GUÍA N 2 PROPIEDADES COLIGATIVAS 2018-I. Laboratorio N 2: Propiedades Coligativas LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA - UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ

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1 GUÍA N 2 PROPIEDADES COLIGATIVAS 2018-I Laboratorio N 2: Propiedades Coligativas LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA - UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ

2 LABORATORIO N 2 I. OBJETIVOS PROPIEDADES COLIGATIVAS Reconocer las propiedades del soluto no volátil y del disolvente de una disolución. Determinar la constante ebulloscópica del agua. II. FUNDAMENTO TEÓRICO PROPIEDADES COLIGATIVAS La presencia de un soluto afecta diversas propiedades del líquido en el que está disuelto, tales como: La presión de vapor del líquido puro es mayor que la de una disolución. La temperatura a la que hierve un líquido puro es menor que la de una disolución. La temperatura a la que se congela un líquido puro es mayor que la de una disolución. Estas propiedades se conocen como coligativas, es decir que la magnitud de la modificación de la presión de vapor o de las temperaturas de ebullición o congelación depende de la cantidad de soluto disuelto. FIGURA N 1: EFECTO DE LA CANTIDAD DE SOLUTO EN LA PRESIÓN DE VAPOR DE UN LÍQUIDO PURO. LABORATORIO N 2: PROPIEDADES COLIGATIVAS PÁGINA 2

3 Presión de vapor Cuando una sustancia no electrolito y no volátil se disuelve en un líquido, la presión de vapor disminuye. La ley de Roault expresa la relación matemática: P = X P 0 Donde: P: Es la presión de vapor de la disolución. P 0 :Es la presión de vapor del disolvente puro. X: Fracción molar del disolvente en la disolución. La disminución de la presión de vapor no se utiliza ampliamente como otras propiedades coligativas, porque es difícil realizar las medidas de forma precisa. Temperatura de Ebullición La temperatura de ebullición es aquella temperatura a la cual es necesaria calentar un líquido para que la presión de vapor del mismo sea igual a la presión externa que existe sobre el líquido. Ahora bien, cuando se le agrega un soluto no electrolito a un solvente y se forma una solución, se produce una reducción en la presión de vapor en el solvente. Al aumentar la cantidad de moléculas de soluto presentes en la solución, ésta aumenta su concentración, y para romper las interacciones entre el soluto y el solvente, es necesario proporcionarle más energía y por lo tanto, mayores son los puntos de ebullición de estas. El aumento en el punto de ebullición de una solución es directamente proporcional al número de partículas de soluto disueltas en una masa fija de solvente. Por esta razón, el aumento del punto de ebullición de una solución que contiene un soluto no electrolito viene dada por la siguiente ecuación: T eb T 0 eb = k eb m Para solutos ionizados (disoluciones de electrolitos) usamos el factor de Van t Hoff: T eb T 0 eb = i k eb m LABORATORIO N 2: PROPIEDADES COLIGATIVAS PÁGINA 3

4 Donde: T eb : Temperatura de ebullición de la disolución en grados Celsius ( C). T 0 eb : Temperatura de ebullición del solvente puro en grados Celsius ( C). k eb : Constante molal de la elevación del punto de ebullición o constante ebulloscópica. m : Molalidad (número de moles de soluto / kilogramo de solvente). i: Factor de Van t Hoff. La magnitud de K eb, denominada constante molal de elevación del punto de ebullición o constante ebulloscópica, depende solo del solvente y representa el aumento del punto de ebullición cuando un mol de un soluto no electrolito no volátil se disuelve en 1000 g de solvente. Hay que tomar en cuenta que para el caso del descenso crioscópico y el aumento ebulloscópico, es necesario trabajar con la molalidad; ya que la misma se independiza de la temperatura que modificaría los volúmenes y logra la relación entre los gramos de soluto con los kilogramos de solvente. Cada solvente puro contiene su propia constante ebulloscópica en específico. Aquí se encuentra una tabla de solventes con sus constantes ebulloscópicas. Solvente K eb [ C.kg/mol] Agua 0,52 Benceno 2,53 Ciclohexano 2,79 Fenol 3,04 FACTOR DE VAN'T HOFF El factor de Van't Hoff es un parámetro que indica la cantidad de especies presentes que provienen de un soluto tras la disolución del mismo en un solvente dado. Se le denota con i. Por ejemplo: i = 1 para azúcar en agua. i = 2 para NaCl en agua (un ion cloruro y un ion sodio). i = 3 para CaCl2 en agua (dos iones cloruro y un ion calcio). i = 2 para HCl en agua (se disocia completamente). LABORATORIO N 2: PROPIEDADES COLIGATIVAS PÁGINA 4

5 III. PARTE EXPERIMENTAL a) Materiales: - 1 Bagueta. - 1 Pinza para vaso de precipitado. - 1 Probeta graduada de 50 ml. - 1 Rejilla de asbesto. - 1 Termómetro. - 2 Vasos de precipitado de 100 ml. b) Equipos: - 1 Plancha de calentamiento. c) Reactivos: - Cloruro de sodio. - Agua destilada. d) Procedimiento: Determinación del punto de ebullición del disolvente puro: - Medir en la probeta 50 ml de agua destilada la cual equivaldrá a 50 gramos, verter el agua en el vaso de precipitado y colocar este sobre la plancha de calentamiento para determinar el punto de ebullición del disolvente puro con un termómetro, una vez terminado retirar el vaso de la plancha de calentamiento con ayuda de la pinza y dejar enfriar sobre la rejilla de asbesto. Determinación de la constante ebulloscópica - Verter los 15 gramos de cloruro de sodio, contenidos en el sobre brindado por el asistente, en el vaso de precipitado. - Medir en la probeta 50 ml de agua destilada la cual equivaldrá a 50 gramos, verter el agua en el vaso de precipitado, disolver con ayuda de la bagueta, con los valores del volumen de agua y la masa del cloruro de sodio podremos calcular la concentración molal de esta disolución. - Colocar el vaso sobre la plancha de calentamiento para determinar el punto de ebullición de la disolución con un termómetro. IV. BIBLIOGRAFÍA 1. Dominguez Reboiras, M. A. (2006). Química, La Ciencia Básica (1 ed.). (T. E. Paraninfo, Ed.) Madrid, España. LABORATORIO N 2: PROPIEDADES COLIGATIVAS PÁGINA 5

6 REPORTE DE LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA PRÁCTICA N 2: PROPIEDADES COLIGATIVAS PROFESOR: FECHA: HORARIO: INTEGRANTES: Apellidos y Nombres Apellidos y Nombres I. CÁLCULOS Y RESULTADOS: Complete las tablas, responda las preguntas. TABLA 1. TEMPERATURAS DE EBULLICIÓN. Muestra T ( C) de ebullición Agua destilada Disolución salina TABLA 2. DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE EBULLOSCÓPICA Molalidad de la disolución Constante ebulloscópica Teórica Experimental % Error molalidad = número de moles del soluto(nacl) masa del disolvente (H 2 O) en Kg T eb T 0 eb = i k eb m LABORATORIO N 2: PROPIEDADES COLIGATIVAS PÁGINA 6

7 II. CONCLUSIONES III. CUESTIONARIO a. La constante molal ebulloscópica es diferente para cada disolvente. A qué se deberá este comportamiento? b. Mencionar 3 aplicaciones de la ebulloscopía en la vida cotidiana. LABORATORIO N 2: PROPIEDADES COLIGATIVAS PÁGINA 7

8 HOJA DE CÁLCULOS LABORATORIO N 2: PROPIEDADES COLIGATIVAS PÁGINA 8