PRÁCTICA 4: DETERMINACIÓN DE LA TENSIÓN SUPERFICIAL DE MEZCLAS HIDROETANÓLICAS POR EL MÉTODO DE DU NOUY

Documentos relacionados
VOLUMEN MOLAR PARCIAL DE UNA MEZCLA BINARIA

Introducción a la Física Experimental Guía de la experiencia Determinación de la tensión superficial de un. Método del anillo o de Du Nouy.

Determinación de la Masa Molar del Magnesio

QUÉ ES LA TEMPERATURA?

CINÉTICA QUÍMICA DETERMINACIÓN DEL ORDEN DE REACCIÓN Y ENERGÍA DE ACTIVACIÓN

CINÉTICA. FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN QUÍMICA

OBJETIVO Aprender a preparar disoluciones de concentración dada, ya que la mayor parte de las reacciones químicas tienen lugar en forma de disolución.

PRÁCTICA Nº 1: MEDIDA EXPERIMENTAL DE DENSIDADES

Operaciones Básicas de Transferencia de Materia Problemas Tema 6

PRÁCTICO 3: SOLUCIONES

EQUILIBRIO QUÍMICO: DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DE PRODUCTO DE SOLUBILIDAD DEL Ba(NO 3 ) 2

LABORATORIO 6. TITULO : Propiedades de los Gases

Capítulo 10. Efectos de superficie. Sistema respiratorio

Determinación de la concentración micelar crítica (cmc) y grado de disociación (α) de un tensioactivo iónico mediante medidas de conductividad

Unidad 16: Temperatura y gases ideales

FÍSICA Y QUÍMICA 3º ESO. OBJETIVOS, CONTENIDOS Y CRITERIOS DE EVALUACIÓN 1ª Evaluación: Unidad 1. La medida y el método científico.

PREPARACIÓN DE SOLUCIONES

TERMODINÁMICA y FÍSICA ESTADÍSTICA I

Física y Química de 2º de ESO Tema Alumno/a: Curso:

Práctica No 12. Determinación experimental de la Presión de vapor de un líquido puro

FÍSICA APLICADA Y FISICOQUÍMICA I. Tema 2. El Primer Principio de la Termodinámica

1.- La materia y clasificación. La materia es cualquier cosa que ocupa un espacio y tiene masas Estados: sólido, líquido, gaseoso

1 PRACTICA # 1 PROPIEDADES FISICAS DE LOS FLUIDOS

PRÁCTICA 1 HERRAMIENTAS Y OPERACIONES BÁSICAS EN EL LABORATORIO BIOANALÍTICO

LOS GASES Y LAS DISOLUCIONES. Departamento de Física y Química 3º ESO

Práctica No 9. Ley Cero de la Termodinámica y su aplicación en El establecimiento de una escala empírica de temperatura.

EQUILIBRIO ENTRE FASES

DETERMINACION DEL PM. DE LA FRUCTOSA

PRÁCTICA 6 CINÉTICA QUÍMICA DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DE VELOCIDAD DE REACCIÓN EN LA HIDRÓLISIS DEL CLORURO DE TERBUTILO

Práctica No 5. Capacidad calorífica de un sólido

A continuación se detallan cada una de las propiedades coligativas:

Objetivos: Principal: Investigar las propiedades de un gas a presión constante. Secundario: Determinar la tasa de enfriamiento de un cuerpo.

PRÁCTICA Nº 3 PROPIEDADES COLIGATIVAS: DETERMINACIÓN DE LA MASA MOLECULAR DE UN SOLUTO PROBLEMA POR CRIOSCOPIA

Titulaciones en Química Analítica. Capítulo 13 CHEM 3320 Rosamil Rey Santos, Ph.D.

EQUILIBRIO QUÍMICO. 1. Equilibrio químico. 2. La constante de equilibrio. 3. EL principio de LeChatelier. Química 2º bachillerato Equilibrio químico 1

Profesora: Teresa Esparza Araña LA CANTIDAD DE SUSTANCIA EN QUÍMICA. UNIDAD 6: Los gases ideales

Balance de masa con reacción química. Balances de masa con reacción química en reactores discontinuos y continuos.

