Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional La Plata DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUÍMICA CÁTEDRA DE FISICOQUÍMICA TRABAJO PRÁCTICO DE LABORATORIO Nº 4 Descenso crioscópico Objeto de la experiencia: Determinar el descenso del punto de congelamiento Introducción: Una solución, que puede ser sólida, líquida o gaseosa, puede ser descripta como una mezcla homogénea de dos o más sustancias que forman una sola fase (dispersión molecular). El componente que se encuentra en mayor proporción en la solución se llama solvente mientras que el restante, es decir la sustancia disuelta, se denomina soluto. Si la concentración de este último es pequeña, la solución es diluida. En la presente práctica, se considera particularmente este tipo de soluciones. Raoult, luego de muchas determinaciones experimentales, demostró que al disolver un soluto en un líquido se observa la disminución de la presión de vapor de este último. La relación cuantitativa entre dicho descenso y la composición de la solución lleva el nombre de la Ley de Raoult; esta última expresa que el descenso relativo de la presión de vapor es igual a la fracción molar del soluto en la solución: p 0 p / p = x 2 donde p o es la presión de vapor del solvente puro a una temperatura dada; p es la presión de vapor de la solución a la misma temperatura y x 2, como se mencionara, 1
la fracción molar del soluto. Tales soluciones, es decir aquéllas que cumplen exactamente con la Ley de Raoult a cualquier concentración y a todas las temperaturas, se denominan ideales. En realidad, muy pocas soluciones se comportan idealmente; sin embargo, para soluciones diluidas las desviaciones son pequeñas y pueden generalmente despreciarse. Descenso del punto de congelamiento: Una consecuencia directa del descenso de la presión de vapor del solvente en una solución es que el punto de congelación de la solución es más bajo que el del solvente puro. Aplicando la ecuación integrada de Clausius-Clapeyron, se puede demostrar que el descenso T del punto de congelación es directamente proporcional a la molalidad de la solución: T = K f m Donde Kf es la constante de descenso molal definida por: K f = R (T 0 ) 2 / 1000 l f Siendo l f el calor de fusión por gramo y T 0 el punto de congelación del solvente. Parte experimental: Se empleará el equipo de la Figura 1; aspectos en detalle del mismo se observan en la Figura 2. La Tabla I indica las características principales del aparato. Como solvente se emplearán agua destilada y tolueno bidestilado; los solutos serán 2
cloruro de sodio y caucho clorado R-10, en diferentes concentraciones, respectivamente. Las etapas son las siguientes: 1. En primer lugar se debe determinar la constante molal del descenso del punto de congelamiento; ésta se obtendrá por cálculo a partir de la ecuación correspondiente y también por medida directa del descenso del punto de congelamiento con un soluto de peso molecular conocido. Se compararán los resultados obtenidos. Nota: se debe buscar en la bibliografía los valores requeridos y proponer las sustancias de peso molecular conocido entre las siguientes: cloruro de sodio, cloruro de potasio y sulfato de sodio para análisis y caucho clorado R-20 y resina vinílica VAGH con pesos moleculares medios determinados por medidas viscosimétricas. 2. Posteriormente, se determinarán los puntos de congelamiento de las diferentes soluciones y se calcularán los T. 3. Finalmente, se graficarán los T obtenidos en función de la molalidad de la solución con el fin de obtener gráficamente el valor de la constante del descenso molal para cada solvente y compararla con las obtenidas por cálculo y por medida directa con un soluto de peso molecular conocido. Como solvente se emplearán agua destilada y tolueno bidestilado; los solutos serán cloruro de sodio y caucho clorado R-10, en diferentes concentraciones, respectivamente. 3
Figura 1 Tabla I. Características técnicas Tensión de Potencia Rango de Precisión Peso alimentación temperatura 110/240 V 220 W 0-300 C ±0,1 C 4 kg 50/60 Hz (potenciométrica) Etapas operativas: - Colocar la muestra en el interior del tubo capilar (aproximadamente 3 mm de profundidad) y éste en el equipo. - Encender el aparato y la luz. - Fijar la temperatura con el potenciómetro. 4
- Incrementar la temperatura del aceite calefaccionante rápidamente hasta el cambio visual de fase en la muestra (fusión). Leer la temperatura en el termómetro. - Ajustar la temperatura con el potenciómetro a un valor 10-15 C inferior a la lectura anterior. - Permitir al aceite de siliconas enfriar el sistema. - Ubicar una nueva muestra en un capilar y disponer el mismo en el dispositivo correspondiente. - Fijar la elevación de temperatura deseada con el programa adecuado y observar la muestra hasta alcanzar el punto de fusión final. 5
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