Departamento de Química-Bioquímica

Asignatura: Laboratorio Integral II

Profesor: Ingeniero Fernando Miranda Aguilar

Practica No. 1 “Propiedades molares parciales”

Nora Cecilia Carrillo Romero No. Control 10131152

Torreón, Coah., a 06 de Febrero del 2013

“PROPIEDADES MOLARES PARCIALES”

OBJETIVO. Obtener la grafica de fracción molar vs volumen molar de mezcla y de ahí los volúmenes parciales molares de disolvente y soluto a una fracción molar determinada.

MARCO TEORICO.

El volumen molar parcial de una sustancia es una mezcla de composición general puede definirse en términos del incremento de volumen acaecido cuando 1 mol de la sustancia se añade a una muestra indefinidamente grande de la solución.

Si nA es la cantidad de sustancia añadida y ΔV el incremento de volumen observado, entonces:

ΔV =V A,m (x A , xB )nA

Donde V A,m (x A , xB )nA es el volumen molar parcial de A cuando la solución tiene una composición descrita por las fracciones mol xA y xB .

La definición de volumen molar parcial ha dependido de la constancia de la composición original de la solución. El sistema se considera tan grande, que la adición de A no cambia las fracciones mol excepto en una cantidad infinitesimal. La misma constancia puede asegurarse si la muestra es finita, pero la adición de A está limitada a una cantidad infinitesimal entonces:

ΔV =V A,m (x A , xB )dnA

Cuando se añade una cantidad dnA a una solución de composición xA, xB el

volumen cambia en V A,m (x A , xB )dnA . De la misma forma, cuando dnB de B se

añade, el volumen cambia en una cantidad V B,m (x A , xB )dnB . El cambio global cuando se añaden cantidades infinitesimales tanto de A como de B a la solución a temperatura y presión constantes es por tanto,

dV =V A,m dnA+V B,m dnB

V es una función de estado que depende de las cantidades de A y B. Así pues, dV es una diferencial exacta que escribimos:

dV =( ∂ V∂ nA

)P,T,nB

dnA +( ∂ V∂nB

)P,T,nA

dnB

V A, M=( ∂V∂n A

)P,T,nB

V B, M =( ∂V∂ nB

)P,T,n A

El concepto de cantidad molar parcial es extensible a cualquiera de las funciones termodinámicas de estado. Una de ellas es la función molar de Gibbs, o el potencial químico:

μA=( ∂ V∂ nA

)P,T,nB

μB =( ∂V∂ nB

)P,T,n A

Ahora veremos que μA y μB pueden interpretarse como el cambio en la función de Gibbs de una muestra grande del sistema cuando se añade 1 mol de A o B o como los coeficientes que dan el cambio de la función de Gibbs en un sistema que contiene nA de A y nB de B, etc. Cuando se añaden cantidades infinitesimales de A y B y las otras variables intensivas (presión y temperatura) son constantes:

dG=μA dnA+μB dnB

Las cantidades molares parciales permiten establecer el volumen total, la función de Gibbs total, etc., de una mezcla de composición arbitraria. Por ejemplo, si los volúmenes molares parciales a una composición xA, xB son V A,M

y V B,M , entonces el volumen total de una muestra contiene una cantidad nA

de A y nB de B. (Con x A=

n A

n y x A=

nB

n; n=nA+nB)

es:

V=nA V A , M ( x A , xB )+nB V B , M ( x A , xB ) o simplemente V=nA V A , M+nB V B , M donde

V A , M y V B , M son los volúmenes molares parciales a la composición especificada.

Considere un volumen de la solución de composición especificada y deje que sea tan grande que sus fracciones mol no cambian, se añada la cantidad de A y

B que se añada. Agregue una cantidad nA de A; el volumen varía n A V A,m (x A , xB )

; entonces añada una cantidad nB de B y el volumen se modifica en nB V B,m (x A , xB ) .

El cambio total viene dado por n A V A,m+nB V B,m . La muestra tiene un volumen mayor. Pero las proporciones de A y de B son todavía las mismas. Ahora extraiga de este volumen agrandando una muestra que contenga una cantidad

nA de A y otra nB de B. El volumen de esta muestra es V=nA V A,m+nB V B,m . Debido a que V es función de estado, la misma muestra podría haberse

preparado mezclando simplemente las cantidades apropiadas de A y B; por tanto, hemos demostrado la validez de la ecuación

Las cantidades molares parciales se determinan por el método de intersecciones. Una propiedad más de las cantidades molares parciales tiene implicaciones importantes.

MATERIAL Y SUSTANCIAS.

Balanza analítica Picnómetro Matraz aforado de 50 ml (5) Gotero o jeringa hipodérmica de 3 ml Vaso de precipitados de 50 ml (2) Sustancias: alcohol etílico, agua destilada (o bien cualquier par de

líquidos solubles entre si, en cualquier proporción).

MONTAJE DEL EQUIPO.

