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LEYBOLD DIDACTIC GMBH Mode d'emploi Instrucciones de ...

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Physique Chimie ⋅ Biologie Technique <strong>LEYBOLD</strong> <strong>DIDACTIC</strong> <strong>GMBH</strong><br />

11/93-Se-<br />

L’appareillage pour la détermination <strong>de</strong> la masse molaire selon<br />

la métho<strong>de</strong> <strong>de</strong> la mesure du point d’ébullition (ébullioscopie)<br />

permet <strong>de</strong> déterminer la masse molaire d’une solution dissoute<br />

à l’appui <strong>de</strong> la hausse <strong>de</strong> sa température d’ébullition comparée<br />

à celle du solvant pur. Un thermomètre <strong>de</strong> Beckmann gradué<br />

en 0,01 K est utilisé pour la mesure précise <strong>de</strong> la hausse <strong>de</strong> la<br />

température d’ébullition.<br />

1 Conseil <strong>de</strong> sécurité<br />

Pour éviter les retards d’ébullition, mettre <strong>de</strong>s perles en<br />

verre ou un tétraèdre en platine dans le tube à distiller.<br />

En cas d’utilisation <strong>de</strong> solvants inflammables, éteindre<br />

toute flamme vive survenant lors du remplissage ou <strong>de</strong> l’ouverture<br />

du dispositif.<br />

2 Description<br />

� Thermomètre <strong>de</strong> Beckmann avec RN 19/26, plage <strong>de</strong><br />

mesure: 5:0,01 K<br />

� Adaptateur (RN 7/16) pour le raccor<strong>de</strong>ment d’un tube à<br />

<strong>de</strong>ssécher<br />

� Réfrigérant avec RN 19/26<br />

� Tube à distiller avec 2 branches latérales, 2 RN 19/26,<br />

1 RN 14,5/23, 1 RN 7/16<br />

� Cylindre en verre à enceinte isolante (exempte d’amiante)<br />

comme enveloppe d’ébullition<br />

� Bouchon en verre RN 14,5/23 sur branche latérale pour<br />

l’insertion <strong>de</strong> la substance<br />

<strong>Mo<strong>de</strong></strong> d’emploi<br />

<strong>Instrucciones</strong> <strong>de</strong> servicio 667 496<br />

666 173<br />

Appareil pour la détermination <strong>de</strong> la masse<br />

molaire, métho<strong>de</strong> <strong>de</strong> la mesure du point<br />

d’ébullition<br />

Thermomètre différentiel <strong>de</strong> Beckmann<br />

pour la métho<strong>de</strong> <strong>de</strong> la mesure du point<br />

d’ébullition<br />

Equipo para la <strong>de</strong>terminación <strong>de</strong> la masa<br />

molar por el método ebulloscópico<br />

Equipo para la <strong>de</strong>terminación <strong>de</strong> la masa<br />

molar por el método ebulloscópico<br />

Fig. 1<br />

Appareil pour la détermination <strong>de</strong> la masse molaire, métho<strong>de</strong><br />

<strong>de</strong> la mesure du point d’ébullition<br />

Equipo para <strong>de</strong>terminar la masa molar por el método ebulloscópico<br />

El equipo para la <strong>de</strong>terminación <strong>de</strong> la masa molar según el método<br />

ebulloscópico, se emplea para calcular la masa molar <strong>de</strong><br />

una sustancia en solución, a partir <strong>de</strong> la elevación <strong>de</strong>l punto <strong>de</strong><br />

ebullición <strong>de</strong> la solución con respecto al <strong>de</strong>l solvente puro. Para<br />

<strong>de</strong>terminar exactamente el aumento <strong>de</strong>l punto <strong>de</strong> ebullición se<br />

utiliza el termómetro Beckmann con una resolución <strong>de</strong> 0,01 K.<br />

1 <strong>Instrucciones</strong> <strong>de</strong> seguridad<br />

Para evitar retardos en la ebullición, se <strong>de</strong>ben colocar<br />

perlas <strong>de</strong> vidrio o un tetraedro <strong>de</strong> platino en el tubo <strong>de</strong><br />

ebullición.<br />

Al emplear material inflamable se <strong>de</strong>be retirar toda llama<br />

<strong>de</strong> las cercanías al llenar o al abrir el equipo.<br />

2 Descripción<br />

� Termómetro <strong>de</strong> Beckmannm con NS 19/26,<br />

rango: 5:0,01 K<br />

� pieza sobrepuesta (NS 7/16) para insertar un tubo <strong>de</strong><br />

secado<br />

� Tubo con<strong>de</strong>nsador con NS 19/26<br />

� Tubo <strong>de</strong> ebullición con 2 tubos laterales, 2 NS 19/26,<br />

1 NS 14,5/23, 1 NS 7/16<br />

� Cilindro <strong>de</strong> vidrio con aislamiento (sin asbesto) como<br />

cubierta <strong>de</strong> ebullición<br />

� Tapones <strong>de</strong> vidrio 14,5/23 sobre los tubos laterales para<br />

introducir la sustancia


3 Montage expérimental<br />

• Insérer la partie inférieure du tube à distiller � dans le cylindre<br />

en verre avec matériau isolant � qui sert d’enveloppe d’ébullition<br />

à température homogène.<br />

• Placer l’enveloppe d’ébullition sur une grille fixée à un support.<br />

• Fixer le ballon bouilleur � au support à l’ai<strong>de</strong> d’une noix double<br />

et d’une noix universelle.<br />

• Pourvoir le réfrigérant intérieur � d’une tubulure d’arrivée et<br />

d’évacuation <strong>de</strong> l’eau; il est possible d’utiliser un tube absorbeur<br />