TEMA 3: MEZCLAS, DISOLUCIONES Y SUSTANCIAS PURAS

MECANISMOS DISIPATIVOS Y SUS FUERZAS IMPULSORAS

EQUILIBRIO LÍQUIDO-VAPOR PRESIÓN DE VAPOR Y ENTALPÍA DE VAPORIZACIÓN DEL AGUA

Física y Química 1ºBachillerato Ejemplo Examen. Formulación. (1 puntos) Formula correctamente los siguientes compuestos: Ioduro de Calcio:

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA DEPARTAMENTO DE FISICOQUÍMICA GUÍA DE ESTUDIO DE TERMODINÁMICA E.T.

Determinación de entalpías de vaporización

Cálculo aproximado de la carga específica del electrón Fundamento

Profesora: Teresa Esparza Araña ASPECTOS CUANTITATIVOS DE LA QUÍMICA. UNIDAD 2: Los gases ideales

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA CATEDRA DE FISICOQUIMICA TRABAJO PRACTICO DE LABORATORIO N 2

Flujo de Fluidos: Interacción Sólido-Fluido

Práctica No 13. Determinación de la calidad de vapor

PREGUNTAS DE SELECCIÓN MÚLTIPLE CON ÚNICA RESPUESTA (TIPO 1)

ISOTERMAS, HUMEDADES DE MONOCAPA Y CALORES DE SORCIÓN DE AGUA EN GRANOS DE QUINUA Juan de Dios Alvarado

LABORATORIO DE FENÓMENOS COLECTIVOS

LA MATERIA: ESTADOS DE AGREGACIÓN

PRÁCTICA Nº 2 OPERACIONES COMUNES EN UN LABORATORIO

PROPIEDADES DE LA MATERIA. Nombre del Alumno: Profesor: Grupo:

Clasifica los siguientes sistemas materiales en elementos, compuestos o mezclas homogéneas o heterogéneas:

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE EL SALVADOR ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA. FÍSICA II PRÁCTICA 42 EXPANSIÓN VOLUMÉTRICA EN GASES. OBJETIVOS DEL APRENDIZAJE:

Química. Equilibrio ácido-base Nombre:

TRBAJO PRÁCTICO N 5: ph. Objetivo: Determinar el ph de soluciones ácidas y básicas de concentraciones diferentes.

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUÍMICA CÁTEDRA DE FISICOQUÍMICA TRABAJO PRÁCTICO DE LABORATORIO Nº 4

PRÁCTICA NÚMERO 12 DILATACIÓN VOLUMÉTRICA DE UN LÍQUIDO

Práctica Módulo de torsión

BLOQUE 1: ASPECTOS CUANTATIVOS DE LA QUÍMICA

1. MEDIDA Y MÉTODO CIENTÍFICO

Laboratorio de Física para Ingeniería

6 APENDICE. A. Curvas de Calibración

U.D. 2 LA MATERIA. Para describir un cuerpo o un sistema material, necesitamos conocer sus propiedades. Así, distinguimos entre:

Ecuaciones diferenciales de primer orden: Aplicaciones a la Ingeniería Química

PRÁCTICA 2: MEDIDORES DE FLUJO

Tema 5. Aleaciones metálicas. El sistema Fe-C.

PRÁCTICA 1: CONTROL DE CALIBRACIÓN DEL MATERIAL VOLUMÉTRICO. ELABORÓ: Silvia Citlalli Gama González. REVISÓ: Alain Queré Thorent

DENSIDAD Y PESO ESPECÍFICO

8. DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE UN SÓLIDO

10. DETERMINACIÓN DE LA TENSIÓN SUPERFICIAL DE UN LÍQUIDO

DILATACIÓN PREGUNTAS PROBLEMAS

LAS MEDICIONES FÍSICAS. Estimación y unidades

IDENTIFICACIÓN DE LAS PROPIEDADES GENERALES DE LA MATERIA

Ecuación de estado del gas ideal

PROPIEDADES COLIGATIVAS DE LAS SOLUCIONES

Masas atómicas (g/mol): O = 16; S = 32; Zn = 65,4. Sol: a) 847 L; b) 710,9 g; c) 1,01 atm.

