PROPIEDADES COLIGATIVAS “DESCENSO DEL PUNTO DE CONGELACION”

Laboratorio de Química Practica No.4 - Grupo A2

John espinosaa, Jonathan Sáncheza, Andrés Peláeza*a Departamento de Química, Universidad del Valle, Yumbo, Colombia.

*argentino901008@hotmail.com.

INTRODUCCION

La mayor parte de las propiedades de las soluciones dependen de su soluto, sin embargo, hay 4 propiedades físicas que interactúan de la misma forma para todos los solutos no volátiles, estos son la disminución de la presión de vapor [Pvap], la elevación del punto de ebullición, la disminución del punto de congelación y la presión osmótica.

Las propiedades coligativas de las soluciones solo dependerán de la cantidad de partículas disueltas. La entropía del solvente puro es menor que la de su vapor, los gases son más desordenados que los líquidos por ello al reducir la presión de vapor se necesita mayor temperatura, por lo tanto hay que hacer más trabajo para tales procesos.

PROCEDIMIENTO

Para determinar el punto de congelación del alcohol cetílico puro, inicialmente se montó un sistema como se muestra en la ilustración 1 con referencia en la guía de laboratorio de química 2.

El procedimiento se describe a continuación:

1. Pesar tubo de ensayo limpio y sin tapón

2. Agregar 5 g de alcohol cetilico y pesar nuevamente, tomara apuntes.

3. En un vaso precipitado de 250 ml colocar agua caliente para realizar un baño maría con el tubo de ensayo

4. Dejar que el agua se aproxime a una temperatura de 90 °C y colocar el tapón en la boca del tubo de ensayo. Fijar el tubo mediante una pinza y sumergir al agua caliente.

5. Cuando todo el alcohol cetilico se funda, retirar el agua caliente.

6. Tomar lecturas de tiempo y temperatura cada 30 segundos, agitando constantemente con el alambre hasta que el alcohol cetilico se solidifique 7. Pesar de la sustancia “x” 0.5 g, transferir la Sustancia al tubo de ensayo que contiene el alcohol y repetir e procedimiento

Ilustración 1. Sistema experimental

DATOS, CÁLCULOS Y RESUTADOS

La variación de temperaturas para la solución en estudio pura versus la solución con una sustancia x se muestra en la tabla 1, El punto

Tabla 1.

Determinación experimental del punto de fusión para el alcohol cetilico puro y combinado

En la ilustración 2 se observa la grafica comparativa de los datos de la tabla 1.

0 100 200 300 400 500 6000

1020304050607080

temperatura C16H33OHtemperatura sus-tancia "x"

Ilustración 2. Grafica que muestra la diferencia entre los puntos de fusión del alcohol cetilico y combinado

Tiempo (s)

Temperatura (C16H33OH)

Temperatura (C16H33OH) + Sustancia (x)

30 75 68

60 73 65

90 70 64

120 68 62

150 65 60

180 65 59

210 63 56

240 61 55

270 60 53

300 58 52

330 56 50

360 55 49

390 54 48

420 53 48

450 51 48

480 49 48

Con los datos de la tabla 1 se procede a calcular la variación en la temperatura. Para calcular ∆Tf se toman como referencia las temperaturas constantes finales del solvente puro y del solvente más el soluto.

∆T = Tsolv - Tsoln

Entonces:

∆Tf = (49– 48) ºC∆Tf= 1°C

Luego se procede a hallar la constante molal crioscopica ( Kf) de la literatura usando la siguiente fórmula:

Donde R es la constante de los gases, M es el peso molecular del solvente, T es la temperatura de fusión del solvente y ∆Hf

es el cambio en la entalpía de fusión o calor molar de fusión teórico.

Por lo tanto: K = 6,055 Kg. K/mol

Se halla la molalidad para obtener las moles del soluto para la mezcla de 5 g de solvente y 0.5 g de soluto

Molalidad:

∆Tf = Km

m =∆Tf /Kf m = (Tsolv – Tsoln ) /K

m=1K/ 6.055 Kg.K/mol.m=0.1651 mol/Kg

Se determina el peso formula de la sustancia x

Moles de soluto:

Mol soluto = (0,005 Kg) (0.1651 mol/Kg)

Mol soluto = 8.255 X10-4 mol

Peso formula:

PM = masa/moles

PM = 0,5 g / 8.255X10-4 mol

PM = 605.6935 g/mol

ANALISIS DE RESULTADOS

Comparando las dos temperaturas obtenidas, logramos observar que en la práctica se cumplieron los parámetros de las propiedades coligativas, las cuales nos dicen que si a un solvente puro se le adiciona un soluto no volátil su punto de congelación disminuye debido a que la interacción de las moléculas de ambas sustancias en la solución cambia las propiedades de la misma. Al comparar los datos de la literatura con nuestros resultados experimentales, nos damos cuenta que existe una gran diferencia, esto lo podemos atribuir a que nuestro sistema se encontraba a una presión atmosférica y una temperatura diferente, sabiendo que las de la literatura son trabajados a una atmosfera de presión y a una temperatura de 25º Celsius.

