PROPIEDADES COLIGATIVAS; DESCENSO DEL PUNTO DE CONGELACIÓN. Castillo Jorge(1827089). castillo.jorge @correounivalle.edu. @correounivalle.edu.co co Erazo Reyes Sandra (1831872). sandra.milena.erazo@
[email protected] correounivalle.edu.co Rodriguez Stephania (1824429). rodriguez.stephania@correounivalle.
[email protected] edu.co 10 de Marzo, 2019. Departamento de Química – Universidad del Valle
Resumen. En este experimento se permite reconocer las propiedades coligativas por medio de la dete determ rmin inac ació ión n de dell de desc scen enso so del del punt punto o de co cong ngel elac ació ión n del del ác ácid ido o ac acét étic ico o y po post ster erio iorm rmen ente te el de la so solu luci ción ón con la sust sta anci cia a descon conoci cid da, en est ste e cas caso la aceto ceton na. De esta fo form rma a se deter ermi min nó el punto de fusi sio on del aci cid do acetic tico y el de la soluci lució ón, al igu igual que el peso mo mole lecu cula larr del soluto luto de la so solu luc ción ión; Obte ten nien iendo como re resu sult lta ado experi rime men ntal 179.9 g/m /mo ol y teórico rico de 27.28 .28 g/mol, mol, co con n unos por orce cen nta taje jes s de err rro or de 209. 9.7 7%y 53% respectivamente. Palabras clave: constante crioscópica,punto de fusión, peso molecular.
Introducción.
mediante la adición de un soluto son: la osmosis, la
En la ciencia y la tecnología el uso de las
disminución de la presión del vapor, el aumento del
propiedades coligativas a desarrollado avances que
punto de ebullición y el descenso del punto de
permiten ser aplicados en áreas de la salud,
cong congel elac ació ión n [2] . Par Para a est este e inf infor orme me se es estu tudi diar ará á
industrias y la vida cotidiana en general, donde el
cómo afecta la presencia de un segundo
estudio de estas permite separar componentes de
componente en el punto de congelación de la
una disolución mediante destilación fraccionada,
solución y a partir de esto se determinará el peso
formular y crear mezclas anticongelantes, hacer
fórmula del soluto agregado mediante el método
sueros o soluciones fisiológicas aptas para los
crioscópico.
organismos sin causar desequilibrios hidrosalinos, formular soluciones con nutrientes y la
Procedimiento.
de desa sali lini niza zaci ción ón de ag agua uas s mar marin inas as [1] si sien endo do es este te
Para este laboratorio se usó ácido acético glacial
último un punto muy importante en el contexto en
puro y acetona , para determinar el peso fórmula de
que vivimos sobre la contaminaciòn global en la que
la acetona mediante el método crioscópico. Se hizo
estamos. Las propiedades coligativas son las
el montaje experimental en el que se usó un tapón
propiedades que se despliegan en las soluciones y
bihoradado que se ajustó al tubo de ensayo, en uno
que dependen únicamente de la cantidad de
de los orificios se insertó un alambre de cobre de 30
concentración del soluto mas no de la naturaleza de
cm de largo el cual sirvió de agitador, y en el otro
este, en la solución. El impacto de estas
orificio se introdujo el termómetro.
propiedades en la solución que se ven interferidas
Posteriormente se pesó el tubo de ensayo, limpio y sin tapón, después, se agregó 10 mL de muestra y
En la siguiente tabla se presentan la temperatura
se volvió a pesar, seguidamente se dispuso un
final de cada solución.