V B. g (1) V B ) g, (2) +ρ B. =( m H. m H (3) ρ 1. ρ B. Aplicando al aire la ecuación de estado de los gases perfectos, en la forma.

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA. Laboratorio de Ingeniería Química BALANCE DE ENERGÍA EN ESTADO NO ESTACIONARIO

Respuesta: a) La fracción molar de NaCl es 0,072 b) La concentración másica volumétrica de NaCl es 0,231 g/cc

PREPARACIÓN Y CONDUCTIVIDAD DE DISOLUCIONES

So S l o u l c u i c o i n o e n s e

1. Disoluciones una disolución es cualquier mezcla homogénea disolvente soluto Medidas de composición

15/03/2010. Definición:

Fundamentos de Química. Horario de Tutorías

UNIDADES DE ESTUDIO Y SUS CONTENIDOS Unidad 1: PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS PUROS.


TUBO DE KUNDT ONDAS ESTACIONARIAS

PRACTICA 3: ESPECTROSCOPIA DE FLUORESCENCIA

EJERCICIOS DE TERMOQUÍMICA

PROCEDIMIENTO. 1. Si todavía no lo has hecho, ponte los guantes y las gafas de seguridad. Cinética química Página 2

Ley de Charles. Por qué ocurre esto?

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE QUÍMICA FARMACÉUTICA LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL Profesor: Jaime O. Pérez

Problemas disoluciones

QUÍMICA 2º BACHILLERATO

13. REACTOR CSTR. X r

5. Equilibrio químico

Transcripción:

PRÁCTICA 4: DETERMINACIÓN DE LA TENSIÓN SUPERFICIAL DE MEZCLAS HIDROETANÓLICAS POR EL MÉTODO DE DU NOUY Práctica 4: Determinación de la Tensión Superficial de Mezclas Hidroetanólicas por el Método de Du Nouy Objetivos. La práctica tiene como objeto: La determinación de la tensión superficial (γ) de mezclas binarias etanol-agua. Establecer una ecuación para la variación de γ con la concentración de etanol en disoluciones acuosas. Determinación aproximada del exceso superficial de etanol y del área media de una molécula superficial Revisión: 2016-2017 1. Introducción La energía media de las moléculas situadas en la superficie de un líquido es diferente de la energía de las moléculas situadas en el seno de la fase líquida. Para las moléculas superficiales, la resultante de las fuerzas atractivas no es nula y está dirigida perpendicularmente a la superficie hacia el interior del líquido. Experimentalmente se ha comprobado que para aumentar la superficie de un líquido es necesario realizar un trabajo que es proporcional al incremento del área superficial: dw=γda (1) El coeficiente γ es la tensión superficial del líquido, y es siempre positiva e independiente del área A. De acuerdo con la ecuación 1, la tensión superficial se puede medir como el trabajo realizado por unidad de área (J m -2 ), lo cual es equivalente a medir la fuerza por unidad de longitud (N m -1 ): γ = F l (2) En el método de Du Nouy, se utiliza un dinamómetro de torsión para medir la fuerza necesaria para separar un anillo metálico de la superficie de un líquido. La fuerza es ejercida contra la tensión superficial del líquido y actúa a lo largo de la circunferencia del anillo. En la ecuación 2, la longitud es igual al doble de la circunferencia del anillo, ya que el líquido está en contacto tanto con el interior como con el exterior del mismo: l=2 2πr. Este método requiere un factor de corrección empírico, f, para tener en cuenta la forma del líquido elevado y el grosor del anillo. Con todas estas consideraciones podemos escribir: γ = f F 4π r (3) El diámetro del anillo metálico utilizado es: 2r = 19.65 mm. Laboratorio Química Física II Grado en Química

