TRABAJO PRÁCTICO N°4 PROPIEDADES COLIGATIVAS DE LAS ...
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<strong>TRABAJO</strong> <strong>PRÁCTICO</strong> <strong>N°4</strong><br />
<strong>PROPIEDA<strong>DE</strong>S</strong> <strong>COLIGATIVAS</strong> <strong>DE</strong> <strong>LAS</strong> SOLUCIONES<br />
Determinación de la masa molar a partir del descenso del punto de solidificación<br />
El agregado de un soluto a un solvente, en general, desciende el punto de solidificación ( o<br />
cristalización) del solvente.<br />
Si T0 (K o ºC) es el punto de solidificación del solvente puro, y T (K o ºC) es el punto de<br />
solidificación de la solución, se define como descenso del punto de solidificación ΔT (K o °C), a la<br />
diferencia entre los puntos de solidificación T0 y T, es decir:<br />
ΔT = T0 – T (1)<br />
El signo de ΔT es siempre positivo.<br />
El hecho de que el punto de solidificación de la solución sea más bajo que el del solvente<br />
puro es en realidad una consecuencia más del descenso de la presión de vapor del solvente en la<br />
solución. Como con algunas limitaciones puede aceptarse que para estas soluciones el descenso<br />
del punto de solidificación T será proporcional al descenso relativo de la presión de vapor, y<br />
teniendo en cuenta que a su vez el descenso relativo de la presión del vapor es proporcional a la<br />
fracción molar x2 del soluto en la solución (ley de Raoult), puede escribirse que:<br />
ΔT = kc p° - p = kf x2 (2)<br />
p°<br />
donde p° es la presión de vapor del solvente puro a una temperatura dada, p es la presión<br />
de vapor de la solución a la misma temperatura y kf es una constante de proporcionalidad.<br />
En soluciones diluidas, puede aceptarse que la fracción molar del soluto es proporcional a la<br />
molalidad de la solución, en consecuencia:<br />
ΔT = kc . m (3)<br />
donde m es la molalidad de la solución y kc es la constante crioscópica molal. De la ecuación<br />
(3) se deduce que el significado físico de kc es equivalente al descenso del punto de solidificación<br />
para una solución de molalidad igual a la unidad; como en general una solución de molalidad igual<br />
a 1 no sería lo suficientemente diluida como para que en la ecuación (3) fuese válida, kf debe ser<br />
considerada como el descenso de solidificación para una solución de molalidad unitaria<br />
supuestamente ideal.<br />
Los valores de kc se hallan tabulados: para el agua es 1,86, para el benceno 5,12, para el<br />
alcanfor 40, etc. Cuanto mayor sea el valor numérico de kc tanto mayor será el salto de T<br />
observado experimentalmente para una determinada molalidad; de allí que presenten particular<br />
interés aquellos solventes de elevado kc. Para el naftaleno, que es el solvente a utilizarse en esta<br />
experiencia, el kc vale 7,0 °C m -1 , donde m es la molalidad.
Fundamento del trabajo práctico<br />
PARTE EXPERIMENTAL<br />
En esta experiencia se determinará la masa molar del azufre.<br />
En primera instancia se mide el punto de solidificación del solvente (naftaleno) puro.<br />
Luego, se disuelve una determinada masa de azufre en una determinada cantidad de<br />
naftaleno. Experimentalmente se mide el punto de solidificación de la solución formada.<br />
Como kc es dato, a partir del valor experimental hallado para ΔT se calculará m (molalidad) y<br />
por definición, molalidad es:<br />
g2 = masa de soluto (azufre).<br />
g1 = masa de solvente (naftaleno).<br />
M 2 = masa molar del azufre, es decir:<br />
m = 1000 . g2<br />
g1 . M 2<br />
M 2 = 1000 . g2<br />
m . g1<br />
Dado que g2, g1 y m se conocen, se puede calcular M 2<br />
Por lo tanto la atomicidad del azufre será:<br />
atomicidad = M 2 = M 2 / 32,06<br />
Reactivos y materiales necesarios:<br />
Azufre y naftaleno.<br />
Termómetro 0-100°C, graduado a no menos de 0,2 °C.<br />
Tubo de ensayos tipo Pyrex de 12 cm de largo y 3 cm de diámetro aprox.<br />
Tapón de goma de doble orificio.<br />
Agitador de alambre.<br />
Vaso de precipitados de 500 cm 3<br />
Mechero Bunsen.<br />
Trípode, tela metálica, pinza para matraces, soporte de hierro y nuez.<br />
EXPERIENCIA: Determinación de la atomicidad del azufre a partir del descenso del<br />
punto de solidificación.<br />
1. Armar el aparato necesario para la experiencia, y considerar que la escala del<br />
termómetro comprendida en el rango de 70-100°C, quede ¡perfectamente visible!<br />
2. Pesar aproximadamente 5 g de naftaleno con una aproximación 0,1 g. Verter con sumo<br />
cuidado la masa de naftaleno en el tubo.<br />