à boule pour éviter toute humidité <strong>de</strong> l’air �.<br />

• Avec un bouchon en verre �, fermer l’autre branche latérale<br />

prévue pour l’insertion <strong>de</strong> la substance.<br />

• Pour finir, mettre le thermomètre <strong>de</strong> Beckmann � dans le<br />

rodage supérieur du tube à distiller (réglage du thermomètre<br />

<strong>de</strong> Beckmann voir ci-<strong>de</strong>ssous).<br />

• Le chauffage du dispositif est assuré par un brûleur à gaz ou<br />

un brûleur électrique<br />

4 Détermination <strong>de</strong> la masse molaire<br />

Remarque:<br />

La substance à dissoudre ne doit pas <strong>de</strong>venir volatile au moment<br />

où le solvant s’évapore!<br />

• Se servir d’une pipette pour doser environ 20 ml <strong>de</strong> solvant<br />

que l’on versera ensuite dans la branche latérale �.<br />

Immédiatement fermer la branche avec le bouchon.<br />

• Régler l’alimentation en eau <strong>de</strong> refroidissement pour le<br />

réfrigérant intérieur �.<br />

• Allumer le brûleur et chauffer uniformément le cylindre en<br />

verre �<br />

(Le solvant qui se con<strong>de</strong>nse au niveau du réfrigérant intérieur<br />

ne doit pas refluer goutte à goutte mais continuellement<br />

pour qu’il soit possible d’obtenir une ébullition constante.<br />

Il se peut que ce processus soit perturbé par une baisse <strong>de</strong><br />

la pression du gaz ou encore par une isolation insuffisante<br />

du tube à distiller contre les courants d’air. Il faudra éventuellement<br />

ajouter une petite plaque en mica sur le cylindre en<br />

verre � pour éviter les courants d’air.)<br />

• Au bout <strong>de</strong> maximum 15 minutes, le thermomètre <strong>de</strong> Beckmann<br />

<strong>de</strong>vrait afficher une température constante.<br />

(Avant chaque relevé <strong>de</strong> la valeur, annuler l’inertie <strong>de</strong> la<br />

colonne <strong>de</strong> mercure en tapant pru<strong>de</strong>mment sur le thermomètre<br />

avec les doigts ou avec une baguette en verre recouverte <strong>de</strong><br />

caoutchouc. La température ne peut être jugée constante<br />

que lorsque la colonne <strong>de</strong> mercure s’immobilise plus <strong>de</strong> 3 ou<br />

4 minutes sur exactement 0,02 K, c.-à-d. reste constante).<br />

• Relever la valeur déterminée pour le solvant pur.<br />

• Former un comprimer en pressant 1 g <strong>de</strong> substance, le peser<br />

sur la balance d’analyse et l’insérer dans la tubulure <strong>de</strong> remplissage<br />

�. Le comprimé doit être projeté loin dans le tube à<br />

distiller et ne doit pas rester dans la branche latérale.<br />

• Déterminer maintenant la température d’ébullition <strong>de</strong> la solution<br />

comme décrit précé<strong>de</strong>mment.<br />

• A l’appui <strong>de</strong> l’exemple (voir ci-après), calculer la hausse <strong>de</strong><br />

la température d’ébullition et la masse molaire.<br />

5 Réglage du thermomètre <strong>de</strong> Beckmann<br />

Les thermomètres <strong>de</strong> Beckmann sont utilisés pour une plage<br />

<strong>de</strong> mesure allant <strong>de</strong> -30 à +120 °C bien que l’échelle principale<br />

graduée en 1/100 ne s’éten<strong>de</strong> que sur 6 <strong>de</strong>grés.<br />

Le capillaire auxiliaire se raccor<strong>de</strong> en haut à l’échelle principale<br />

et va jusqu’à env. 160 °C.<br />

La plage <strong>de</strong> travail voulue est grossièrement réglée sur la<br />

graduation auxiliaire sous l’action du froid ou <strong>de</strong> la chaleur et il<br />

faudra alors débloquer la colonne <strong>de</strong> mercure. Il suffit pour cela<br />

<strong>de</strong> s’emparer du thermomètre en son milieu, <strong>de</strong> le tenir verticalement<br />

dans la main droite et <strong>de</strong> le frapper rapi<strong>de</strong>ment contre la<br />

main gauche pour que le mercure se libère et <strong>de</strong>scen<strong>de</strong><br />

jusqu’au niveau <strong>de</strong> l’ouverture étroite du capillaire<br />

2<br />

3 Arreglo experimental<br />

• Introducir la parte inferior <strong>de</strong>l tubo <strong>de</strong> ebullición � en el cilindro<br />

