INSTITUTO POITÉCNICO NACIONA Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología aboratorio de Fisicoquímica Profesoras: Juárez Juárez Minerva Nava Álvarez Raquel Equipo No: 1 Integrantes: Chacon Romero Federico Galarza Catillo Guadalupe Monserrat Gutiérrez Torres Clara Isabel Grupo: 3FM3 Fecha de entrega: 1 de abril de 016
Práctica No. 6- Isoterma de adsorción de Gibbs OBJETIVOS Determinar el efecto de la adición de alcoholes sobre la tensión. Determinar la isoterma de Gibbs para la adición de diferentes alcoholes al agua. Comprender el concepto de adsorción en superficies líquidas. INTRODUCCIÓN a tensión superficial puede definirse como la fuerza que ejerce un líquido sobre una determinada superficie debido a la existencia de una atracción no compensada hacia el interior del mismo sobre las moléculas individuales de la superficie. Es la forma en que se refleja la cohesión entre moléculas en un líquido. a tensión superficial depende de la naturaleza del mismo, del medio que le rodea y de la temperatura. En general, disminuye con la temperatura, ya que las fuerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica. a influencia del medio exterior se comprende ya que las moléculas del medio ejercen acciones atractivas sobre las moléculas situadas en la superficie del líquido, contrarrestando las acciones de las moléculas del líquido. Elevación capilar y depresión capilar: Si un tubo capilar se sumerge parcialmente en un líquido, el líquido alcanza diferentes niveles en el interior y en el exterior del tubo, ya que la interfaz líquido-vapor se curva hacia dentro del tubo y se aplana hacia afuera. Considerando la ecuación PP1 γ R y el efecto de la gravedad sobre el sistema, podemos determinar la relación entre la diferencia en los niveles de líquido, la tensión superficial y las densidades relativas en dos fases. Es el método más exacto, en parte porque no perturba la superficie, aunque es difícil de usar correctamente debido a la dificultad en la determinación de ángulos de contacto. a ecuación fundamental es: r h g ( p p1) γ cos θ Donde: r Radio del capilar h Altura que el líquido asciende (p-p1) Diferencia entre las densidades del líquido menos la del vapor g Aceleración de la gravedad θ Ángulo de contacto
Esta ecuación describe la elevación de un líquido por un capilar estrecho. Entre los requisitos necesarios para que el método sea confiable están: El menisco debe ser hemisférico. El diámetro del capilar debe ser uniforme. El diámetro del capilar debe ser suficientemente ancho como para eliminar (efectos de pared). Isoterma de Gibbs. os solutos pueden tener variados efectos en tensión superficial sin embargo dicho efecto en función de la estructura del soluto en cuestión, los efectos, pueden variar desde casi mínimos a nulos o llegar a incrementar la tensión superficial como en el caso de las sales inorgánicas, reducir la tensión superficial progresivamente de la forma que sucede al agregar algún alcohol hasta incluso reducir la tensión superficial, hasta un mínimo después del cual agregar más soluto no afecta más la tensión superficial como se da con los tensoactivos. Sin embargo hay algo que se complica la observación de este efecto, y es que un soluto puede existir en diferentes concentraciones en la superficie del solvente y en el seno de la disolución, mas esta diferencia (de concentraciones) varía de acuerdo a cada combinación de soluto-disolvente. Es por ello que una útil herramienta es la isoterma de Gibbs que se expresa mediante la siguiente ecuación. Donde se conoce como la concentración de la superficie y representa el exceso de soluto por unidad de área en la superficie sobre la cual podría estar presente la concentración en el de la disolución prevaleciera hasta la superficie, como está referida a un área, las unidades finales de son mol/m. C es la concentración del soluto, R es la constante universal de los gases y T la temperatura. El nombre de esta ecuación es Isoterma de adsorción de Gibbs para sistema multicomponentes y funciona para relacionar los cambios en la concentración de un componente en contacto con una superficie con cambios en la tensión superficial.