2. Procedimiento Experimental 1. En la Figura 1 se muestra el dispositivo utilizado en el método de Du Nouy. El anillo de medida ha de estar escrupulosamente limpio. Por tanto, cogiendo el anillo siempre por la horquilla, primero límpielo con alcohol para desengrasarlo y después lávelo con agua destilada y escúrralo. Esta operación ha de realizarse con mucho cuidado, ya que la soldadura entre el anillo y la horquilla es muy frágil y puede romperse con facilidad. El anillo se cuelga del brazo izquierdo del dinamómetro de torsión mediante un hilo de seda que se ata a la horquilla del anillo. El dinamómetro se calibra (ajuste a cero) situando el indicador de la escala en la posición 0 y el peso del anillo se compensa con el botón de ajuste (situado en la parte posterior de la escala de medida) de manera que el brazo de la balanza quede en la zona blanca entre las marcas. En esta posición el brazo está nivelado. Para realizar la medida se procede de la siguiente manera. El líquido bajo investigación se vierte en la cubeta de vidrio limpia. La cubeta se sitúa sobre la plataforma móvil, la cual se eleva hasta que el anillo se sumerge en el líquido y se nivela el brazo girando el indicador de la escala hacia la derecha. Entonces, giramos muy lentamente el indicador de la escala hacia la derecha y al mismo tiempo bajamos la plataforma de forma que el brazo se mantenga continuamente nivelado (zona blanca entre las marcas). En el instante en el que el anillo se libera de la superficie líquida, se anota la lectura de la escala que corresponde a la fuerza de separación en mn. 2. Utilizando la técnica descrita en el apartado anterior, realizamos una serie de experimentos para determinar la tensión superficial de diferentes mezclas etanol-agua a temperatura ambiente. A partir de agua, se añade sucesivamente diferentes volúmenes de etanol absoluto con el fin de conseguir las mezclas que se indican en la tabla (SERIE 1). En una segunda serie de experimentos, se repite la operación pero partiendo de

Práctica 4: Determinación de la Tensión Superficial de Mezclas Hidroetanólicas por el Método de Du Nouy etanol y añadiendo agua (SERIE 2). Es conveniente repetir tres veces cada una de las medidas. 3. Mida la temperatura de las mezclas. Tabla 1. Volúmenes de etanol y agua en las series de mezclas a realizar. Serie1: 100 ml de H 2 O añadiendo x ml de etanol Serie2: 100 ml de etanol añadiendo x ml de H 2 O Medida x ml EtOH Medida x ml de H2O 1-1 - 2 +1 2 +25 3 +1 3 +25 4 +1 4 +25 5 +1 5 +25 6 +1 7 +1 8 +1 9 +1 10 +1 11 +1 12 +5 13 +5 14 +20 15 +20 16 +20 17 +20 Laboratorio Química Física II Grado en Química

3. Cuestiones previas 1. Busque en la bibliografía el valor de la tensión superficial del agua y del etanol absoluto entre 20 y 30 ºC. 2. Busque en la bibliografía el valor de la densidad de las disoluciones de agua y de etanol absoluto entre 20 y 30 ºC. Sugerencia: Puede conectar con ChemNetBase mediante conexión por VPN si lo realiza desde fuera de la UVEG. 4. Cuestiones post-laboratorio 1. Calcule el valor del factor de corrección f a partir de la tensión superficial del agua para la serie 1 y del etanol absoluto para la serie 2 a la temperatura de la disolución. Calcule la tensión superficial de las mezclas de las dos series de experiencias empleando la ecuación (3). 2. Represente γ frente a la fracción volumétrica (recuerde que los volúmenes de agua y etanol no son aditivos), y, a la fracción másica de etanol. Compare ambas gráficas. 3. Calcule la concentración molar (c 2 ) de etanol en cada una de las mezclas y represente la gráfica de γ vs c 2 y, sólo para las disoluciones más diluidas, encuentre la función γ=γ(c 2 ) que mejor ajuste los resultados obtenidos. 4. La ecuación empírica de Szyszkowsky da la tensión superficial de disoluciones acuosas diluidas de compuestos orgánicos como: o equivalentemente γ = γ 0 α ln( 1+ β c 2 ) (4) γ = γ 0 RT Γ ln( 1+ Kc 2 ) (5) donde γ 0 es la tensión superficial del agua pura, c 2 la concentración del soluto; T la temperatura, K la constante de equilibrio entre etanol en disolución y etanol adsorbido en la superficie, y Γ, es la concentración superficial de exceso máxima de EtOH en la interfase (concentración máxima de moléculas por unidad de superficie). α y β son constantes características del compuesto orgánico. Compruebe si los valores de γ obtenidos se ajustan a este tipo de ecuación 4 y si es el caso, determine los mejores valores de α y β; a partir de ellos mediante la ecuacion 5 determine Γ y K para el etanol. 5. En el supuesto de que las mezclas hidroetanólicas se comporten como disoluciones ideales, calcule para algunas de las mezclas el exceso de concentración superficial de etanol, Γ y el área media ocupada por una molécula de etanol en la superficie (σ).