3. Colocar el tubo en un baño de agua caliente hasta que el naftaleno funda totalmente<br />
(controlar que el nivel de agua quede por encima del nivel del naftaleno contenido en el<br />
interior del tubo) .<br />
4. Luego de observar la fusión, retirar el tubo del baño y dejar que el naftaleno se enfríe<br />
gradualmente, mientras se agita continuamente.<br />
5. Leer la temperatura cada 15 segundos, comenzando alrededor de los 85°C.<br />
6. Observar el inicio de la cristalización y medir la temperatura a los intervalos<br />
preestablecidos, hasta que el naftaleno solidifique.<br />
7. Colocar nuevamente el mechero bajo el vaso de precipitados y ajustar la llama de<br />
manera tal que conserve la temperatura del baño María caliente.<br />
Ar 2
8. Pesar aproximadamente 0,5 g de azufre finamente pulverizado (la presencia de<br />
partículas grandes dificulta la disolución posterior del azufre).<br />
9. Cuando el naftaleno este completamente fundido, quitar con precaución el conjunto<br />
tapón - termómetro - agitador, y cuidadosamente verter todo el azufre en el naftaleno<br />
fundido.<br />
10. Colocar nuevamente el conjunto tapón – termómetro - agitador y agitar vigorosamente<br />
hasta que el azufre se haya disuelto. Esta operación se realiza rápida y fácilmente si el<br />
azufre usado está finamente pulverizado, de lo contrario, puede resultar dificultosa.<br />
11. Una vez lograda la disolución del azufre por completo, retirar el tubo del baño. Con<br />
agitación continua medir la temperatura, a partir de 83°C, a intervalos de 15 segundos<br />
hasta que aparezcan los primeros cristales de naftaleno y que la solución quede<br />
totalmente solidificada.<br />
LIMPIEZA <strong>DE</strong>L DISPOSITIVO EMPLEADO.<br />
Para proceder al limpieza del aparato, colocar el tubo con tapón incluido en el baño de agua<br />
caliente nuevamente hasta lograr la fusión de la solución.<br />
Quitar con cuidado el conjunto tapón – termómetro - agitador y volcar la solución fundida<br />
sobre un papel. ¡¡No arrojar la solución fundida a la pileta del laboratorio!!<br />
Para eliminar los restos de solución adheridos al tubo, termómetro, etc., colocar éstos en un<br />
baño de agua a 90°C. No calentar directamente; en primer lugar, tener en cuenta que los vapores<br />
de naftaleno son inflamables; en segundo lugar, recordar que si se eleva la temperatura del<br />
termómetro por encima de los 100°C, este se rompe.<br />
Es aconsejable acudir al laboratorio con un poco de alcohol y “virulana” para facilitar la<br />
limpieza del tubo.<br />
INFORME TP <strong>N°4</strong><br />
<strong>PROPIEDA<strong>DE</strong>S</strong> <strong>COLIGATIVAS</strong><br />
Objetivo: determinación de la masa molar a partir del descenso del punto de solidificación.<br />
Datos obtenidos:<br />
Masa de naftaleno (g1) = ................................<br />
Masa de azufre (g2) = ...................................<br />
Temperatura de solidificación del naftaleno (t0) ..............................<br />
Temperatura de fusión de la solución (t) = ...............................<br />
Descenso del punto de solidificación ( t0 – t) = .............................<br />
Molalidad de la solución ( Δt / kc ) = ...........................
Cálculos:<br />
Masa molar del azufre = 1000 . g2 / m . g1 = .................................<br />
Masa atómica del azufre ( tabla periódica ) = .........................<br />
Atomicidad del azufre en solución = a = M 2 / A 2 = .............................<br />
Error absoluto = a - 8 = ............................<br />
Error relativo porcentual = ( Error absoluto / 8 ) . 100 = ..........................<br />
ACTIVIDA<strong>DE</strong>S <strong>DE</strong> APLICACIÓN<br />
1. En un mismo par de coordenadas, graficar la curva de enfriamiento correspondiente al<br />
naftaleno y a la solución. Adjuntarlo al informe.<br />
2. Calcular el número de átomos de azufre presentes en un mol del mismo.<br />
3. Mencionar otro método similar al empleado en la práctica que permita determinar la masa<br />
molar de un soluto en solución diluida. Fundamentar.<br />
4. Resolver los siguientes problemas:<br />
a) Cuando se disuelve 15,0 g de etanol (C2H5OH) en 750 g de ácido fórmico, el punto de<br />
congelamiento de la solución es 7,20°C. Sabiendo que el punto de congelamiento del ácido<br />
fórmico es 8,40°C, calcular kc para el ácido fórmico. Rta: 2,76 °C/m<br />
b) ¿Cuál es el punto de ebullición normal de una solución de sacarosa ( C12H22O11) 1,25 m<br />
sabiendo que ke del agua pura es 0,512 °C/mol? Rta: 100,64°C.