<strong>de</strong> vidrio con material aislante � que sirve como cubierta <strong>de</strong><br />

ebullición contra el aire y que garantiza un calentamiento uniforme.<br />

• Colocar la cubierta <strong>de</strong> ebullición sobre una rejilla <strong>de</strong> alambre,<br />

la cual a su vez se fija a una varilla <strong>de</strong> soporte.<br />

• Fijar a la varilla <strong>de</strong> soporte el recipiente <strong>de</strong> ebullición � con<br />

una mordaza doble y con pinzas universales.<br />

• Proveer al refrigerador interior ó con entrada y salida <strong>de</strong><br />

agua, para evitar la humedad <strong>de</strong>l aire se pue<strong>de</strong> colocar un<br />

tubo <strong>de</strong> cloruro <strong>de</strong> calcio �.<br />

• Cerrar el otro tubo lateral con un tapón <strong>de</strong> vidrio �, éste sirve<br />

para introducir la sustancia.<br />

• Finalmente se <strong>de</strong>be colocar el termómetro <strong>de</strong> Beckmann �<br />

en la boca esmerilada superior <strong>de</strong>l tubo <strong>de</strong> ebullición<br />

(Ver abajo el ajuste <strong>de</strong>l termómetro <strong>de</strong> Beckmann).<br />

• El calentamiento se efectúa mediante quemador <strong>de</strong> gas o<br />

eléctrico<br />

4 Realización <strong>de</strong> la <strong>de</strong>terminación<br />

Nota:<br />

¡La sustancia a disolver no se <strong>de</strong>be volatilizar con los vapores<br />

<strong>de</strong>l solvente!<br />

• Medir exactamente con la pipeta 20 ml <strong>de</strong> solvente e introducirlos<br />

en el tubo lateral �. Tapar inmediatamente los<br />

tubos laterales <strong>de</strong> llenado con el tapón.<br />

• Abrir la llave <strong>de</strong>l agua para el refrigerador interior �.<br />

• Encen<strong>de</strong>r el quemador y calentar uniformemente el cilindro<br />

<strong>de</strong> vidrio �.<br />

(El solvente con<strong>de</strong>nsado en el refrigerador interior no <strong>de</strong>be<br />

gotear, sino que <strong>de</strong>be fluir continuamente, para obtener así<br />

una ebullición constante. Se pue<strong>de</strong>n presentar interferencias<br />

<strong>de</strong>bidas a caídas <strong>de</strong> presión <strong>de</strong>l gas o por un aislamiento <strong>de</strong>ficiente<br />

<strong>de</strong>l tubo <strong>de</strong> ebullición contra corrientes <strong>de</strong> aire. Eventualmente<br />

se <strong>de</strong>berá colocar una placa <strong>de</strong> mica pequeña sobre el<br />

cilindro <strong>de</strong> vidrio � para evitar corrientes <strong>de</strong> aire).<br />

• Después <strong>de</strong> un máximo <strong>de</strong> 15 minutos, el termómetro <strong>de</strong><br />

Beckmann <strong>de</strong>berá indicar una temperatura constante.<br />

(Para vencer la inercia <strong>de</strong> la columna <strong>de</strong> mercurio, antes <strong>de</strong><br />

cada lectura se <strong>de</strong>be golpear el termómetro cuidadosamente<br />

con los <strong>de</strong>dos, o con una varilla <strong>de</strong> vidrio recubierta <strong>de</strong> una<br />

manguera <strong>de</strong> goma. La temperatura se consi<strong>de</strong>ra constante<br />

cuando la columna <strong>de</strong> mercurio no varía más <strong>de</strong> 0,02 K duante<br />

unos 3 a 4 minutos, es <strong>de</strong>cir cuando ésta no se mueve.)<br />

• Se <strong>de</strong>be anotar el valor para el solvente puro.<br />

• Se comprime aprox. 1 g <strong>de</strong> sustancia hasta formar una pastilla,<br />

se pesa en la balanza analítica y luego se introduce por el<br />

tubo <strong>de</strong> llenado. �<br />

La pastilla se <strong>de</strong>be arrojar en el tubo <strong>de</strong> ebullición, y no <strong>de</strong>be<br />

quedar en el tubo lateral.<br />

• El punto <strong>de</strong> ebullición <strong>de</strong> la solución se <strong>de</strong>termina <strong>de</strong> la forma<br />

explicada anteriormente.<br />

• El aumento <strong>de</strong>l punto <strong>de</strong> ebullición y la masa molar se calculan<br />

como en el ejemplo (ver más a<strong>de</strong>lante).<br />

5 Ajuste <strong>de</strong>l termómetro Beckmann<br />

Los termómetros <strong>de</strong> Beckmann se emplean para medición <strong>de</strong><br />

temperaturas <strong>de</strong> -30 hasta +120 °C. La escala principal compren<strong>de</strong><br />

sólo unos 6 grados divididos en 1/100.<br />

El capilar auxiliar se une por arriba a la escala principal y<br />

alcanza hasta unos 160 °C.<br />

Mediante calentamiento y enfriamiento se efectúa el ajuste<br />

grueso <strong>de</strong>l rango <strong>de</strong> medición <strong>de</strong>seado en la escala auxiliar,<br />

y luego se golpea y se separa el mercurio. Para ello, con la<br />

mano <strong>de</strong>recha se sostiene el termómetro por la mitad en posición<br />

vertical, y se golpea rápidamente, a la altura <strong>de</strong> la escala<br />

auxiliar, contra la mano izquierda abierta. De esta manera se<br />

produce la separación <strong>de</strong>l mercurio hasta el punto don<strong>de</strong> comienza<br />

la estrecha abertura capilar.


