TRABAJO PRÁCTICO Nº 3

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1 TRABAJO PRÁCTICO Nº 3 SOLUCIONES PROPIEDADES COLIGATIVAS OBJETIVOS: Deterinar experientalente la teperatura de congelación de un solvente puro y en presencia de diferentes solutos. Utilizar la propiedad coligativa del descenso crioscópico para deterinar el peso olecular de un no-electrolito y el grado de disociación de un electrolito en agua. FUNDAMENTO TEÓRICO: Se llaan propiedades coligativas a aquellas que dependen únicaente del núero de partículas disueltas en una solución y no de la naturaleza de las especies involucradas. Todas ellas son el resultado del iso fenóeno, el efecto de las partículas de soluto sobre la presión de vapor del disolvente. Las propiedades coligativas incluyen el descenso de la presión de vapor, el ascenso del punto de ebullición, el descenso del punto de congelación y la presión osótica. El descenso del punto de congelación es proporcional a la olalidad de la solución: T k. f donde: k f descenso del punto de congelación del disolvente concentración olal de la solución constante crioscópica o constante olal de disinución del punto de congelación. Se expresa en C/olal. Coo se observa en la ecuación anterior, el significado físico de la constante crioscópica es el descenso del punto de congelación del disolvente, para disoluciones de concentración olal unitaria. Si el soluto es un electrolito, éste se disociará en dos o ás iones, auentando la olalidad de la solución y en consecuencia el descenso crioscópico. Sin ebargo, en una solución iónica las partículas de soluto no se encuentran distribuidas al azar. Cada ion positivo tiene ás iones negativos que positivos en su cercanía. De este odo, algunos iones experientan lo que se denoina asociación. Es decir, durante un breve tiepo, algunos aniones y cationes quedan en contacto, coportándose coo una sola partícula. Este fenóeno tiende a reducir la olalidad efectiva. Una edida del grado de disociación real de un electrolito en solución es el factor de van't Hoff, i. El iso se define coo el cociente entre la propiedad coligativa real y el valor que se observaría si no hubiera disociación. Para el caso del descenso crioscópico, puede plantearse lo siguiente: i real no electrolito real no electrolito 1

2 De este odo, puede deterinarse el factor de van't Hoff. A partir de la estequioetría de la disociación, puede tabién obtenerse el grado de disociación del electrolito en solución. Otra aplicación uy iportante de las propiedades coligativas es su uso para deterinar pesos oleculares de no-electrolitos. Para ello puede utilizarse la siguiente expresión para el descenso crioscópico, en la que se planteó la olalidad en térinos de la asa de soluto, la asa olar del soluto y la asa de disolvente: ST T k f donde: M. SV M ST SV descenso del punto de congelación del disolvente asa olar del soluto asa de soluto asa de disolvente. Si se conoce la constante crioscópica, las asas de soluto y de disolvente y se deterina, será posible obtener el peso olecular del soluto a partir de la ecuación anterior. El soluto deberá reunir las siguientes condiciones: no volátil, no-electrolito (porque si se disocia produce una variación en el núero de partículas), no debe forar soluciones sólidas con el solvente. En la experiencia se utilizará agua destilada coo disolvente, cuya constante crioscópica es de 1,86 ºC/olal, en presencia de distintos solutos: sacarosa (no-electrolito) y CaCl 2 (electrolito). MATERIAL: Material de vidrio y accesorios Cristalizador o vaso de precipitados Teróetro Agitadores Pie universal y pinzas Tubo de vidrio Espátula Varilla de vidrio Hielo Cronóetro Reactivos NaCl (sal de esa) Sacarosa (azúcar) CaCl 2 Agua destilada PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL, ESQUEMA DEL EQUIPO Y CÁLCULOS: A) Preparación del baño de hielo y sal (ezcla frigorífica) a) Colocar cantidad suficiente de hielo en el cristalizador o vaso de precipitados que utilizará para preparar el baño frigorífico b) Agregar sal de esa en porciones y agitar cuidadosaente con varilla de vidrio hasta asegurarse que la teperatura del baño alcance un valor de -10 C o inferior. 2

3 B) Deterinación de puntos de congelación B. 1. Deterinación del punto de congelación del solvente puro a) Pesar el tubo de vidrio vacío, en balanza granataria. b) Agregar en el tubo aproxiadaente 10 g de agua destilada y registrar la asa de solvente coo SV. c) Colocar (dentro del tubo con agua) un agitador lipio y un teróetro digital; introducir el sistea en el baño de hielo. TERMÓMETRO AGITADOR TUBO DE VIDRIO CRISTALIZADOR BAÑO DE HIELO Y SAL Figura 1. Esquea del equipo de laboratorio a utilizar d) Agitar continuaente el contenido del tubo y tabién la ezcla frigorífica. Registrar valores de teperatura cada 15 segundos, hasta por lo enos 2 inutos después de que la teperatura se estabilice; tabular los valores obtenidos. En este proceso deberá verificar que la teperatura en el interior del tubo desciende gradualente y transcurrido un cierto tiepo, se estabiliza a la vez que coienzan a aparecer cristales. Antes de la cristalización suele registrarse un descenso de teperatura por debajo del punto de congelación del disolvente puro que se denoina subenfriaiento. e) Con los valores obtenidos en el punto anterior, construir el gráfico de Teperatura vs. tiepo. Deterinar gráficaente la teperatura de congelación del solvente, a partir de la intersección entre las aproxiaciones lineales de abos traos de la curva (Figura 2). Figura 2. Curva de enfriaiento para el solvente (agua destilada) 3

