Propiedades coligativas. Descenso crioscópico




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títuloPropiedades coligativas. Descenso crioscópico
fecha de publicación22.12.2015
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QUIMICA FISICA I

TRABAJO PRÁCTICO No 6
TEMA: Propiedades coligativas. Descenso crioscópico.
OBJETIVO: Determinar el peso molecular de una sustancia por el método crioscópico.
FUNDAMENTO TEORICO: La adición de una pequeña cantidad de soluto (líquido o sólido) a un solvente líquido causa una disminución del punto de fusión del solvente, con tal que durante el proceso de cristalización el sólido fuera de solvente puro (lo mismo ocurre para la mezcla). Si la solución es suficientemente diluida, por la ley de Raoult, la disminución del punto de fusión es proporcional a la concentración de soluto en la solución. Usando la ecuación de Clausius-Clapeyron, la siguiente relación puede ser deducida:



donde xA = fracción molar del solvente; Hf = calor molar de fusión del solvente; T0 = punto de fusión del solvente puro; T = punto de fusión de la solución.

Una vez que xA es calculada, el peso molecular del soluto puede ser calculado, si el peso del soluto y del solvente y el peso molecular del solvente son conocidos.

Si las soluciones son lo suficientemente diluidas, varias suposiciones pueden ser aplicadas y se obtiene la siguiente ecuación:



donde Kf = constante del punto de fusión del solvente; w2 = peso del soluto; w1 = peso del solvente; Tf = disminución del punto de fusión del solvente por la adición del soluto.
PESOS MOLECULARES ANORMALES: Como el descenso crioscópico es una propiedad coligativa que no depende del peso molecular del soluto sino de la concentración molecular de la disolución, los efectos son debidos al número de moléculas del soluto existentes en la disolución. Entonces, si una sustancia no se disuelve en forma de moléculas simples, los resultados no indicarán el peso molecular verdadero de la sustancia. Así, si el soluto se asocia con el solvente, el número de partículas individuales existentes sera menor de las que habría si no tuviese efecto la asociación. El peso molecular indicado por el método crioscópico será mayor que el verdadero, Tf en la fórmula será menor y por lo tanto M2 será mayor. De igual manera si se presenta disociación, como ocurre cuando se disuelve cualquier sal metálica en agua, el número de partículas (en este caso iones) es mayor que el número de moléculas que deberán existir en la disolución, luego Tf será mayor y el peso molecular obtenido será menor que el que corresponde a la fórmula de la sustancia. Para corregir estas variaciones de las propiedades coligativas con respecto a la molalidad de las soluciones, V'ant Hoff introduce un coeficiente i: Tf = iKfm.
EQUIPOS: Aparato de beckmann para punto de fusión que consta de un vaso precipitado de vidrio de 2lts, que es para el baño de hielo, un agitador para el baño, un soporte para el tubo externo de vidrio, el tubo interno de Beckmann tiene una tubuladura lateral (ver figura), y una central (en esta se encuentra el termómetro - USAR TERMÓMETRO DIGITAL- y agitador). Balanza analítica.



DROGAS: Benceno puro, naftaleno puro.

NORMAS DE SEGURIDAD

Benceno

Características de Peligrosidad:

Reacciona violentamente con oxidantes, ácido nítrico, ácido sulfúrico y halógenos, originando peligro de incendio y explosión. Ataca plásticos y caucho.

El vapor es más denso que el aire y puede extenderse a ras del suelo; posible ignición en punto distante. Como resultado del flujo, agitación, etc., se pueden generar cargas electrostáticas.

La sustancia irrita los ojos, la piel y el tracto respiratorio. La ingestión del líquido puede dar lugar a la aspiración del mismo por los pulmones y la consiguiente neumonitis química. La sustancia puede causar efectos en el sistema nervioso central, dando lugar a disminución de la consciencia. La exposición muy por encima del de la concentración máxima permisiva puede producir pérdida del conocimiento y muerte.