Si le thermomètre doit par ex. être utilisé dans une plage <strong>de</strong><br />

mesure comprise entre +50 et +55 °C, on débloque alors la<br />

graduation auxiliaire à 56 °C pour ensuite déterminer les valeurs<br />

précises avec l’échelle principale.<br />

Si le réglage n’a pas réussi, il faut alors d’abord faire en sorte<br />

que le mercure du tube capillaire rejoigne à nouveau celui du<br />

réservoir. Il faut pour cela transférer une quantité <strong>de</strong> mercure<br />

suffisante du capillaire au réservoir ceci étant réalisable sous<br />

l’action <strong>de</strong> la chaleur ou en retournant le tube et en le secouant<br />

légèrement. Une brève secousse suffit à libérer le reste <strong>de</strong> mercure<br />

du réservoir pour qu’il joigne celui qui est déjà transvasé; il<br />

faut alors remettre le thermomètre en position verticale. Après<br />

s’être assuré que la colonne <strong>de</strong> mercure soit bien intact, il est<br />

alors possible <strong>de</strong> procé<strong>de</strong>r à un nouveau réglage.<br />

6 Bases fondamentales théoriques<br />

Si l’on dilue une substance non volatile dans un solvant, on observe<br />

alors une réduction <strong>de</strong> la pression <strong>de</strong> la vapeur. Selon la<br />

loi <strong>de</strong> RAOULT, l’abaissement <strong>de</strong> la pression <strong>de</strong> vapeur équivaut<br />

à la fraction <strong>de</strong> mole <strong>de</strong> la substance dissoute X2:<br />

p 0 − p<br />

p 0<br />

= n2<br />

= x2<br />

n1 + n2<br />

p 0 = pression <strong>de</strong> vapeur du solvant pur<br />

p = pression <strong>de</strong> vapeur <strong>de</strong> la solution<br />

n1 = nombre <strong>de</strong> moles du solvant<br />

n2 = nombre <strong>de</strong> moles <strong>de</strong> la substance dissoute<br />

La loi <strong>de</strong> RAOULT peut alors être appliquée pour la détermination<br />

du poids moléculaire <strong>de</strong> la substance dissoute à partir <strong>de</strong><br />

l’abaissement mesuré <strong>de</strong> la pression <strong>de</strong> vapeur.<br />

En cas <strong>de</strong> solutions suffisamment diluées, le nombre <strong>de</strong> moles<br />

<strong>de</strong> la substance dissoute indiqué dans le dénominateur <strong>de</strong> la<br />

fraction <strong>de</strong> mole X2 peut être négligé par rapport au nombre <strong>de</strong><br />

moles du solvant. La loi <strong>de</strong> RAOULT prend alors sa forme la<br />

plus simple<br />

p 0 − p<br />

p 0<br />

= n2 g2 M1 M1<br />

= ⋅ = c ⋅<br />

n1 M2 g1 1000 ⋅ ρ<br />

avec g2 le nombre <strong>de</strong> grammes <strong>de</strong> substance dissoute dans<br />

1 litre <strong>de</strong> solution <strong>de</strong> poids moléculaire M2, g1 le nombre <strong>de</strong><br />

grammes du solvant <strong>de</strong> poids moléculaire M1, également dans<br />

1 litre <strong>de</strong> solution.<br />

g2<br />

M2<br />

= c<br />

Le rapport exprime la molarité <strong>de</strong> la solution:<br />

Si ρ est le poids spécifique du solvant, la valeur 1000 ⋅ ρ correspond<br />

alors au poids g1.<br />

7 Elévation du point d’ébullition<br />

L’élévation du point d’ébullition <strong>de</strong> la solution étudiée comparée<br />