Práctica 4: Determinación de la Tensión Superficial de Mezclas Hidroetanólicas por el Método de Du Nouy # Kc & Γ = Γ % ( (6) $ 1+ Kc ' σ = 1 Γ N A (7) Recuerde que la isoterma de adsorción (relativa) de Gibbs es: Γ = n σ 2 A = $ γ ' & ) % µ 2 ( T (8) y que para las disoluciones ideales el potencial químico del soluto, µ 2, viene dado por: µ 2 =µ0,2+rtln(c 2 ) (9) En la ecuación 8, nσ,2 es el número de moles de soluto adsorbidos en la superficie de área A. Por tanto, Γ se define como la concentración superficial de exceso. (A veces, Γ se escribe como Γ 21 ). 6. En el modelo de Langmuir se considera que el equilibrio de adsorción de una especie sobre una superficie de cualquier naturaleza (gases sobre sólidos o solutos tensioactivos en interfases fluidas) resulta del balance de dos procesos cinéticos competitivos: adsorción y desorción. Suponiendo que ambos procesos siguen cinéticas de primer orden, se obtiene la isoterma de adsorción de Langmuir: K = θ c 2 (1 θ) (10) donde K es la constante de equilibrio de adsorción-desorción, c es la 2 concentración del soluto en la disolución y Θ es la fracción de moléculas adsorbidas en la superficie, que se define como el cociente entre el número de moléculas adsorbidas en la superficie (N) y el máximo número de moléculas que poden ser adsorbidas (N ): θ = N N = N A N A = Γ Γ (11) a) Compruebe que la sustitución de la ecuación 11 en la isoterma de adsorción de Langmuir (10) conduce a la ecuación 6. b) Compruebe que la combinación de las isotermas de adsorción de Gibbs y de Langmuir conduce a una ecuación, la ecuación de estado de Langmuir (5), que es equivalente a la ecuación empírica de Szyszkowsky y, por tanto, pueden identificarse las constantes de la ecuación 4 con las de la 5, β = K y α=γ RT. 7. El comportamiento de algunas substancias adsorbidas en la interfase responde a una ecuación de estado análoga a la de un gas ideal en dos dimensiones (p=crt): Laboratorio Química Física II Grado en Química

Π = Γ RT (12) donde Γ es la concentración superficial y Π = γ o -γ, es la presión superficial (fuerza por unidad de longitud). Represente Π frente a Γ ideal y a Γ real (ecuación 6) y compruebe si en el caso del etanol se cumple esta ecuación de estado y, en cualquier caso, señale en qué región debería de cumplirse mejor. Γ ideal = Π RT = γ o γ RT (13) Material Material por pareja: 1 cristalizador de vidrio 500 ml. 1 vaso de precipitados de 100 ml. 1 montaje de dinamómetro de torsión con plataforma móvil. 1 anillo para la medida de la tensión superficial. Material compartido: 1 pipeta 1 ml. 1 pipeta 5 ml. 1 termómetro. 4 buretas de 50 ml con depósito. Productos: Agua destilada. Etanol absoluto. Referencias [1] G.W. Castellan. Físicoquímica. Addison-Wesley. [2] W.J. Moore. Química Física, volumen I. Urmo, Bilbao, 1978. [3] M. Díaz-Peña y A. Roig-Muntaner. Química Física, volumen 2. Alahambra Universidad, Madrid, 1984. [4] J. Bertrán y J. Núñez-Delgado. Química Física. Ariel Ciencia, 2002. [5] E.R. Boyko y J.F. Belliveua. J. Chem. Educ., 63:671 672, 1986.