EFECTOS DE EXPOSICIÓN PROLONGADA O REPETIDA: El líquido desengrasa la piel. La sustancia puede afectar a la médula ósea y al sistema inmune, dando lugar a una disminución de células sanguíneas. Esta sustancia es carcinógena para los seres humanos.
Condiciones de manipuleo: EVITAR TODO CONTACTO. Evitar las llamas, NO producir chispas, NO fumar, beber, ni comer durante el trabajo. Sistema cerrado, ventilación, equipo eléctrico y de alumbrado a prueba de explosiones. NO utilizar aire comprimido para llenar., vaciar o manipulear. Utilice herramientas manuales no generadoras de chispas.
Condiciones de almacenamiento: A prueba de incendio. Separado de alimentos y piensos, oxidantes y halógenos.
Primeros Auxilios:

En general: En todos los casos luego de aplicar los primeros auxilios, derivar al médico.
Contacto con la piel: Quitar las ropas contaminadas, aclarar la piel con agua abundante o ducharse y proporcionar asistencia médica.

Contacto con los ojos: Enjuagar con agua abundante durante varios minutos (quitar las lentes de contacto si puede hacerse con facilidad) y proporcionar asistencia médica.

Inhalación: Aire limpio, reposo y proporcionar asistencia médica.

Ingestión: Enjuagar la boca, NO provocar el vómito y proporcionar asistencia médica.
Medidas a tomar en caso de incendio y explosión:

Medidas de extinción apropiadas: Polvo, espuma o dióxido de carbono.
Medidas de extinción inadecuadas: Agua a chorros para evitar que el producto se desparrame.
Productos de descomposición: Monóxido de carbono.

Equipos de protección personal especiales: Trajes aluminados y equipo de protección autónoma de respiración.

Instrucciones especiales para combatir el fuego: Mantener los recipientes frío rociándolos con agua.
Procedimiento en caso de derrame

Precauciones personales: Protección personal adicional; traje de protección completa incluyendo equipo autónomo de respiración.

Precauciones ambientales: NO verterlo al alcantarillado.

Métodos de limpieza: Recoger, en la medida de lo posible, el líquido que se derrama y el ya derramado en recipientes herméticos, absorber el líquido residual en arena o absorbente inerte y trasladarlo a un lugar seguro.
TÉCNICA OPERATORIA:

-Se prepara una mezcla frigorífica con hielo y NaCl (relación 1:3), se la mantiene a -5o C. Se coloca esta mezcla en el vaso precipitado de 2L

-Se miden 50mL de benceno y se coloca dentro del tubo de Beckmann, se tapa, se coloca el termómetro, el agitador y se sitúan dentro del tubo externo de vidrio (también recibe el nombre de camisa de aire) y este dentro del baño de hielo.

-Agitando suavemente y golpeando el vástago del termómetro a intervalos regulares, se anotan las temperaturas del solvente cada 30 segundos apreciando las décimas de grado. Hay que hacer notar que el solvente se sobreenfriará varios grados antes de que comience la congelación. Tan pronto como aparezca el sólido la temperatura se eleva permaneciendo constante cuando alcanza el valor correspondiente al punto de congelación del solvente.

-Se repite el proceso nuevamente, fundiendo el sólido previamente.

-Se introduce por la tubuladura lateral 1 gr. de sólido exactamente pesado y se repite el procedimiento anterior para determinar el punto de congelación de la solución. Como a medida que se separa la fase sólida, la solución se concentra, es necesario que la lectura final se haga con la menor cantidad posible de sólido.

-Se continua agregando sólido hasta tener 5 gr., repitiendo para cada gramo el procedimiento anterior.
CÁLCULOS

1) Representar Tf en función de w2. Determinar con la pendiente M2.