4 B. 2. Deterinación del punto de congelación de una solución de un no-electrolito a) Pesar 1,7 g de sacarosa (en balanza granataria); este valor se registrará coo ST. Esperar que se funda el hielo dentro del tubo utilizado en la experiencia anterior y trasvasar la sacarosa pesada, cuidando que no quede sólido adherido a las paredes. Agitar hasta que todo el soluto se haya disuelto. b) Proceder igual que en B.1, introduciendo el tubo (con la solución, el agitador y el teróetro) en el baño de hielo. Previaente, deberá asegurarse que la teperatura de la ezcla frigorífica se encuentre por debajo de los -10 C; en caso contrario, deberá agregar nuevas cantidades de hielo y/o sal. c) Una vez en condiciones de coenzar con el registro de datos, repetir la agitación del contenido del tubo y de la ezcla frigorífica. Nuevaente, se deberá toar el valor de la teperatura cada 15 segundos, hasta por lo enos 3 inutos después de que la teperatura alcance su valor ínio (subenfriaiento). d) Con los valores obtenidos en el punto anterior, construir el gráfico de Teperatura vs. tiepo (Figura 3). En este caso deberá observar que luego de la aparición de los cristales, la teperatura continúa descendiendo lentaente, debido al auento de la concentración de la solución al separarse disolvente sólido. A partir del gráfico, deterinar la teperatura de congelación de la solución, procediendo en fora siilar a lo realizado en el punto B.1. Figura 3. Curva de enfriaiento para el solvente en presencia de soluto e) Con la teperatura de congelación del solvente puro y la de la solución calcular el correspondiente. f) A partir del valor de, calcular el peso olecular de la sacarosa. B. 3. Deterinación del punto de congelación de una solución de un electrolito a) Para deterinar la teperatura de congelación de la solución de CaCl 2 se sigue un procediiento siilar al indicado para la sacarosa. En este caso se deberá partir de una nueva asa de agua (aproxiadaente 10 g) y de 0,5 g de cloruro de calcio. Asegurarse de lipiar correctaente el tubo de vidrio antes de volver a utilizarlo en esta deterinación. b) Con la teperatura de congelación del solvente puro (deterinada en B.1) y la teperatura de congelación de la solución con el electrolito, calcular el correspondiente. c) A partir del valor de, calcular el valor del factor i de van't Hoff y el grado de disociación de la sal. 4

5 PRESENTACIÓN DEL INFORME: El infore deberá redactarse en fora ordenada y clara, incluyendo: Una carátula que contenga nobre de la asignatura, título del TP, fecha de realización, fecha de entrega del infore, autores. Los objetivos del práctico. Un breve resuen del procediiento experiental. Una sección con resultados y discusión, que deberá contener: las condiciones de trabajo, las tablas y los correspondientes gráficos de Teperatura vs. tiepo, indicando en cada gráfico la intersección para obtener el valor de T cong. Tabién incluya el cálculo de cada y los cálculos derivados para obtener el peso olecular de la sacarosa y el factor i de van t Hoff y el grado de disociación para el CaCl 2. Discuta todos los resultados obtenidos, considerando las diferencias registradas entre los resultados experientales y los valores teóricos esperados, la fora de las curvas de enfriaiento, las anoalías y dificultades encontradas, las aproxiaciones efectuadas, junto con las posibles causas y/o fuentes de error que pudieran explicarlas. Si lo considera oportuno, agregue aquí posibles propuestas de ajustes y ejoras. Las conclusiones, enunciadas en fora sintética, en función del cupliiento de los objetivos propuestos. La bibliografía utilizada. Las respuestas del cuestionario que aparece a continuación. CUESTIONARIO: 1) A partir de los resultados experientales obtenidos para la sacarosa (peso olecular) y el cloruro de calcio (factor de van t Hoff), calcular los valores que se obtendrían al deterinar las otras tres propiedades coligativas, en condiciones siilares a las utilizadas en el TP. Busque en bibliografía los datos copleentarios que pudiera requerir. 2) La coposición eleental de la sacarosa es 42 % de C, 6,4 % de H y lo restante de O. Utilice el peso olecular experiental obtenido en el TP para deterinar su fórula olecular. Repita el procediiento para deterinar la fórula olecular a partir del peso olecular teórico. Copare abas fórulas. 5