vaso de precipitados de 250 mL lleno de hielo donde se sumergió el tubo de ensayo,y se procedió a tomar la temperatura cada 3 segundos. Cuando el
Solución Temperatura
ácido acético glacial llegó a una temperatura en la
COOH CH3COOH 7,35
CH3COOH+C3H6O 5,7
(°C) (°C)
que se estabilizó se aflojo la pinza que sostiene el tubo de ensayo y se retiró del hielo. Por último, se tomó 1 mL de acetona, se pesó y se transfirió la
△T f =
7.35 − 5.7 = 1.65 °C
Tabla 1.Temp (°C) de ácido acético y ácido
sustancia al tubo de ensayo que contenía el ácido
acético+acetona y
acético. Se realizó el mismo procedimiento que el caso anterior, cuando llegó a una temperatura en el que se estabilizó se removió el tapón con el agitador y el termómetro y se limpiaron.
y consultados
Sustancia
Ácido acético
La figura 1 expone la variación del punto de
Masa (±0,01 (±0,01 g) g)
10,35
congelación de 10 mL de ácido acético junto al
con el mililitro de acetona, respecto al tiempo
△T f
En la si sigu guie ient nte e ta tabl bla a se pr pres esen enta tan n lo los s da dato tos s in inic icia iale les s
Datos Cálculos y Resultados.
punto de congelación de 10 mL de ácido acético
Ecuación 1.
Sustancia problema
0.788
Volumen (mL)
10.0
1.00
Densidad (g/mL)
1.049 1.049
0,788
Peso molecular (g/mol)
60,052 60,052
58,08 58,08
Tabla 2.Datos iniciales y consultados.
Cálculos Se determina la molalidad de la solución a partir del
△T f
hallado experimentalmente junto con la
cons consta tant nte e cr crio iosc scóp ópic ica a de dell ác ácid ido o ac acét étic ico o ha hall llad ado o en la Fig. 1. Temperatura Vs Tiempo para congelamiento. congelamiento.
literatura:
ar la densidad de la acetona: k f ácido ácido ac acéético tico = 3.90
°C * Kg mol
[3]
1 mL Acetona *
0.788 g = 1 mL
0.788 g de acetona
Se tiene que la molalidad se expresa mediante la Peso molecular:
siguiente ecuación:
△T f
m=
= k f m Ecuación 2.
[4 ]
0.788−3 g de de acetona acetona 4.38 x10 x10 moles moles de de soluto soluto
= 179.9 g/ mol
El peso fórmula teórico con el punto de congelación encontrado para la solución y la molalidad se muestra a continuación:
△T f f
k f
Ecuación 1. A través del del despeje despeje de la ecuación ecuación 2. se obtiene obtiene la molalidad:
m=
1.65 °C °C °C * Kg 3.90 mol
= 0.423
mol de de soluto soluto kg de de solvente solvente
△T f =
Ecuación 2.
Los datos del peso de la muestra se expresan en la tabla.#2 .De la tabla 2 obtenemos el peso del ácido acético glacial puro el cual es = 10.35 g
2.79
k f
=
10.9 °C °C °C * Kg 3.90 mol
= 2.79
mol kg
mol de de soluto soluto kg
* 0.01035 kg = 0.0288 moles de soluto
Ecuación 3.
m * kg solvente = moles de soluto
0.423
△T f
m * kg solvente = moles de soluto
Tenemos: 0.01035 kg de solvente
moles de moles de soluto soluto kg de de solvente solvente
m=
Mediante la ecuación 3. tenemos:
Procedemos a encontrar el peso molecular de la acetona, a partir del despeje de la ecuación 3. para hallar los moles del soluto :
m=
|5.7 − 16.6 | °C = 10.9
mol de de soluto soluto kg de de solvente solvente
Peso molecular: −3
* 0.01035 kg solvente = 4.38x 10
0.788 g 0.788 g de de acetona 0.0288 moles moles de de soluto soluto
= 27.4 g/mol
% de error:
mol de soluto
Siguiente a esto, para hallar el peso molecular usamos los gramos de soluto, estos los sacamos a partir del 1 mL de acetona que se usó, para esto tenemos que
peso f f órmula rmula obtenido obtenido− − peso peso f f órmula rmula teó teórico | | peso peso f peso f órmula rmula teó teórico | | x 100 Ecuación 4.
atmósfera es de 16.6°C
y en Cali tenemos una
presión un poco inferior a 1 atmósfera. % de error experimental:
179.9 g 179.9 g / mol − 58.08 58.08
Se piensa que estos factores intervinieron en la ob obte tenc nció ión n de dell pu punt nto o de cong congel elac ació ión n , si sien endo do as asíí es este te
x 100= 209.7 % muy inferior al teórico.
% de error teórico:
Aun así se pudo evidenciar experimentalmente experimentalmente un descenso del punto de congelación entre el ácido
27.4 − 58.08 58.08
= 53%
glacial puro y ácido acético glacial + acetona.
Discusión de resultados. Al conocer el comportamiento comportamiento de las soluciones, soluciones, se
Esto se debe principalmente a que el punto de
puede est sta able lece cerr la natura turale lez za de sus elem lementos tos,
con congelac lació ión n de una so solu luc ció ión n es la te tem mpera ratu tura ra a la
ya que de estos depende cómo cambian sus
cual se comienzan a formar los primeros cristales
prop propie ieda dade des, s, se sa sabe be qu que e la pres presen enci cia a de un so solu luto to en una solución modifica las propiedades de la
de disolvente puro en equilibrio con la solución. Dado que la temperatura de punto triple de la
solución. Los efectos que haga dicho soluto en el
solución es más baja que la del líquido puro, el
disolvente son de interés útil.
punto de congelación de la solución es más bajo que el del líquido puro.[5]
Sin
embargo, en
esta práctica
no
se
pudo
determinar el peso molecular deseado para la
En re res sumen men la co con ngela lac ción ión im imp plica lica la tr tra ansi sic ció ión n de
sustancia soluto problema, este error se le puede
un estado desordenado a un estado ordenado de
atribuir a fuentes experimentales como errores
las las part rtíc ícu ulas, las, y como es de conoci cim mie ien nto para que
humanos debido a la falta de experiencia de los analistas; Al igual que el exceso de agitación del
esto esto pa pase se el si sist stem ema a de debe be libe libera rarr en ener ergí gía a . Como Como en una disolución hay mayor desorden que en el
alambre de cobre
tomar la
disolvente , es necesario que libere más energía
temp empera ratu tura ra de con ong gela lac ció ión n para el áci cid do acétic tico
para gener era ar ord rde en que en el caso de un dis iso olv lve ente
pu puro ro in inte terf rfir irió ió pa para ra la soli solidi difi fica caci ción ón de es este te,, debi debido do al
puro ro.. Por ello llo la dis iso olu luc ció ión n tie tiene un menor punto de
cal alo or li lib bera rad do por la fric fricci ció ón del ala lam mbre re,, evi vittand ando
congelación que el disolvente. . [6]
así así que que el ác ácid ido o de desp spre rend ndie iera ra su ca calo lorr norm normal alme ment nte e
Preguntas guia:
para su debida cristalización ya que al ser agitado
1.
vigo vi goro rosa same ment nte, e, es este te al alam ambr bre e le tran transm smit ite e ener energí gía a al
dete de terrminar inarse se el pes eso o fó fórrmula ula de una una su sust stan anci cia, a,
sol olv vente puro ro,, por eso su punto de congelac lació ión n fue fue mucho más bajo que el reportado en la literatura, a
sabiendo que se comporta como un soluto no-volátil?
esto se le añade que su punto de congelación a 1
El peso fórmula se puede determinar también por
al momento
de
¿Mediante qué
otros
métodos
podría
el méto tod do del aumen mento ebullo llosc scó ópic pico, en el cual se
aprovecha el aumento en el punto de ebullición de la solución a comparación del solvente puro para
4. Utilizando los datos de la tabla 1, cal alccule las
averi verig guar la fra racc cció ión n mola molar, r, a pesar sar de est sto o se cre ree e
constantes Kf y Ke, y comparelas con los
que
valores aceptados. ¿Qué concluye?
los métodos
crioscópicos
dan
mejores
resultados que los ebulloscopicos ya que en este últi último mo se ne nece cesi sita ta much mucha a prec precis isió ión n del del term termóm ómet etro ro y
un seguimiento
de
la
presión
2. ¿Q ¿Qué ué prop propie ieda dade dess de debe ben n tene tenerr la lass su sust stan anci cias as se utilizan
experimentos
como
Crioscópica
Valor aceptado (Ácido acético)
3,90
Ebulloscópica
atmosférica
mediante el uso del barómetro.
que
Constante
solventes
en
los
de descenso del punto de
La magnitud solo depende de la naturaleza del disolvente y de la cantidad de soluto disuelta,así que la propiedad principal que debe tener el di diso solv lven ente te es la solu solubi bili lida dad d co con n dich dichos os solu soluto tos, s, pa para ra que que así así cu cuan ando do es esto tos s do dos s reac reacci cion onen en se gene genere re una una solución completamente homogénea.
3. El descenso en el punto de fusión de una
m
3,22
Valor obtenido
℃
m
No se realizó en el laboratorio. ℃
9436,74
congelación y elevación de la temperatura de ebullición?
℃
m
Se concluye al igual que en la discusión de resultados que estos datos están muy lejos de los teóricos
debido a varios errores humanos que
afectan nuestros datos, y es por esto la diferencia tan grande entre nuestra constante crioscópica experimental experimen tal y la teórica.
Conclusiones. Se observó que las soluciones se comportan
sustancia, Tf, se puede relacionar con la fracción molar o la molalidad de la solución,
dife difere rent nte e a co comp mpar arac ació ión n de cu cuan ando do es está tá el so solv lven ente te
¿por qué la forma usual de expresar la
puro. Al adicionar un segundo componente las
conc co ncen entr trac ació ión, n, mo mole less po porr li litr tro, o, no se us usaa en es este te
partículas de este interfieren en los cambios de
caso?
fase.
Aunque la molaridad (mol de solvente/ solvente/ litros de solución) es el tipo de concentración que más se usa , en estos casos no es recomendable usarla debido a que los litros es una unidad de volumen y
A
pesar
que
los
pesos
fórmula
hallados
experimental y teóricamente no coincidieron en nada con el de la acetona, se logra evidenciar el efec efecto to de dell se segu gund ndo o co comp mpon onen ente te en el de desc scen enso so de dell punt punto o de co cong ngel elac ació ión. n. Fuen Fuente tes s de ca calo lorr ex exte tern rnas as al
esta se ve afectada por la temperatura es por esto, que que es más más fact factib ible le us usar ar la mola molali lida dad d (mol (mol de so solu luto to// kg de solvente) ya que esta no es afectada por la temperatura.
sistema como la fricción de un alambre de cobre, pu pued ede e af afec ecta tarr cons consid ider erab able leme ment nte e el pu punt nto o de fu fusi sión ón experimental
Referencias [1] Plataforma
hispanoamericana:
https://www.portaleducativo.net/
[2]
Bro row wn T. Pro rop pie ied dades de la las s dis iso olu luci cio ones, En La
cien ciencia central 12a edición. pag 530
[3]
Pauli Pa uling ng,, Linus Linus:: Ge Gene neral ral Ch Chemi emistr stry y 1970 ed. Dov Dover
Publications pag 459-460
[4]
Guía de laboratorio de la Universidad del Valle;
Lac Laboratorio química II
[5]
Bro rown wn T. Pro rop pie ied dades de la las s dis iso olu luc cion iones, En
La ciencia central 9 9a edición pág 506 [6]
Bro rown wn T. Pro rop pie ied dades de la las s dis iso olu luc cion iones, En
La ciencia central 9 9a edición pág 539
