¡Descarga Cálculo volúmenes molares parciales soluciones cloruro sodio con método empuje y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Fisicoquímica solo en Docsity!
OBJETIVO.
En este experimento se calcularán los volúmenes molares parciales de soluciones de cloruro de sodio en función de sus concentraciones y sus densidades medidas por el método del empuje.
FUNDAMENTO TEÓRICO.
La mayoría de las variables termodinámicas caen dentro de dos tipos. Las que representan propiedades extensivas de una fase llamadas también propiedades específicas son proporcionales a la cantidad de la fase, dicho de otra manera son las propiedades que dependen de la cantidad de materia presente en un cuerpo como por ejemplo: extensión, impenetrabilidad, inercia, volumen, peso, tamaño, presión gaseosa, energía interna, entalpía, entropía, etcétera. Las que representan propiedades intensivas, también conocidas como Propiedades específicas son aquellas propiedades que son independientes de la cantidad de materia presente en un cuerpo, como por ejemplo punto de ebullición, punto de fusión, dureza, tenacidad, maleabilidad, ductilidad, forma cristalina, olor, color, sabor, en realidad todas las propiedades químicas son intensivas. Se ha demostrado que la razón entre dos variables extensivas da una variable intensiva. Sea X una cualquier variable extensiva, entonces la relación: Xi = ( X / ni)P,T,nj Se denomina cantidad molar parcial, esta relación se constituye en una variable intensiva, es decir que es independiente de la masa, pero dependiente de la composición. Si en la anterior ecuación la variable X viene a ser el volumen (V) entonces tenemos: Vi = ( V / ni )P,T,nj A la cual se denomina volumen molar parcial de la sustancia i en una mezcla de alguna composición general.
Al volumen molar parcial se lo define como el incremento en el volumen de una cantidad infinita de solución (o una cantidad tan grande de solución) que resulta insignificantes las variaciones de concentración cuando se adiciona un mol del componente i, de manera que se puede despreciar la variación en la composición que se produce. Supongamos que obtenemos una disolución mezclando n 1 , n 2 ,n 3 ,.......ni moles de las sustancias 1,2,....i a temperatura y presión constantes, el volumen total de los componentes sin mezclar a T y P constantes será: VSM = n 1 V° 1 + n 2 V° 2 +........+ ni V°i Y el volumen despues de la mezcla sera: V = n1 V1 + n2 V2 +........+ ni Vi ( ) Donde: V°i = Volumen molar de la sustancia i pura Vi = Volumen molar parcial de la sustancia i. Generalmente se encuentra que el volumen después de la mezcla es distinto al volumen antes de la mezcla ( V ≠ VSM ). Esto debido a que las interacciones intermoleculares son diferentes en la disolución y en los componentes puros separados. A la ecuación “” se la conoce con el nombre de la regla de la aditividad. Los volúmenes molares parciales pueden evaluarse a partir de las densidades de las soluciones. Para facilitar el calculo de estas magnitudes parciales, se introduce el concepto de magnitud molal aparente . De la ecuación () para la mezcla binaria tenemos: V = n 1 + n 2 = n 1 V° 1 + n 2 () Donde n1 y n2 son el numero de moles del disolvente y del soluto respectivamente. = ( V – n 1 V° 1 ) / n 2 (P y T ctes.) () Derivando le ecuación () respecto a n 2 tenemos:
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.
CÁLCULOS GRÁFICAS Y RESULTADOS.
Se procede a calcular las densidades midiendo las masas de las soluciones contenidas en un matraz de 50 ml de capacidad remplazando datos en: SOLUCIONE S MASASolución g VOLUMENSolución DENSIDADSolució n 2 % 50.59 50 ml 1.