à celle du solvant pur est directement proportionnelle à l’abaissement<br />

<strong>de</strong> la pression <strong>de</strong> vapeur <strong>de</strong>s solutions <strong>de</strong> substances<br />

non volatiles.<br />

3<br />

Si, por ejemplo, se <strong>de</strong>be emplear el termómetro en un rango<br />

entre +50 y +55 °C, se golpea la escala auxiliar separando el<br />

mercurio en 56 °C, y en la escala principal se leen los valores<br />

exactos.<br />

Si no se ha logrado el ajuste, se <strong>de</strong>be unir <strong>de</strong> nuevo el mercurio<br />

en el capilar con el <strong>de</strong>l <strong>de</strong>pósito <strong>de</strong> reserva. Para ello se <strong>de</strong>be<br />

llevar una cantidad suficiente <strong>de</strong> mercurio <strong>de</strong>s<strong>de</strong> el tubo capilar<br />

hasta el <strong>de</strong>pósito <strong>de</strong> reserva, lo que se pue<strong>de</strong> conseguir por<br />

calentamiento, o invirtiendo y agitando suavemente el termómetro.<br />

El mercurio <strong>de</strong>l <strong>de</strong>pósito <strong>de</strong> reserva y el que llega a él se<br />

unen <strong>de</strong> un golpe, y luego se coloca el termómetro nuevamente<br />

en posición vertical. Si se está seguro <strong>de</strong> que el capilar <strong>de</strong> mercurio<br />

está completo, se pue<strong>de</strong> comenzar <strong>de</strong> nuevo con el ajuste.<br />

6 Fundamentos teóricos<br />

Si se disuelve una sustancia no volátil en un solvente, se observará<br />

una disminución <strong>de</strong> la presión <strong>de</strong> vapor. De acuerdo con la<br />

ley <strong>de</strong> RAOULT, el <strong>de</strong>scenso relativo <strong>de</strong> la presión <strong>de</strong> vapor es<br />

igual a la fracción molar <strong>de</strong> la sustancia disuelta X2:<br />

p 0 − p<br />

p 0<br />

= n2<br />

= x2<br />

n1 + n2<br />

p 0 = Presión <strong>de</strong> vapor <strong>de</strong>l solvente puro<br />

p = Presión <strong>de</strong> vapor <strong>de</strong> la solución<br />

n1 = Moles <strong>de</strong> solvente<br />

n2 = Moles <strong>de</strong> material disuelto<br />

Por tanto, la ley <strong>de</strong> RAOULT se pue<strong>de</strong> emplear para <strong>de</strong>terminar<br />

el peso molecular <strong>de</strong> la sustancia disuelta, a partir <strong>de</strong> la medición<br />

<strong>de</strong>l <strong>de</strong>scenso <strong>de</strong> la presión <strong>de</strong> vapor <strong>de</strong> la solución.<br />

Para soluciones suficientemente diluidas, en la fracción molar<br />

<strong>de</strong> la sustancia disuelta X2, se pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>spreciar el número <strong>de</strong><br />

moles <strong>de</strong>l soluto con respecto al número <strong>de</strong> moles <strong>de</strong>l solvente.<br />

De este modo la ley <strong>de</strong> RAOULT se simplifica:<br />

p 0 − p<br />

p 0<br />

= n2 g2 M1 M1<br />

= ⋅ = c ⋅<br />

n1 M2 g1 1000 ⋅ ρ<br />

en don<strong>de</strong> g2 son los gramos <strong>de</strong> sustancia disuelta en 1 litro, con<br />

un peso molecular M2, g1 los gramos <strong>de</strong> solvente con un peso<br />

molecular M1, igualmente en 1 litro <strong>de</strong> solución.<br />

g2<br />

M2<br />

= c<br />

La relación expresa la molaridad <strong>de</strong> la solución:<br />

Si ρ es el peso específico <strong>de</strong>l solvente, entonces el valor<br />

1000 ⋅ ρ correspon<strong>de</strong> al peso g1.<br />

7 Elevación <strong>de</strong>l punto <strong>de</strong> ebullición<br />

Existe una relación directa entre la disminución <strong>de</strong> la presión<br />

<strong>de</strong> vapor <strong>de</strong> soluciones <strong>de</strong> materiales no volátiles y el aumento<br />

<strong>de</strong>l punto <strong>de</strong> ebullición <strong>de</strong> la misma comparado con el <strong>de</strong>l solvente<br />

puro.


Le diagramme (Fig. 2) montre l’influence <strong>de</strong> la température sur<br />

la pression <strong>de</strong> vapeur <strong>de</strong> la solution (p) et du solvant pur (p 0 ).<br />

La valeur <strong>de</strong> la pression <strong>de</strong> vapeur <strong>de</strong> la solution (point C) à une<br />

température Ts 0 est plus faible que celle <strong>de</strong> la pression <strong>de</strong> vapeur<br />

du solvant pur (point A) qui équivaut à la pression d’une<br />

atmosphère. Afin <strong>de</strong> porter la solution à ébullition, c.-à-d. d’amener<br />

sa pression <strong>de</strong> vapeur à celle d’une atmosphère (point<br />

B), il faut augmenter la température <strong>de</strong> la valeur ΔTs que l’on<br />

caractérise d’élévation du point d’ébullition.<br />

Cette élévation du point d’ébullition est proportionnelle à la concentration<br />

<strong>de</strong> la substance dissoute:<br />

ΔTs = KE ⋅ c<br />

La constante <strong>de</strong> proportionnalité KE porte le nom <strong>de</strong> constante<br />

ébullioscopique.<br />

Une dérivation approximative <strong>de</strong> cette relation pour solutions<br />

diluées découle <strong>de</strong> la loi <strong>de</strong> RAOULT et <strong>de</strong> l’équation <strong>de</strong><br />

