*i (7)

Tambin es interesante definir el volumen molar promedio de la disolucin:

V = V/n = V / (ni) = xi Vi (8)


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donde se ha hecho uso de la ecuacin (3) y de la definicin de las fracciones molares.

Sustituyendo (8) en (7):

Vmez = xi (Vi -V*i) (9)

En general, las magnitudes de mezcla informan sobre las interacciones intermoleculares existentesen la disolucin en comparacin con las existentes en los componentes puros.Normalmente despus de la mezcla de dos lquidos se observa que el volumen de la disolucin esdistinto de la suma de los volmenes de los componentes puros. Esto es debido a la diferenciaentre las fuerzas intermoleculares y, a las diferencias entre el empaquetamiento de las molculasen la disolucin y su empaquetamiento en los componentes puros (debido a las diferencias detamao y forma de las molculas que se mezclan). En nuestro caso, mezcla binaria de etanol yagua, los cambios de volumen de mezcla se deben totalmente a las variaciones de lasinteracciones moleculares.Para determinar el comportamiento del volumen de mezcla frente a la composicin, se debedeterminar primero la variacin del volumen molar frente a la composicin (vase grfica 1).

Cuando ya se conoce el volumen molar para cada fraccin molar, aplicamos la frmula (9) paracalcular el volumen molar de mezcla.La determinacin de los volmenes molares parciales se hace a partir de las dos curvaranteriormente obtenidas. Se utilizan para ello dos mtodos de clculo:-Mtodo de las tangentes, se emplea la representacin de V frente a la fraccin molar de etanol(x2).-Mtodo de las intersecciones, se emplea la representacin del Vmez frente a x2.

MATERIAL:-Picnmetro --Matraz aforado de 50 ml (5)

-Gotero o jeringa hipodrmica de 3 ml-Vaso de precipitados de 50 ml (2)

SUBSTANCIAS:-Etanol-Agua destilada

EQUIPO:-Balanza analtica

PROCEDIMIENTO:

Antes de iniciar el trabajo de campo, deber hacer estimaciones (clculos) sobre una basesupuesta de aproximadamente 30 gr de peso total para cada mezcla (Esto es debido a que los

picnmetros regularmente son de alrededor de 25 c.c.) Reparta las fracciones molares para el

soluto entre 0 y 100%. Por ejemplo si A y B representan las especies solvente y soluto

respectivamente, entonces para NA=0.15 y NB=0.85.Si se considera una mol de mezcla como base

se tendr que la misma pesa, en el caso de alcohol etlico-agua: (0. 15)(18)+(0.85)(46) = 41.8 gr.

Tambin se puede establecer que nA/nB=0.15/0.85 =0.1764, o sea nA=0.1764nB.


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Ahora bien puesto que wi=niMi entonces por sustituciones podemos determinar cuanto debera

tener en peso para cada constituyente en los 30 gramos de mezcla ya mencionados.

Destare en cada caso los matraces aforados de 50 ml y por medio de un gotero o jeringa prepare

lo ms aproximado posible las soluciones. No es indispensable que tenga la fraccin molar

prevista, sino que al existir aproximacin vuelva a recalcular las fracciones molares en base a lospesos registrados.

El picnmetro es un frasco pequeo cuyo volumen a sido determinado por el fabricante a una

temperatura dada; dicho volumen est especificado en el frasco, as como un nmero de

identificacin que est en el frasco y en el tapn correspondiente. Si el frasco est sin dao alguno

puede tomar el volumen del picnmetro dado por el fabricante, en caso contrario, o bien que el

registro del tapn no coincida con el del frasco, deber determinar con agua destilada (Consulte

las tablas de densidad del agua a la temperatura existente en el medio ambiente).

Pese el picnmetro vaco en la balanza analtica y registre este como Wpic. El picnmetro debe

estar limpio y seco al iniciar su primera llenada, la cual debe hacerse hasta un punto sololigeramente ms alto de la parte ms estrecha del picnmetro (ligeramente arriba del cuello del

picnmetro) con el fin de que, al colocar el tapn se produzca un ligero derrame de lquido a

travs del capilar que tiene el tapn. Este exceso debe retirarse por medio de un papel suave

absorbente o algodn, sin absorber el lquido del capilar. Pese ahora el picnmetro lleno con la

mezcla y registre como Wpic+soln

Siga el procedimiento descrito para cada mezcla, enjuagando con un mnimo de solucin que se

emplear al picnmetro.


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RESULTADOS:

1. CALIBRACIN DEL PICNMETRO.Debido a que el picnmetro se encontraba quebrado de la tapa fue necesario calibrarlodeterminado su volumen real.

*DATOS:W1 = Peso del picnmetro vaco= 16.7605 gW2 = Peso del picnmetro con agua destilada = 26.6838gVolumen del picnmetro establecido por el fabricante=10.098cm3

del agua a temperatura ambiente de 21C = 0.997992

MASA DEL PICNMETRO= W2 W1MASA DEL PCNMETRO= 26.6838g 16.7605g =9.9233g

=

VOLUMEN REAL DEL PICNMETRO =

VOLUMEN REAL DEL PICNMETRO =

= 9.9432 cm3

2. DETERMINACIN DE LOS PESOS DEL SOLVENTE Y SOLUTO PARA LAS FRACCIONESMOLARES PROPUESTAS.

*MEZCLA: AGUA (H2O) ETANOL (C2H5OH)*FRACCIONES MOLARES PROPUESTAS PARA EL ETANOL (N2):

SOLUCION 1: 0.2, SOLUCION 2: 0.4, SOLUCION 3: 0.6, SOLUCION 4: 0.8, SOLUCION 5: 0.95.

