propiedades molares parciales

Laboratorio Integral II


Daisy Monserrat Canales Salas10130035

Practica N 1Propiedades Molares Parciales

Objetivo:Obtener la grfica de fraccin molar-vs-volumen molar de mezcla y de ah los volmenes parciales molares de disolvente y soluto a una fraccin molar determinada.Marco terico: Etanol y agua son perfectamente miscibles entre s. Sin embargo al mezclar estas sustancias no se observa que los hagan en forma aditiva. El volumen molar de una sustancia pura depende de la naturaleza de las molculas que rodean a la misma. Por ejemplo, cuando xEtOH = 1 el volumen molar aparente de H2O es de 14 mL/mol y no 18 mL/mol. Entonces 14 mL/mol es el volumen molar parcial del H2O en EtOHel volumen parcial molar de ambas sustancias depende de la composicin de la mezcla. Esto se debe a que el microambiente que rodea cada componente vara desde A puro (xA=1, xB=0) hasta B puro (xA=1, xB=0).

La forma de medir una propiedad molar parcial, es ver la variacin de la propiedad en funcin de uno de los componentes de la mezcla y calcular la derivada para cada composicin. Por ejemplo: V o l u m e n, V Composicin, nA nA,1 nA,2 Una vez encontrada la variacin de la propiedad con la composicin, se ajusta esta con una ecuacin emprica y luego el volumen parcial molar se determina por diferenciacinLas propiedades extensivas de un sistema de un componente a temperatura y presin constantes solo dependen de la cantidad de sistema presente. Por ejemplo el volumen de agua depende de cantidad de agua presente. Ahora bien, si el volumen se expresa en magnitud molar, se convierte en una propiedad intensiva. Por tanto el volumen molar del agua a 1 atm y 0 C es de 0.018 litros, no importa si la cantidad de agua presente es poca o mucha. La situacin es distinta cuando se estudian soluciones. Por definicin, una solucin contiene por lo menos dos componentes. En este caso, se observa que las propiedades extensivas de una solucin dependen de la temperatura, de la presin y del nmero de moles de los diferentes constituyentes en una solucin. En el estudio de las propiedades de cualquier solucin estudian las magnitudes molares parciales. Tal vez la magnitud molar parcial de ms fcil comprensin sea el volumen molar parcial.Imagnese que hay una cantidad muy grande de agua presente a 0C y 1 atm. La adicin de un mol de agua a esta cantidad de agua har que se aumente su volumen en 0.018 litros. Este aumento corresponde al volumen molar del agua pura. Ahora supngase que se aade un mol de agua a una cantidad muy grande de etanol. Se observa que el incremento es solo de 0.014litros. La razn es que las molculas de agua y etanol o una composicin en particular, esto es, un mol de agua en una cantidad muy grande de etanol. En consecuencia, el hecho evidente es que en general, el volumen (V) de una solucin que contiene dos componentes no puede expresarse como una suma de volmenes individuales de los componentes 1 y 2.Las propiedades parciales molares son de gran utilidad en el estudio de soluciones, en donde el sistema depende tambin de la concentracin de los distintos componentes de la solucin. Las propiedades parciales molares (X), son propiedades intensivas y se considera que son la contribucin por mol de cada constituyente al valor total de la propiedad X en el sistema en cuestin. El volumen parcial molar (V) es una propiedad que se puede determinar en el laboratorio. Se define como el cambio en volumen causado al agregar un mol de i a una cantidad muy grande de solucin, de tal forma que la composicin de la solucin no cambia. Para una solucin binaria el volumen parcial molar se puede calcular a partir de los volmenes especficos (inverso de las densidades) de soluciones cuya concentracin se conoce. Las densidades se determinan con un picnmetro.Mtodo de la pendiente.Para medir el volumen molar parcial del componente 2, se preparan disoluciones con elmismo nmero de moles del disolvente (1) (n1= cte) pero variando el nmero de moles del componente (2), trabajando a presin y temperatura constantes (esto es fcil, vale con hacerlo a temperatura ambiente en el laboratorio). Una vez obtenidos los volmenes totales se representa V de la disolucin frente al nmero de moles del componente 2. Segn se deduce de la ecuacin [2], la pendiente de la recta tangente a la curva a cualquier composicin ser el volumen molar parcial del componente2,V2.Y una vez obtenidoV2ser fcil conocer el volumen molar parcial del disolvente, utilizando la ecuacin:

Material y sustancias

Balanza analtica. Picnmetro Matraz aforado de 50 ml (5) Gotero o jeringa hipodrmica de 3 ml Vaso de precipitados de 50 ml (2) Sustancias: Metanol, agua destilada (o bien cualquier par de lquidos solubles entre s, en cualquier proporcin.)