CLAUSIUS-CLAPEYRON par la valeur<br />

dp<br />

dT = p0Ls R ⋅ Ts 02<br />

Ls = chaleur molaire d’évaporation<br />

La pente <strong>de</strong> la courbe <strong>de</strong> la pression <strong>de</strong> vapeur <strong>de</strong> la solution a<br />

la même valeur à la température Ts 0 étant donné que les <strong>de</strong>ux<br />

courbes <strong>de</strong> pression <strong>de</strong> vapeur sont quasiment parallèles.<br />

Pour un plus petit intervalle <strong>de</strong> température ΔT, la tangente <strong>de</strong><br />

la courbe au point B coïnci<strong>de</strong> avec le tracé <strong>de</strong> la courbe BC, si<br />

bien que sa pente correspond simultanément à la valeur<br />

ΔP<br />

ΔT .<br />

On peut donc écrire:<br />

ΔP<br />

Δ p 0 = p0 − p<br />

p 0<br />

= Ls<br />

RTs 02 ⋅ ΔTs<br />

On a l’équation suivante pour <strong>de</strong>s solutions diluées selon la loi<br />

<strong>de</strong> RAOULT:<br />

p 0 − p<br />

p0<br />

= c ⋅ M1<br />

1000 ⋅ ρ<br />

Il s’en suit la relation ci-après pour l’élévation du point d’ébullition:<br />

ΔTs = RTs02 ⋅ M1<br />

⋅ c<br />

1000 ⋅ ρ ⋅ Ls<br />

4<br />

Fig.2<br />

Curvas <strong>de</strong> presión <strong>de</strong> vapor <strong>de</strong> una solución (p) y <strong>de</strong>l solvente<br />

puro (p 0 )<br />

El diagrama (fig. 2) muestra cómo <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>n <strong>de</strong> la temperatura<br />

las presiones <strong>de</strong> vapor <strong>de</strong> la solución (p) y <strong>de</strong>l solvente puro<br />

(p 0 ). La presión <strong>de</strong> vapor <strong>de</strong> la solución (punto C) presenta a la<br />

temperatura Ts 0 un menor valor que la presión <strong>de</strong> vapor <strong>de</strong>l<br />

solvente puro (punto A), y es igual a una atmósfera.<br />

Para hacer que la solución ebulla, es <strong>de</strong>cir, para que su presión<br />

<strong>de</strong> vapor sea igual a una atmósfera (punto B), se <strong>de</strong>be elevar la<br />

temperatura <strong>de</strong> la solución en un valor ΔTs, que se <strong>de</strong>signa<br />

como incremento <strong>de</strong>l punto <strong>de</strong> ebullición, y el cual es proporcional<br />

a la concentración <strong>de</strong> la sustancia disuelta:<br />

ΔTs = KE ⋅ c<br />

La constante <strong>de</strong> proporcionalidad KE se <strong>de</strong>nomina constante<br />

ebulloscópica.<br />

Una <strong>de</strong>rivada aproximada para esta relación en el caso <strong>de</strong> soluciones<br />

diluidas, se <strong>de</strong>duce a partir <strong>de</strong> la ley <strong>de</strong> RAOULT y <strong>de</strong><br />

la ecuación <strong>de</strong> CLAUSIUS-CLAPEYRON mediante el valor<br />

dp<br />

dT = p0Ls R ⋅ Ts 02<br />

Ls = calor molar <strong>de</strong> vaporización<br />

La pendiente <strong>de</strong> la curva <strong>de</strong> presión <strong>de</strong> vapor <strong>de</strong> la solución a la<br />

temperatura Ts 0 tiene el mismo valor, ya que ambas curvas son<br />

casi paralelas.<br />

Para un intervalo menor <strong>de</strong> temperatura ΔT la tangente <strong>de</strong> la<br />

curva en el punto B coinci<strong>de</strong> con la curva, <strong>de</strong> tal modo que las<br />

pendientes correspon<strong>de</strong>n simultáneamente al valor<br />

ΔP<br />

ΔT .<br />

Por lo tanto, se pue<strong>de</strong> escribir:<br />

ΔP<br />

Δ p 0 = p0 − p<br />

p 0<br />

= Ls<br />

RTs 02 ⋅ ΔTs<br />

De acuerdo con la ley <strong>de</strong> RAOULT, para soluciones diluidas es<br />

válido:<br />

p 0 − p<br />

p0<br />

= c ⋅ M1<br />

1000 ⋅ ρ<br />

De don<strong>de</strong>, para el aumento <strong>de</strong>l punto <strong>de</strong> ebullición se <strong>de</strong>duce<br />

la relación:<br />

ΔTs =<br />

02<br />

RTs ⋅ M1<br />

⋅ c<br />

1000 ⋅ ρ ⋅ Ls


Elle montre que la constante ébullioscopique est déterminée<br />

par le point d’ébullition Ts 0 , le poids moléculaire M1 et la chaleur<br />

molaire d’évaporation Ls du solvant:<br />

KE =<br />

02<br />

RTs ⋅ M1<br />

1000 ⋅ ρ ⋅ Ls<br />

Si la concentration est définie par la molarité, le poids spécifique<br />

au dénominateur peut être négligé.<br />

Exemple:<br />

Avec <strong>de</strong>s solutions aqueuses, pour lesquelles Ts 0 - 373,2 K et<br />