Es un frasco pequeño cuyo volumen ha sido determinado por el fabricante a una temperatura dada; dicho volumen esta especificado en el frasco, así como un número de identificación que está en el frasco y en el tapón correspondiente. Si el frasco esta sin daño alguno puede tomar el volumen del picnómetro dado por el fabricante, en caso contrario, o bien que el registro del tapón no coincida con el frasco, deberá determinar con agua destilada.

1) Hacer estimaciones (cálculos) sobre una base supuesta de aproximadamente 30 gr. de peso total para cada mezcla (esto es debido

Instrumento a utilizar: Picnómetro

a que los picnómetros regularmente son de alrededor de 25 c.c.). Reparta las fracciones molares para el soluto entre 0 y 100%.

2) Destare en cada caso los matraces aforados de 50 ml y por medio de un gotero o jeringa prepara lo más aproximado posible las soluciones. No es indispensable que tenga la fracción molar prevista, sino al existir aproximación vuelva a recalcular las fracciones molares en base a los pesos registrados.

3) Pese el picnómetro vacio en la balanza analítica y registre este como Wpic. El picnómetro debe estar limpio y seco al iniciar su primera llenada, la cual debe hacerse hasta un punto solo ligeramente más alto de la parte más estrecha del picnómetro con el fin de que, al colocar el tapón se produzca un ligero derrame de liquido a través del capilar que tiene el tapón. Este exceso debe retirarse por medio de un papel suave absorbente o algodón, sin absorber el líquido del capilar.

4) Pese ahora el picnómetro lleno con la mezcla y registre como Wpic+ soln. 5) Siga el procedimiento descrito para cada mezcla, enjugando con un

mínimo de solución que se empleara al picnómetro.

En cada matraz se coloca la cantidad de agua y etanol correspondiente, este procedimiento lo realizamos 5 veces ya que son el total de nuestras muestras.

Enseguida se llena el picnómetro con cada solución y se pesa para así obtener el paso de la solución + picnómetro

Ya con estos datos realizamos los cálculos necesarios para obtener el volumen de cada solución.

ORDENAMIENTO DE DATOS.

TEORICO

Muestra

N2 n1 agua (mol)

Masa agua (gr)

n2 etanol (mol)

Masa etanol

(gr)

1 0.18

1.0665 19.2183 0.2341 10.7817

2 0.36

0.6832 12.3113 0.3843 17.6887

3 0.54

0.4162 7.4999 0.4886 22.5001

4 0.72

0.2198 3.9608 0.5652 26.0392

5 0.9 0.0693 1.2488 0.6237 28.7512

Después de haber pesado y obtenido las masas reales de agua y etanol recalculamos N1 y N2 respectivamente.

REAL

Masa agua (gr)

n1

(Agua)Masa

etanol (gr)

n2

(Etanol)N1 N2

30 1.6648 0 0 1 0

19.2450 1.0680 10.788 0.2343 0.8201 0.1799

12.3170 0.6835 17.7 0.3844 0.6401 0.3599

7.6270 0.4233 22.447 0.4874 0.4648 0.5352

3.9830 0.2210 26.024 0.5651 0.2812 0.7188

1.2600 0.0699 28.762 0.6246 0.1006 0.8994

0 0 30 0.6515 0 1

Peso picnómetr

ovacio (g)

Peso solución

(g)

V picnómetro

(cc)ρ solución

(g/cc)M Vm

(mol/cc)

25.885 30 25.1182 0.99792 18.02 18.057625.885 23.178 25.1182 0.9228 23.0624 24.993025.885 22.184 25.1182 0.8832 28.1089 31.826725.885 21.144 25.1182 0.8418 33.0229 39.229925.885 20.626 25.1182 0.8212 38.1692 46.482225.885 19.879 25.1182 0.7914 43.2294 54.622725.885 30 25.1182 0.7886 46.05 58.3946

Al tener los resultados reales de cada una de nuestras soluciones, realizamos los cálculos necesarios para obtener el volumen molar de cada una de nuestras muestras. Y así poder realizar la grafica correspondiente de fracción molar vs volumen molar.

CALCULOS.

Base de 30 gr.

Punto 1 N2=0.18 y N1=0.82

N 2

N 1

=0.180.82

=0.2195∴n2=0.2195 n1

W =n1 M 1+n2 M 2

30=n1 (18.02 )+0.2195 n1 ( 46.05 )=28.1279 n1

masaagua=1.0665 (18.02 )=19.2183 gr .

masaetanol=30−19.2193=10.7817 gr .