Diagrama

Se preparan 5 soluciones de agua y etanol con diferentes concentraciones.Luego se llena el picnmetro con agua y se vuelve a pesarPrimero se pesa el picnmetro vaco

Por ltimo, se llena el picnmetro con cada solucin prevista de un enjuague con la misma, y se vuelve a pesar

DesarrolloAntes de iniciar el trabajo de campo, deber hacer estimaciones (clculos) sobre una base supuesta 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.Ahora bien puesto que wi=niMi entonces por sustituciones podemos determinar cunto debera tener en peso para cada constituyente en los 30 gramos de mezcla ya mencionados.

Destare en cada caso los matraces aforados de 50 mi 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 los pesos 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 solo ligeramente 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 empleara en el picnmetro

Ordenamiento de datosSe procede a hacer clculos a partir de diferentes concentraciones de soluto y disolvente. Se hace de la siguiente forma:

DatosA: MetanolPMA=32.04 gr/molB: AguaPMB=18.02 gr/mol

Clculos para pesos de fracciones molares propuestas (N1 = 0.05)

W1+W2=30 grSustituyendo

l

W1= (29.9998 gr

W1= (



l

W1= (29.9891 gr

W1= (



l

W1= (29.9966 gr

W1= (



l

W1= (29.998 gr

MetanolAguaW pic + sol

Valor calculadoValor real Valor calculado

Valor realPeso del picnmetro solo + peso de la sln

2.56962.560422.83627.4348.5733

11.169111.158218.835218.8247.2982

17.785417.787413.728612.21146.384

W1= (Estos valores calculados son la referencia para pesar cantidades reales en un picnmetro. Los datos siguientes corresponden a esas cantidades. La columna Wmezcla representa el peso de la mezcla, y se determina con la siguiente frmula:

Picnmetro vaco 23.5557 Picnmetro con H2O 48.9084Densidad = 0.99889 gr/cm3

A continuacin se determina el volumen del picnmetro cm3

MuestraW1W2X2M MezclaWM

018.0399

127.05982.56040.050518.72800.93568918.9998

218.797811.15820.250221.52780.93545123.0132

312.802517.78740.438624.16980.89943926.8712

46.922023.05700.652027.16100.85504031.7657

52.853827.3040.843329.84300.82186936.3111

140.4545

Con este valor se determina la densidad aparente de cada mezcla de metanol y agua, dividiendo la masa de la mezcla entre el Vpic. Haciendo se obtiene el volumen especfico de la mezcla. Al multiplicar este valor por , se obtiene el volumen molar, que nos sirve como el eje de las ordenadas en nuestra grfica. El eje de las abscisas ser entonces la fraccin molar de metanol:

Siguiente es realizar una grfica de volumen total de la mezcla contra molaridad. Se calcula primero la molaridad, dividiendo los moles de metanol entre los kilogramos de agua de la mezcla:

MuestrapesoW mezcla148.5733-25.555725.0176247.298-23.555723.7425346.3842-23.555722.8285445.25.73-23.555721.7016544.4154-23.555720.8597

Conclusiones y/u observacionesEn el desarrollo de esta prctica pude aprender y reafirmar como se realizan los clculos estequiomtricos para la molaridad del metanol, ya que se requiri las soluciones de metanol a diferentes concentraciones. Mediante la misma pude aprender a establecer la relacin entre un componente (agua) y un componente que fue el metanol al ser mezclado, para de esta forma saber el volumen que tiene la mezcla al finalizar el mezclado.De esta prctica pude percibir que los volmenes molares parciales de los componentes de una mezcla varan conforme va cambiando su composicin.Los resultados nos permitan ver como al aumentar tanto el metanol como el agua aumenta el volumen molar de las mezclas y nos permite ver cmo varia el cambio de volumen y el cambio de moles para ambas sustancias en forma proporcional a los volmenes que se agregaron a cada matrazSe observaron las propiedades molares de las soluciones binarias de metanol y agua Para concluir decimos que al mezclar dos sustancias no se observa que los hagan en forma aditiva lo cual es porque el volumen molar de la sustancia pura depende de la naturaleza de las molculas que la rodean, aprendimos que La forma de medir una propiedad molar parcial, es ver la variacin de la propiedad en funcin de uno de los componentes de la mezcla Bibliografahttp://www.buenastareas.com/ensayos/Propiedades-Molares-Parciales/2855308.htmlhttp://www.buenastareas.com/ensayos/Propiedades-Molares-Parciales/4039922.htmlhttp://www.buenastareas.com/ensayos/Propiedades-Molares-Parciales-De-Soluciones-Binarias/882117.html


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