Ls<br />

= 2262,2<br />

M1<br />

J ⁄g, la constante ébullioscopique prend alors la valeur<br />

8,312 ⋅ (373,2)2<br />

KE = = 0,512 °C<br />

1000 ⋅ 2262,2<br />

Cette valeur indique l’élévation du point d’ébullition <strong>de</strong> solutions<br />

aqueuses <strong>de</strong> molarité 1.<br />

Le tableau 1 récapitule les valeurs <strong>de</strong> la constante ébullioscopique<br />

KE <strong>de</strong> quelques liqui<strong>de</strong>s.<br />

Liqui<strong>de</strong>s KE Point d’ébullition<br />

Eau<br />

Méthanol<br />

Ethanol<br />

Acétone<br />

Benzène<br />

Anhydri<strong>de</strong> acétique<br />

Chloroforme<br />

Trichloréthylène<br />

Nitrobenzène<br />

Aci<strong>de</strong> acétique glacial<br />

Acétate d’éthyle<br />

Ether diéthylique<br />

0,513<br />

0,83<br />

1,20<br />

1,72<br />

2,57<br />

3,53<br />

3,85<br />

4,43<br />

5,27<br />

3,08<br />

2,68<br />

2,16<br />

100<br />

64,7<br />

78,3<br />

56<br />

80,2<br />

139,6<br />

61,2<br />

87<br />

210,9<br />

118,1<br />

78<br />

34<br />

Tab. 1 Constantes ébullioscopiques <strong>de</strong> quelques liqui<strong>de</strong>s<br />

Comme l’élévation du point d’ébullition est proportionnelle à la<br />

molarité, donc aussi à la fraction <strong>de</strong> molarité, elle permet, si on<br />

la mesure, <strong>de</strong> déterminer le poids moléculaire <strong>de</strong> la substance<br />

dissoute.<br />

Si g grammes <strong>de</strong> la substance dont le poids moléculaire N est à<br />

déterminer sont dissouts dans 1000 g <strong>de</strong> solvant, ce poids moléculaire<br />

est alors déterminé par la relation<br />

M = KE ⋅ g<br />

.<br />

ΔTs<br />

Si l’on ne se rapporte pas à 1000 g <strong>de</strong> solvant, l’exemple <strong>de</strong><br />

calcul ci-après sera applicable:<br />

1,2 g <strong>de</strong> diméthylaniline, dissout dans 30 g <strong>de</strong> benzène, entraîne<br />

une élévation du point d’ébullition ΔTs = 0,85 °.<br />

Quelle est la valeur du poids moléculaire <strong>de</strong> la diméthylaniline?<br />

M = KE ⋅<br />

g ⋅ 1000<br />

L ⋅ Δ Ts<br />

= 2,57<br />

1,2 ⋅ 1000<br />

30 ⋅0,85<br />

M = poids moléculaire<br />

g = quantité <strong>de</strong> substance pesée en g<br />

L = quantité <strong>de</strong> solvant en g<br />

KE = constante ébullioscopique du solvant<br />

ΔTs= élévation du point d’ébullition<br />

= 121<br />

5<br />

Ella muestra que la constante ebulloscópica es <strong>de</strong>terminada<br />

por el punto <strong>de</strong> ebullición Ts 0 , el peso molecular M1 y el calor<br />

molar <strong>de</strong> vaporización <strong>de</strong>l solvente Ls:<br />

KE =<br />

02<br />

RTs ⋅ M1<br />

1000 ⋅ ρ ⋅ Ls<br />

Si la concentración se expresa como molaridad, el peso específico<br />

<strong>de</strong>saparece <strong>de</strong>l <strong>de</strong>nominador.<br />

Ejemplo:<br />

En soluciones acuosas, para las cuales Ts 0 - 373,2 K y<br />

Ls<br />

= 2262,2 J ⁄g, la constante ebulloscópica es<br />

M1<br />

KE =<br />

8,312 ⋅ (373,2)2<br />

1000 ⋅ 2262,2<br />

= 0,512 °C<br />

Este valor indica el incremento <strong>de</strong>l punto <strong>de</strong> ebullición <strong>de</strong> soluciones<br />

acuosas con molaridad igual a 1.<br />

En la tabla 1 se indican los valores <strong>de</strong> la constante ebulloscópica<br />

KE para algunos líquidos.<br />

Líquidos KE punto <strong>de</strong> ebullición<br />

Agua<br />

Metanol<br />

Etanol<br />

Acetona<br />

Benzol<br />

Anhídrido acético<br />

Cloroformo<br />

Tricloroetileno<br />

Nitrobenzol<br />

Acido acético glacial<br />

Acetato <strong>de</strong> etilo<br />

Eter <strong>de</strong> dietilo<br />

0,513<br />

0,83<br />

1,20<br />

1,72<br />

2,57<br />

3,53<br />

3,85<br />

4,43<br />

5,27<br />

3,08<br />

2,68<br />

2,16<br />

100<br />

64,7<br />

78,3<br />

56<br />

80,2<br />

139,6<br />

61,2<br />

87<br />

210,9<br />

118,1<br />

78<br />

34<br />

Tab. 1 Constante ebulloscópica <strong>de</strong> algunos líquidos<br />

Como el aumento <strong>de</strong>l punto <strong>de</strong> ebullición es proporcional a la<br />

molaridad, es <strong>de</strong>cir, a la fracción molar, mediante su medición<br />

se pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>terminar el peso molecular <strong>de</strong> la sustancia diluida.<br />