PREGUNTAS Y RESPUESTAS

1. ¿Mediante que otros métodos podría determinarse el peso formula de una sustancia, sabiendo que se comporta como un soluto no-volátil?

Hallando experimentalmente el descenso de la presión de vapor, se tiene lo siguiente:

2.

¿Qué propiedades deben tener las sustancias que se utilizan como solventes en los experimentos de descenso del punto de congelación y elevación de la temperatura de ebullición?

Cuando se va a realizar el experimento de la elevación del punto de ebullición el soluto debe ser una sustancia no-volátil y el solvente respecto a este debe ser volátil. Y cuando se trata del experimento del descenso del punto de congelación el soluto no tiene restricción por lo tanto las propiedades del solvente dependen del soluto que se escoja.

3. El descenso en el punto de fusión de una sustancia, ∆Tf se puede relacionar

con la fracción molar o la molalidad de la solución. ¿Por qué la forma usual de expresar la concentración, moles por litro, no se usa en este caso?

No se puede expresar en términos de Molaridad pues en estos experimentos donde hay cambios de temperatura el volumen de la disolución se ve afectado, es decir, la Molaridad se ve afectada por la temperatura.

4. Utilizando los datos de la tabla calcule las constantes Kf y Kc y compárelas con los valores aceptados. ¿Qué concluye?

Agua:

Kf = 1,86 Kg. K/mol

Acido Acético:

solvente

M (Kg/mol

)Tf

(˚C)Te

(˚C) ∆H˚fKj/mol) Kf Ke

Agua 0,0180 0,00100,

0 6,01 1,86 0,51Acido acético 0,6000 16,60

118,3 11,60 3,90 3,07

Alcanfor 0,1522 178,40 2,1 ----------40,0

0 5,95

Benceno 0,0781 5,450 80,2 10,60 5,12 2,53

Dioxano 0,0881 11,700101,

7 12,90 4,71 -----

Fenol 0,0941 41,30118,

8 11,40 7,27 3,04

Naftaleno 0,1283 80,60218,

0 19,00 6,98 5,80

Nitrobenceno 0,1231 5,70219,

0 11,70 7,00 5,24

Kf = 3,607 Kg. K/mol Alcanfor:

Kf = 39,97 Kg. K/mol

Benceno:

Kf = 4,750 Kg. K/mol

Dioxano:

Kf = 4,602 Kg. K/mol

Fenol:

Kf = 6,779 Kg. K/mol

Naftaleno:

Kf = 7,020 Kg. K/mol

Nitrobenceno:

Kf = 6,794 Kg. K/mol

COCLUSIONES

Las propiedades coligativas se ven afectadas por las propiedades del soluto y no del solvente en si. En este caso el punto de congelación del solvente puro desciende cuando al solvente se le adiciona el soluto, es decir, el descenso en el punto de congelación es una consecuencia directa de la disminución de la presión de vapor por parte del solvente al agregarle un soluto.

El proceso de congelación, al igual que el de fusión y el de evaporación son procesos isotérmicos. Esto debido a que el calor ganado o perdido por la sustancia es liberado en su transformación de un estado a otro.

El punto de fusión y el de congelación para una sustancia pura a una determinada presión, están a la misma temperatura.

El cambio en la presión trae como consecuencia un cambio en el punto de ebullición, congelación y fusión.

El punto de congelación de una solución tiende a liberar más energía que el de una sustancia pura por lo tanto mayor será la entropía de la solución que de la sustancia pura.

Para que el peso formula sea lo más exacto posible el ∆Tf tiene que ser medido con la mayor precisión posible ya que este es el factor de variación en el proceso.( Si la constante de fusión es grande la Tf es

proporcional a ella, esto quiere decir que será grande también).

Si trabajamos con el descenso del punto de congelación para hallar el peso formula de una sustancia determinada debemos tener en cuenta que siempre se trabajará con molalidad y no molaridad porque esta última se ve afectada por la temperatura.

Las propiedades coligativas solo se aplican para sustancias no electrolíticas de lo contrario tendría una aplicación diferente dichas propiedades.

El porcentaje de error obtenido en el cálculo de la Kf pudo ser producido por la inexactitud en la realización de las medidas de temperatura.

BIBLIOGRAFIA

1. CHANG, R.; Química 7ª ED. McGraw-Hill, Cáp.12, Págs. 479-486 2003.

2. CRC HANDBOOK OF CHEMESTRY AND PHISICS; Edición 73, 1992 – 1993 Cáp. 5, Pág.104.

3. LEVINE, Ira.; Fisicoquímica. 5ª ED. Vol.1. Editorial McGraw-Hill. México, 2004. Pág. 251-252.