4 % 51.12 50 ml 1. 8 % 52.69 50 ml 1. 12 % 54.14 50ml 1. 16 % 55.60 50 ml 1. Calcular los valores de molaridad de las soluciones. Para la solución del 2%: 80 g (^) sol 2 g Na Clpuro 100 g Na Climp. = 1.61 g Na Cl 100 g (^) sol 99.5 g Na Clpuro Calculamos el número de moles en esa cantidad de Na Cl: nNa Cl(2%) = = = 0. Calculamos el número de moles en 78.39 gramos de agua: nH2O = = = 4. a) Calculamos la molalidad: molalidad = molalidad = = 0. molalidad (^) (2%) = 0. b) Calculamos la Molaridad: Para el cálculo de la molaridad necesitamos las densidades de la solución:
Molaridad = = 0. Molaridad(2%) = 0. Para la solución del 4%: 80 g (^) sol 4 g Na Clpuro 100 g Na Climp. = 3.22 g Na Cl 100 g (^) sol 99.5 g Na Clpuro Calculamos el número de moles en esa cantidad de Na Cl: nNa Cl(4%) = = = 0. Calculamos el número de moles en 76.78 gramos de agua: nH2O = = = 4. a) Calculamos la molalidad: molalidad = molalidad = = 0. molalidad(4%) = 0. b) Calculamos la Molaridad: Para el cálculo de la molaridad necesitamos las densidades de la solución: dsolución =
La densidad del sólido la determinamos por el método de los empujes, es decir que el volumen del sólido es igual a la cantidad de liquido desplazado por el cuerpo introducido. Volumen del solido es: V = 6cc Masa del sólido en el aire: m = 49.98 gr Aplicaremos la fórmula: Reemplazando datos tenemos: dsolido:8. Remplazando datos en: dsolución = Donde: msa = 49. msl = 44. dsolido = 8. dsolución = dsolución = 0. Calculo de la molaridad: Molaridad =
La densidad del sólido la determinamos por el método de los empujes, es decir que el volumen del sólido es igual a la cantidad de liquido desplazado por el cuerpo introducido. Volumen del solido es: V = 6cc Masa del sólido en el aire: m = 49.98 gr Aplicaremos la fórmula: Reemplazando datos tenemos: dsolido:8. Remplazando datos en: dsolución = Donde: msa = 49. msl = 43. dsolido = 8. dsolución = dsolución = 1. Calculo de la molaridad: Molaridad =
Molaridad = = 1. Molaridad(8%) = 1. Para la solución del 12 %: 80 g (^) sol 12 g Na Clpuro 100 g Na Climp. = 9.65 g Na Cl 100 g (^) sol 99.5 g Na Clpuro Calculamos el número de moles en esa cantidad de Na Cl: nNa Cl(12%) = = = 0. Calculamos el número de moles en 70.35 gramos de agua: nH2O = = = 3. a) Calculamos la molalidad: molalidad = molalidad = = 2. molalidad(12%) = 2. b) Calculamos la Molaridad: Para el cálculo de la molaridad necesitamos las densidades de la solución: dsolución =
Molaridad = = 2. Molaridad(12 %) = 2. Para la solución del 16 %: 80 g (^) sol 16 g Na Clpuro 100 g Na Climp. = 12.86 g Na Cl 100 g (^) sol 99.5 g Na Clpuro Calculamos el número de moles en esa cantidad de Na Cl: nNa Cl(16%) = = = 0. Calculamos el número de moles en 67.14 gramos de agua: nH2O = = = 3. a) Calculamos la molalidad: molalidad = molalidad = = 3. molalidad(16%) = 3. b) Calculamos la Molaridad: Para el cálculo de la molaridad necesitamos las densidades de la solución: dsolución =
La densidad del sólido la determinamos por el método de los empujes, es decir que el volumen del sólido es igual a la cantidad de liquido desplazado por el cuerpo introducido. Volumen del solido es: V = 6cc Masa del sólido en el aire: m = 49.98 gr Aplicaremos la fórmula: Reemplazando datos tenemos: dsolido:8. Remplazando datos en: dsolución = Donde: msa = 49. msl = 43. dsolido = 8. dsolución = dsolución = 1. Calculo de la molaridad: Molaridad =
PARA LA SOLUCIÓN DEL 4%:
d = 0. M 2 = 58. m(4%) = 0. d 0 = 0. Remplazando en: = = (4%) = 44. PARA LA SOLUCIÓN DEL 8%: d = 1. M 2 = 58. m(8%) = 1. d 0 = 0. Remplazando en: =
PARA LA SOLUCIÓN DEL 12%:
d = 1. M 2 = 58. m(12%) = 2. d 0 = 0. Remplazando en: = = (12%) = 24. PARA LA SOLUCIÓN DEL 16%: d = 1. M 2 = 58. m(16%) = 3. d 0 = 0. Remplazando en: = =
Se observa que el segundo y tercer punto (12% y 16%) poseen la misma pendiente: Entonces para el punto 3: = 25 – 21 = 4 m = 2.25 – 2.75 = -0. = -
Para los Volúmenes ( V 1 ).- Para la solución del 2%: 18 - V1(2%) = 18. Para la solución del 4%: 18 - V1(4%) = 18. Para la solución del 8%: 18 - V1(8%) = 18. Para los puntos 4 y 5 trazamos tangentes: Para el punto 4: Para el punto 5: = 30 – 27 = 3 = 45.5 – 41.5 = 4 m = 1.25 – 1.65 = -0.4 m = 0.55 – 0.80 = -0. = -7.5 = - Para la solución del 12%: 18 - V1(12%) = 18. Para la solución del 16%:
