Practica 4 des Coligativas Soluciones de Electrolitos

Soluciones de Electrolitos Fuertes



Analizar el efecto que tiene la adición de cantidades de un soluto no electrolito y un electrolito fuerte sobre el abatimiento de la temperatura de fusión de un disolvente.

a.

Determinar la temperatura de congelación de disoluciones acuosas de un electrolito fuerte, a diferentes concentraciones a partir de curvas de enfriamiento.

b.

Comparar la temperatura de congelación de soluciones de electrolito fuerte (NaCl y CaCl 2) a la misma concentración.



Determinar la relación de la temperatura de congelación de soluciones de no electrolito y de un electrolito fuerte, a la misma concentración.



VARIABLES   



Temperatura. Punto de fusión (punto de congelación). Concentración (molalidad).

HIPÓTESIS El abatimiento de la temperatura de congelación de la disolución de electrolito será mayor que el de la disolución de no electrolito.



REACTIVOS  



Solución acuosa de NaCl 0.1, 0.2, 0.3 y 0.4 molal. Solución acuosa de CaCl2 0.1, 0.2, 0.3 y 0.4 molal.

MATERIALES    

3 tubos de ensayo. 1 vaso de unicel. Termómetro digital. Cronómetro.

 

   

Preparar baño de hielo (agua, sal y hielo). Agregar disoluciones problema a tubos de ensayo. Verificar temperatura inicial de la disolución. Introducir cada tubo en el baño de hielo. Anotar temperaturas cada 30 seg. Observar y anotar temperatura de cristalización.

TABLA 1

Sistema Tiempo (min) 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5

→

H2O 0.0 m  

0.1 m 24,1

Temperatura (ºC) H2O/ NaCl 0.2 m 0.3 m 20,8

21,9

0.4 m 19,5

29,2

13,4 11,1

13,9 9,7

17,7 11,7

14,6 11,8

15,2 9,6

8,7 7,0 5,6

7,3 5,2 2,2

9,2 8,9 7,7

12,0 10,0 5,8

5,5  -1,1 -0,8

4,0 3,1 1,6

1,5 0,8 0,3

6,5 5,8 5,5

4,2 0,0 -1,4

-4,6 -1,9 -1,9

-0,2

-0,1 -0,6 -0,6

4,7 4,0 3,1

-1,4 -1,4

-1,9

-0,7 -0,5 -0,5

2,6 1,9 1,7 

-0,5

1,2 0,8 0,3 0,0 -0,3 -1,1 -1,1

TABLA 2

Sistema Tiempo (min) 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0

→

0.1 m  

Temperatura (ºC) H2O/ CaCl2 0.2 m 0.3 m 20,3

28,6

0.4 m 20,4

24,8

8,3 5,7

17,5 8,4

10,6 7,0

4,9 4,0

3,1 1,4 0,9

7,9 5,2 2,8

3,5 0,5 -1,9

1,7  -0,8 -3,4

-0,3 -0,1 -0,8

1,8 1,4 1,0

-3,8 -4,2 -2,9

-3,6 -4,6 -5,2

-0,7 -0,7 -0,7

0,7 0,5 0,3

-1,7 -1,7 -1,7

-6,0 -5,9 -2,8

0,1 0,0 -0,2

-3,0 -3,4 -3,3

-0,2 -0,3 -0,4

-4,8 -2,3 -2,3

-0,5 -0,6 -0,8

-2,3

-1,2 -1,2



Disminución de la temperatura de congelación en las disoluciones:

∆ =   − ó 

Temperatura de congelación agua pura: - 0.2ºC, T NaCl/ (K) 272,65 272,05 271,75 271,25

∆T/

(K) 0,3 0,9 1,2 1,7

T CaCl2/ (K) 273,25 273,35 273,45 273,55

∆T/

(K)

0,5 1 1,5 2,1

TABLA 3 m/ (moles Kg-1)

t/ (ºC)

T/ (K)

∆T/ (K)

0

-0,2

272,95

0

0,1

-0,5

272,65

0,3

0,2

-1,1

272,05

0,9

0,3

-1,4

271,75

1,2

0,4

-1,9

271,25

1,7

t/ (ºC)

T/ (K)

∆T/ (K)

0,1

-0,7

272,45

0,5

0,2

-1,2

271,95

1

0,3

-1,7

271,45

1,5

0,4

-2,3

270,85

2,1

Agua/ NaCl

m/ (moles -1

Kg ) Agua/ CaCl2

Curva de enfriamiento del NaCl respecto a tabla 1. NaCl 35 30 25 20

   )    C    º    (   a   r 15   u    t   a   r   e   p 10   m   e    T

0.1 molal 0.2 molal 0.3 molal 0.4 molal

5 0 0

2

4

6

-5 -10

Tiempo (min)

8

10

12

Curva de enfriamiento de CaCl 2 respecto a tabla 2.