RESUTADOS Tabla No.1- Datos del Etanol Tubo Etanol Agua Concentración Altura γ m p m s ρ (g/3) No. 0.8 M() () (mol/) () (dina/) (g) (g) 1 3 1 0.16.001 60.8631 8.03 10.0179 0.9843 6 9 0.3.035 61.8155 8.0091 10.0047 0.9830 3 9 6 0.48 1.95 59.149 7.9943 9.9899 0.9816 4 1 3 0.64 1.94 58.7739 7.984 9.9780 0.9804 5 15 0 0.80 1.8433 55.753 7.9658 9.9614 0.9788 Tubo No. Tabla No.- 4- Datos del Butanol butanol 0.4M (ml) Agua (ml) Concentr. (mol/l) Altura () m p (g) m s (g) ɤ (din/) 1 3 1 0.08 1.9775 19.9804 30.100 31.7304 1.0116 6 9 0.16 1.7875 19.9799 30.0564 8.5539 1.00765 3 9 6 0.4 1.6075 19.9776 30.0731 5.770 1.00955 4 1 3 0.3 1.315 19.9746 30.0640 0.9930 1.00894 5 15 0 0.40 1.495 19.9800 9.4980.5578 0.9518 (g/ ρ ml
Gráfica No.1- Concentración molar vs. Tensión superficial Tensión superficial (dina/) 80 70 60 50 40 30 Etanol Butanol Propanol Pentanol 0 10 0 0 0.1 0. 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Concentración (mol/) Etanol
C ΔC Δᵞ ᴦ(mol/) 0.08 0.16-60.8631 0.017663 0.4 0.16 0.954-0.0005763 0.4 0.16 -.6663 0.0068908 0.56 0.16-0.3753 0.0005991 0.7 0.16-3.007 0.0054837 0.01 Exceso superficial (mol/ ) 0.01 0.01 0.01 0.01 0 0 0 0 0.1 0. 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Etanol Concentración (mol/) MEMORIA DE CÁCUO C C 1. V 1. V
0.8 mol C 1 (3) 15m.0001 mol 0.8 mol C (6) 15.0350 mol 0.8 eq (9) C 3 1.9500 mol 15 0.8 mol C 4 (1) 15 1.9400 mol 0.8 mol C 5 (1) 15 1.8433 mol Cálculo de la altura Agua Etanol 0.16 mol.38 +.31.39+.3 h 1.345 h h.355 1.04 +1.76 1.90 h 3.31 +.3.315 h promedio.35 h h 3.03 +.05.04.05 +.3.06 Etanol 0.3 mol Etanol 0.48 mol h 1 h h 3.0 +.01.015.04 +.01.05.08 +.05.065 h 1 h h 3 1.98 +1.93 1.955 1.96 +1.9 1.94 1.93 +1.98 1.955
Etanol 0.64 mol Etanol 0.80 mol h 1 h h 3 1.9 +1.97 1.945 1.98 +1.9 1.95 1.94 +1.91 1.95 h 1 h h 3 1.85 +1.87 1.86 1.84 +1.8 1.83 1.87 +1.8 1.84 Cálculo de la densidad Masa de la solución masa de la sustancia con el picnómetro-masa del picnómetro vacio Masa del picnómetro18.0044 ρ 9.9780 g 10.177 0.9804 g m H O 8.0409 g-18.0044 g 10.0365 g m 8.03g-18.0044g 10.0179 g m 8.0091 g-18.0044 g 10.0047 g m 7.9943 g-18.0044 g 9.9899 g m 7.984 g-18.0044g 9.9780 Densidad ρ m V Volumen del picnómetro10.177 ρ H O 10.0365 g 10.177 0.9861 g ρ 10.0179 g 10.177 0.9843 g ρ 10.0047 g 10.177 0.9830 g ρ 9.9614 g 10.177 0.9788 g Cálculo del radio del capilar Con los datos obtenidos para el agua r γ g ρ h γ del agua a3 C7.43 dina r 7.43 dina 981 s 0.9861 g m 3.35 0.063
ρ 9.9899 g 10.177 0.9816 g Cálculo de la tensión superficial γ 1 981 s 0.9843 g 3 0.063.0010 60.8631 dina γ 981 s 0.9830 g 3 0.063.0350 61.8155 dina γ 3 981 s 0.9816 g 3 0.063 1.9500 59.149 dina γ 4 981 s 0.9804 g 3 0.063 1.9400 58.7739 dina γ 5 981 s 0.9788 g 3 0.063 1.8433 55.753 dina PARA E BUTANO Concentraciones de las disoluciones C 1 t V 1 t C b V b Entonces tenemos C 1t C b V b V 1t
3(0.4 eq ) Tubo 1;C 1 t 0.08 eq 15 6(0.4 eq ) Tubo ;C 1 t 0.16 eq 15 9(0.4 eq ) Tubo 1;C 1 t 0.4 eq 15 1(0.4 eq ) Tubo 1;C 1 t 0.3 eq 15 15 (0.4 eq ) Tubo 1;C 1 t 0.4 eq 15 Alturas en el capilar, de las disoluciones h h p +h s Agua h.3 +.8.55 h.30 +.19.45 h.5 Tubo 1 h 1.99 +1.96 1.975
h +1.96 1.98 h1.9775 Tubo h 1.75 +1.83 1.79 h 1.79 +1.78 1.785 h1.7875 Tubo 3 h 1.56 +1.69 1.65 h 1.55 +1.63 1.59 h1.6075 Tubo 4 h 1.43 +1.19 1.31 h 1.43 +1. 1.315 h1.315 Tubo 5 h 1.53 +1.48 1.505
1.50 +1.47 h 1.485 h1.495 Densidades de las disoluciones ρ m s m p V p V p 10 Agua ; ρ H O 30.1174 g 19.9658 g 1.01516 g 10 Tubo 1; ρ 1 30.100 g 19.9804 g 1.0116 g 10 Tubo ; ρ 30.0564 g 19.9799 g 1.00765 g 10 Tubo 3 ; ρ 3 30.0731 g 19.9776 g 1.00955 g 10 Tubo 4; ρ 4 30.0640 g 19.9746 g 1.00894 g 10 Tubo 5; ρ 5 30.4980 g 19.98 g 0.9518 g 10 Radio del capilar r Γ H O g ρ H O h H O 7.43 g s (981 s )(1.01516 g )(.5 ) 3 0.033 Tensión superficial de las disoluciones
Γ g ρ sol. r h sol. 981 s 1.0116 g c m Tubo 1; Γ 1 3 0.033 1.9775 31.7304 din 981 s 1.00765 g c m Tubo ; Γ 3 0.033 1.7875 8.5539 din 981 s 1.00955 g Tubo 3;Γ 3 Tubo 4 ; Γ 4 981 s 1.00894 3 0.033 1.6075 g c m 3 0.033 1.315 5.770 din 0.9930 din d 981 s 0.9518 g 3 0.033 1.495 Tubo 5 ;Γ 5.5578 Ć