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

10

20

30

40

50

60

70

f(x) = 2.72287845153541 x² + 37.842809273778 x + 18.0412861646841R² = 0.999813219694599

N2

Volu

men

mol

ar

n1=30

28.1279=1.0665 mol

Punto 2 N2=0.36 y N1=0.64

N 2

N 1

=0.360.64

=0.5625∴n2=0.5625 n1

W =n1 M 1+n2 M 2

30=n1 (18.02 )+0.5625 n1 ( 46.05 )=43.9062 n1

n1=30

43.9062=0.6832 mol

Punto 3 N2=0.54 y N1=0.46

N 2

N 1

=0.540.46

=1.1739∴n2=1.1739 n1

W =n1 M 1+n2 M 2

30=n1 (18.02 )+1.1739 n1 (46.05 )=72.0780 n1

n1=30

72.0780=0.4162 mol

Punto 4 N2=0.72 y N1=0.28

N 2

N 1

=0.720.28

=2.5714∴n2=2.5714 n1

W =n1 M 1+n2 M 2

30=n1 (18.02 )+2.5714 n1 (46.05 )=136.4329 n1

n1=30

136.4329=0.2198 mol

Punto 5 N2=0.90y N1=0.10

masaagua=0.2198 (18.02 )=3.9608 gr .

masaetanol=30−3.9608=26.0392 gr .

masaagua=0.4162 (18.02 )=7.4999 gr .

masaetanol=30−7.4999=22.5001 gr .

masaagua=0.6832 (18.02 )=12.3114 gr .

masaetanol=30−12.3113=17.6887 gr .

N 2

N 1

=0.90.1

=9∴n2=9 n1

W =n1 M 1+n2 M 2

30=n1 (18.02 )+9n1 ( 46.05 )=432.47 n1

n1=30

432.47=0.0693 mol

Cálculos para obtener el peso del picnómetro:

T operación=21°C ρ agua=0.99792 g/cm3

Peso picnómetro vacio=25.885 gr.

Peso picnómetro + agua= 50.952 gr.

ρ= masavolumen

despejando: v=mρ

v= 25.067 gr0.99792 gr /cc

=25.1182cc Volumen picnómetro 25.1182

cm3

Recalculando N1 y N2 con las masas reales:

n= masapeso molecular

Punto 1

nagua=19.24518.02

=1.0679 mol

netanol=10.78846.05

=0.2342 mol

Punto 2

nagua=12.31718.02

=0.6835 molN1=

0.68351.0678

=0.6401

N2=1−0.6401=0.3599

N1=1.06791.3021

=0.8201

N2=1−0.8201=0.1799

Diferencia es igual al peso del agua 25.067 gramos

masaagua=0.0693 (18.02 )=1.2488 gr .

masaetanol=30−1.2488=28.7512 gr .

netanol=17.70046.05

=0.2342 mol

Punto 3

nagua=7.62718.02

=0.4232 mol

netanol=22.44746.05

=0.4874 mol

Punto 4

nagua=3.98318.02

=0.2208 mol

netanol=26.02446.05

=0.5651 mol

Punto 5

nagua=1.26018.02

=0.0699 mol

netanol=28.76246.05

=0.6245 mol

Cálculos para obtener el peso molecular promedio, densidad y Vm

Punto 1 N1=0.8201 y N2=0.1799

M=0.8201 (18.02 )+0.1799 (46.05 )=23.0624 g /mol

ρ= 23.178 g25.1182 cc

=0.9228g

cc

Punto 2 N1=0.6401 y N2=0.3599

M=0.6401 (18.02 )+0.3599 (46.05 )=28.1089 g/mol

ρ= 22.184 g25.1182 cc

=0.8832g

cc

V m=28.1089

gmol

0.8832gcc

=31.8267molcc

V m=23.0624

gmol

0.9228gcc

=24.9930molcc

N1=0.06990.6944

=0.1006

N2=1−0.1006=0.8994

N1=0.22080.7859

=0.2812

N2=1−0.2812=0.7188

N1=0.42320.9106

=0.4648

N2=1−0.4647=0.5352

Punto 3 N1=0.4648 y N2=0.5352

M=0.4648 (18.02 )+0.5352 ( 46.05 )=33.0229 g/mol

ρ= 21.144 g25.1182 cc

=0.8418g

cc

Punto 4 N1=0.2812 y N2=0.7188

M=0.2812 (18.02 )+0.7188 ( 46.05 )=38.1692 g /mol

ρ= 20.626 g25.1182 cc

=0.8212g

cc

Punto 5 N1=0.1006 y N2=0.8994

M=0.1006 (18.02 )+0.8894 (46.05 )=43.2294 g /mol

ρ= 19.879 g25.1182 cc

=0.7914

OBSERVACIONES Y/O CONCLUSIONES.

Al obtener los resultados de cada uno de los volúmenes molares de nuestras muestras y al tener nuestra fracción molar se obtuvo la grafica que corresponde a estos resultados pero al obtenerla nos damos cuenta de que no obtuvimos la curva esperada se le aplico regresión polinomial y nos indica si tiene una pequeña curvatura pero nos es apreciable a nuestra vista ya que al obtener nuestra grafica con esta curvatura podríamos obtener V 1 y V 2.

BIBLIOGRAFIA.

http://es.scribd.com/doc/59902594/PROPIEDADES-PARCIALES-MOLARES http://es.scribd.com/doc/73621411/volumenes-molares

V m=43.2294

gmol

0.7914g

cc

=54.6227molcc

V m=38.1692

gmol

0.8212gcc

=46.4822molcc

V m=33.0229

gmol

0.8418gcc

=39.2299molcc