Si se disuelven g gramos <strong>de</strong> sustancia en 1000 g <strong>de</strong> solvente,<br />

el peso molecular M <strong>de</strong> la sustancia se pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>terminar con la<br />

relación:<br />

M = KE ⋅ g<br />

ΔTs<br />

Si no se tienen 1000 g <strong>de</strong> solvente, entonces se proce<strong>de</strong> como<br />

en el siguiente ejemplo:<br />

1,2 g <strong>de</strong> dimetilanilina disueltos en 30 g <strong>de</strong> benzol producen un<br />

aumento <strong>de</strong>l punto <strong>de</strong> ebullición ΔTs = 0,85 °.<br />

¿Cuál es el peso molecular <strong>de</strong> la dimetilanilina?<br />

M = KE ⋅<br />

g ⋅ 1000<br />

L ⋅ Δ Ts<br />

= 2,57<br />

1,2 ⋅ 1000<br />

30 ⋅0,85<br />

M = Peso molecular<br />

g = Peso en g <strong>de</strong> la sustancia<br />

L = Cantidad <strong>de</strong> solvente en g<br />

KE = Constante ebulloscópica <strong>de</strong>l solvente<br />

ΔTs= Aumento <strong>de</strong>l punto <strong>de</strong> ebullición<br />

= 121


Les avantages <strong>de</strong> la métho<strong>de</strong> ébullioscopique comparée à la<br />

métho<strong>de</strong> cryoscopique sont les suivants:<br />

Elle permet <strong>de</strong> procé<strong>de</strong>r à la détermination d’une substance insoluble<br />

dans un solvant précis à basse température dans la<br />

mesure où elle se dissout à la chaleur. Elle permet d’utiliser du<br />

matériel expérimental sous forme <strong>de</strong> comprimés pressés et elle<br />

évite d’avoir constamment à agiter comme c’est le cas pour la<br />

cryoscopie.<br />

La stabilité <strong>de</strong> température est en outre plus facile à obtenir que<br />

lors <strong>de</strong> déterminations cryoscopiques et la mesure <strong>de</strong> l’élévation<br />

du point d’ébullition se fait plus rapi<strong>de</strong>ment que la détermination<br />

du point <strong>de</strong> congélation.<br />

L’inconvénient est la forte influence <strong>de</strong>s variations <strong>de</strong> la pression<br />

atmosphérique sur l’ébullioscopie. En cas <strong>de</strong> longues séries d’expériences,<br />

il se peut donc que les résultats obtenus ne soit<br />

pas toujours exacts du fait <strong>de</strong> l’instabilité du temps. Pour contrôler<br />

les variations du baromètre, Il faudrait alors faire bouillir le<br />

solvant pur dans un second dispositif pendant toute la durée <strong>de</strong><br />

l’expérience, les <strong>de</strong>ux thermomètres <strong>de</strong>vant bien entendu être<br />

préalablement accordés entre eux.<br />

El método ebulloscópico tiene las siguientes ventajas frente al<br />

crioscópico:<br />

Con él se pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>terminar el peso molecular <strong>de</strong> sustancias no<br />

solubles a bajas temperaturas en un <strong>de</strong>terminado solvente. Si<br />

la sustancia se disuelve con el calor, se la pue<strong>de</strong> emplear en<br />

forma <strong>de</strong> pastilla comprimida, por último, se evita el tener que<br />

agitar constantemente como es el caso <strong>de</strong>l método crioscópico.<br />

A<strong>de</strong>más, es más fácil alcanzar la temperatura constante; igualmente<br />

la medición <strong>de</strong>l aumento <strong>de</strong> la temperatura es más rápida<br />

que la <strong>de</strong>terminación <strong>de</strong>l punto <strong>de</strong> congelación.<br />

Una <strong>de</strong>sventaja consiste en que la ebullición se ve afectada en<br />

grado consi<strong>de</strong>rable por las fluctuaciones <strong>de</strong> la presión atmosférica.<br />

En el caso <strong>de</strong> gran<strong>de</strong>s series <strong>de</strong> experimentación, ante<br />

variaciones <strong>de</strong> las condiciones atmosféricas, se pue<strong>de</strong>n presentar<br />

resultados erróneos. Por tal motivo, para controlar las fluctuaciones<br />

barométricas y mientras dure el ensayo, se <strong>de</strong>berá<br />

disponer <strong>de</strong> un segundo equipo con el solvente puro en ebullición.<br />

Por supuesto en este caso, se <strong>de</strong>berá calibrar previamente<br />

ambos termómetros.<br />

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