CaCl2 35 30 25 20    )    C    º    ( 15   a   r   u    t   a   r   e   p 10   m   e    T

0.1 molal 0.2 molal 0.3 molal 0.4 molal

5 0 0

2

4

6

-5 -10

Tiempo (min)

8

10

12

Temperatura vs.. Concentración del NaCl 1.8 1.6 y = 4.5x - 0.1 R² = 0.9854 1.4 1.2    )    K    (   a   r 1   u    t   a   r   e   p   m0.8   e    T

0.6 0.4 0.2 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

Concentración (m)

0.3

0.35

0.4

0.45

Temperatura vs. Concentración del CaCl2 2.5

2 y = 5.3x - 0.05 R² = 0.9979    ) 1.5    K    (   a   r   u    t   a   r   e   p   m   e    T

1

0.5

0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

Concentración (m)

0.3

0.35

0.4

0.45

Aquí la pendiente está redondeada a 2, lo cual concuerda con la definición del factor de Van’t Hoff. Temp NaCl vs.. Temp Urea 1.8 1.6

T NaCl/ (K)

T Urea/ (K)

0

0

272,65

0,3

272,05

0,1

271,75

0,4

271,25

0,7

y = 2.0667x + 0.2 R² = 0.6859

1.4 1.2    )    K    (    l 1    C   a    N   p   m0.8   e    T

0.6 0.4 0.2 0 0

0.1

0.2

0.3

0.4 Temp Urea (K)

0.5

0.6

0.7

0.8

Aquí la pendiente está redondeada a 3, lo cual vuelve a concordar con la definición del factor de Van’t Hoff. Temp CaCl2 vs. Temp Urea 2.5

2

T CaCl2/ (K) T Urea/ (K) 0

0

273,25

0,3

273,35

0,1

273,45

0,4

273,55

0,7

y = 2.6333x + 0.23 R² = 0.7682    )    K1.5    (    2    l    C   a    C   p   m   e    T

1

0.5

0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Temp Urea (K)

0.6

0.7

0.8



1. Explicar cómo varía la temperatura de congelación de las disoluciones en función de la concentración de cloruro de sodio, de acuerdo a los datos incluidos en las tablas 1 y 2. 



La concentración es inversamente proporcional a la temperatura de congelación. A mayor concentración, la disolución necesita de una menor temperatura para poder cristalizar.

2. Explicar porqué la temperatura de los sistemas objeto de estudio permanece constante en un cierto intervalo de tiempo 

De acuerdo a la curva de enfriamiento teórica, esta temperatura constante se da cuando existe un cambio de fase, en este caso, de líquido a sólido.



3. Explicar el comportamiento del gráfico de la disminución de la temperatura de congelación en función de la concentraciones de cloruro de sodio y cloruro de calcio; proponer una ecuación que los describa. 

La temperatura de congelación de la disolución es inversamente proporcional a la concentración de la disolución, y las ecuaciones son: 





Cloruro de Sodio: y = 4.5x – 0.1 Cloruro de Calcio: y = 5.3x – 0.05

4. Analizar el gráfico de DTf (NaCl) vs DTf (Urea) y DTf (CaCl2) vs DTf (Urea), proponer una ecuación que lo describa. Explicar cuál es el significado de cada uno de los términos de la ecuación. 

La T del no electrolito es proporcional a la del electrolito, solamente el T del electrolito será siempre mayor que la T del no electrolito. La pendiente es el factor de Van’t Hoff y las ecuaciones son: 



T Cloruro de Sodio vs T Urea: y = 2,0667x + 0,20 T Cloruro de Calcio vs T Urea: y = 2,6333x + 0,23



5. Comparar el factor de Van’t Hoff (i) teórico con el experimental.  

NaCl: i Teórico: 2.0667 CaCl2: i Teórico: 2.6333

i Experimental: 2 i Experimental: 3

 









Se cumplieron con los objetivos principales de la práctica. El abatimiento del punto de fusión (propiedad coligativa) será mayor en un electrolito que en un no electrolito a la misma concentración cada uno. La concentración será inversamente proporcional a la temperatura de congelación de una disolución de electrolito y de un no electrolito, mayor en éste último. El abatimiento del punto de fusión fue mayor en el CaCl2 que en el NaCl, esto se explica por el factor de Van’t Hoff. El factor de Van’t Hoff nos indica el número de iones en los cuales el compuesto se disociará. Las propiedades coligativas de las disoluciones estarán determinadas por el número de iones disociados.

     

Condensador electrolítico. Celdas, células o pilas de combustible. Cromado electrolítico. Cuerpo Humano y seres vivos. Bebidas Deportivas. Baterías eléctricas (acumuladores).





Utilizar termómetros bien calibrados o, en su defecto, calibrarlos antes de iniciar la práctica para obtener mejores resultados. Medir de manera cuantitativa y no cualitativa el volumen de disolución problema.