2) Con la pendiente anterior y suponiendo conocido M2, determinar Kf.
TEMA: Propiedades coligativas. Ascenso ebulloscópico.
OBJETIVO: Determinación del peso molecular de una sustancia por el método ebulloscópico.
FUNDAMENTO TEÓRICO: La adición de una pequeña cantidad de soluto no volátil (usualmente un sólido) a un solvente líquido causa un aumento del punto de ebullición del solvente. Si la solución es suficientemente diluida (ley de Raoult ) y si la presión de vapor del soluto es nula, la elevación del punto de ebullición es proporcional a la concentración de soluto en la solución. Usando la ecuación de Clausius-Clapeyron la siguiente relación puede ser deducida:



donde xA = fracción molar del solvente; Hv = calor molar de vaporización del solvente; T0 = punto de ebullición del solvente puro; T = punto de ebullición de la solución.

Una vez que xA es calculada, el peso molecular del soluto puede ser calculado, si el peso del soluto y del solvente y el peso molecular del solvente son conocidos.

Si las soluciones son lo suficientemente diluidas, varias suposiciones pueden ser aplicadas y la ecuación siguiente es obtenida:



donde Ke es la constante del punto de ebullición del solvente; w2 peso de soluto; w1 peso de solvente, Te = aumento punto de ebullicion del solvente por la adicion de soluto.
EQUIPO: Se utilizará el aparato de Cottrell modificado, compuesto de tres partes, un tubo de ebullición T con un tubo lateral en el cual se coloca un condensador C, uno central donde se coloca la unidad de calentamiento H y el termómetro y, el otro lateral se utiliza para introducir el sólido.

Balanza analitica.
DROGAS: Benceno puro y naftaleno puro.
TECNICA OPERATORIA: Una cantidad conocida de solvente se introduce en el tubo de ebullición de manera que su superficie quede apenas por encima de las resistencias de calentamiento y algo por debajo del bulbo del termómetro. En este equipo midificado el termómetro se encuentra dentro de un tubo de ensayo que contiene un poco de mercurio para lograr que las medidas de temperaturas sean mas rápidas. Se eleva el líquido a una ebullición permanente por medio de la resistencia, mientras que, el bulbo del termómetro permanece en su mayor parte en el vapor. Se lee la temperatura a intervalos de 1 min.(se empieza a leer 2 grados antes del punto de ebullición de la bibliografia) hasta que se mantiene estacionaria. Se desconecta la corriente de calentamiento y después que el vapor haya bajado, se repite la operación. Una vez hallado el punto de ebullición del solvente se procede a agregar 1gr. de naftaleno y se reanuda el calentamiento y se hace hervir vigorosamente el líquido hasta que haya bajado por lavaje todo el sólido del cuello lateral y la solución quede homogénea. Debido a que todos los solutos orgánicos hacen descender la tensión superficial de los solventes, la solución formará espuma en la parte superior del tubo de ebullición durante este calentamiento. Se ajusta la corriente mediante la resistencia, de manera que el bulbo del termómetro esté continuamente envuelto en una corriente de espuma que se eleva en el tubo ancho de la unidad de calentamiento. La temperatura llega rápidamente a ser constante y deberá quedar asi aún cuando se aumente algo la velocidad de ebullición.
CALCULOS

1) Representar Te en funcion de w2. Determinar con la pendiente M2.

2)Con la pendiente anterior y suponiendo conocido M2, determinar Kv.
CUESTIONARIO

1)Cuales son las precauciones que deberán observarse al llevar a cabo determinaciones por el método crioscópico cuando hay sobreenfriamiento?.

2)Discuta la determinación de los pesos moleculares mediante los de elevación del punto de ebullición y disminución del punto de congelación.

3)Que se entiende por constante molar del punto de congelación y constante molar del punto de ebullición?.

4)Que dificultad se presenta en la determinación del punto de ebullición de una disolución y como puede evitarse?.

5)Es posible aplicar el método ebulloscópico a soluciones acuosas?.

6)Que condiciones debe reunir el soluto?

7)Que se entiende por diagrama de punto de ebullición?.

BIBLIOGRAFIA

-Maron y Prutton-Fundamentos de fisicoquimica.

-Findlay-Prácticos de Fisicoquímica.

-Crackford y Knight-Fundamentos de Fisicoquímica.

-Barrow- Fisicoquímica.


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