N2= moles de solutoN1 =moles de solvente*Base 15g de mezcla

(M1)(N1)+ (M2)(N2)=15g

SOLUCION 1:

N1 + N2 =1.0

N1 =0.8N2 = 0.2


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W1= W2= 15g 9.1523g =5.8477g de etanol

SOLUCION 2:

N1 + N2 =1.0

N1 =0.6N2 = 0.4

W1= W2= 15g 5.5483g =9.4517g de etanol

SOLUCION 3:

N1 + N2 =1.0

N1 =0.4N2 = 0.6

W1=


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W2= 15g 3.1030g =11.897g de etanolSOLUCION 4:

N1 + N2 =1.0

N1 =0.2N2 = 0.8

W1= W2= 15g 1.3352g =13.6648g de etanol

SOLUCION 5:

N1 + N2 =1.0

N1 =0.05N2 = 0.95

W1= W2= 15g 0.3025g =14.6975g de etanol


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*TABLA CON PESOS CALCULADOS Y OBTENIDOS EN LA PRACTICA:

PESOS CALCULADOS (g) PESOS OBTENIDOS (g)

SOLUCION AGUA ETANOL AGUA ETANOL

1 9.1523 5.8477 9.1620 5.8412 5.5483 9.4517 5.5765 9.4356

3 3.1030 11.897 3.1546 11.84734 1.3352 13.6648 1.4412 13.5704

5 0.3025 14.6975 0.4820 14.5303

*TABLA CON PESOS DEL PICNMETRO

PESOS DEL PICNMETRO CON SOLUCIONES

SOLUCION PESO (g)

1 26.1003

2 25.57633 25.21154 24.8844

5 24.7295

3. DETERMINACIN DE LA FRACCIN MOLAR REAL DEL SOLUTO Y DISOLVENTESOLUCIN 1

0.8003

Moles Totales =0.6352 mol

SOLUCIN 2



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SOLUCIN 3


SOLUCIN 4


SOLUCIN 5


4. DENSIDAD DE LAS SOLUCIONES:WSOLUCION =WPICNMETRO CON SOLUCION W picnmetro vaco

SOLUCION 1

SOLUCION 2


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SOLUCION 3

SOLUCION 4

SOLUCION 5

5. MOLALIDAD DE LA MEZCLA:

Solucin 1

Solucin 2

Solucin 3


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Solucin 4

Solucin 5

6. VOLUMEN ESPECIFICO DE LA SOLUCIN:

7. PESO MOLECULAR DE LA MEZCLA:


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8. VOLMENES MOLARES DE LA MEZCLA


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RESULTADOS FINALES:

SOLUCION N2 MOLALIDAD (

)PM

Volumen

molar

1 0.1996 0.9393 21.7856 1.0646 23.6129 25.1382

2 0.3982 0.8866 71.4067 1.1279 29.1797 32.91173 0.5950 0.8499 188.6134 1.1766 34.6960 40.8233

4 0.7867 0.8169 545.845 1.2241 40.0693 49.0488

5 0.9219 0.8014 1912.6556 1.2478 43.8590 54.7272

y = 3.6088x2 + 36.998x + 17.602R = 1

0

10

20

30

40

50

60

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

VOLUMENMOLAR(cmc

bicos)

N2

Grafico de volumen molar vs N2


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OBSERVACIONES-Debido a que el picnmetro se encontraba en malas condiciones fue necesario realizar una nuevacalibracin.-El picnmetro tena un volumen establecido por el fabricante de 10.098 cm3 equivalente a supeso por lo que fue necesario tomar una base de clculo de 15g y no de 30g como lo indica elprocedimiento de la practica.

CONCLUCIONESEn esta practica recordamos como se lleva a cabo la calibracin del picnmetro.A partir de mezclas binarias de agua y etanol con diferentes valores elegidos de fracciones molarespara los cuales se calcul su peso,pudimos llevar a cabo la practica en el laboratorio y as obtener

los valores experimentales de fraccin molar real, densidad, molalidad, volumen especfico, pesosmoleculares de las mezclas, y a su partir de estos datos se obtuvo el valor del volumen molar.Una vez obtenidos estos valores realizamos la grfica del volumen molar contra fraccin molar realy el factor de regresin obtenido fue de 1 lo que nos indica que los valores obtenidos durante laexperimentacin de volumen molar para las diferentes fracciones molares elegidas tienen unacorrelacin entre si y pueden ser aceptables para las mezclas de etanol y agua.

BIBLIOGRAFA:

http://www.buenastareas.com/ensayos/Propiedades-Molares-Parciales/3579899.html


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DIAGRAMA DE FLUJO:*CALIBRACIN DEL PICNMETRO

1.Pesar el picnmetro vaco 2. Llenar con agua destilada hasta 3. Pesar el picnmetro llenoy registrar su peso ligero exceso y tapar y registrar su peso

*OBTENCIN DE MEZCLAS DE AGUA-ETANOL:

1.Seleccionar substancias2.Segn los pesos calculadosen este caso agua y etanol pesar las cantidades requeridasde agua-etanol en balanza analtica


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3.Realizar las pesadas para cada mezcla a cada normalidad desoluto establecida

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