laboratorio numero 11

Universidad Nacional Mayor de San Marcos

I. TABULACION DE DATOS Y RESULTADOS.

CONDICIONES DE LABORATORIO

PRESION 756 mmHgTEMPERATURA 23 ºC% HUMEDAD 96 %

Tabla1: Pesos Moleculares de los Compuestos Utilizados y Normalidad Teórica del NaOH.

PM Biftalato de Potasio. 204.23 g/molPM Ácido benzoico 122.12 g/mol

Normalidad Teo. del NaOH 0.1 N

Tabla 2: Calculo de la Normalidad del NaOH Valorado con el Biftalato de Potasio.

W Biftalato de Potasio 0.300 gVolumen del Biftalato 0.01 L

Volumen Gastado de NaOH 0.118 LNormalidad corregida de

NaOH0.1245 N

Tabla 3: Datos Obtenidos en el Experimento.

T ºC W Erlenmeyer Vacio

W Erlenmeyer + Solución

Volumen gastado deNaOH

20 77.9046 g 87.7492 g 2.10 ml20 74.2779 g 84.7810 g 2.20 ml25 83.2235 g 93.1078 g 2.55 ml25 92.4380 g 102.2946 g 2.30 ml

Laboratorio de Fisicoquímica II – Variación de la Solubilidad con la Temperatura.1


Tabla 4: Determinación del Peso de la Solución, el Numero de Equivalentes y el peso del Ácido Benzoico,

para cada Temperatura.

T ºC W Sol= (W Erlenmeyer + Sol) –(W Erlenmeyer Vacio)

#Eq ácido Benzoico

W Ácido Benzoico

20 9.8446 g 0.0002615 0.03193 g20 10.5031 g 0.0002739 0.03345 g25 9.8843 g 0.0003175 0.03877 g25 9.8566 g 0.0002864 0.03498 g

Tabla 5: Determinación del Peso del Agua en la

Solución y la Concentración molal del Ácido Benzoico.

W Agua = W Sol – W Ac Benzoico

Molalidad del Ac Benzoico

9.813 g 0.026645 m10.47 g 0.026162 m9.846 g 0.032244 m9.822 g 0.029163 m

Tabla 6: Datos teóricos de Molalidad y temperatura

para Construir el grafico Lnms Vs 1/T y encontrar el ΔH (Calor Diferencial de Disolución Teórico)

TºC T K 1/T Molalidad Lnms20 293.15 0.003411 0.048 -3.0365525 298.15 0.003354 0.057 -2.86470

ΔH Calor Diferencial de Disolución Teórico6029.82 cal/mol <> 25.23 KJ/mol



Tabla 7: Datos Experimentales de la Molalidad y Temperatura para Construir el grafico Lnms Vs 1/T y

encontrar el ΔH (Calor Diferencial de Disolución Experimental)

T ºC T K 1/T Molalidad Prom. Lnms20 293.15 0.003411 0.0264035 -3.6342625 298.15 0.003354 0.030705 -3.48333

ΔH Calor Diferencial de disolución Experimental5276.72 cal/mol <> 22.08 KJ/mol

Tabla 8: Calculo del porcentaje de error del Calor Diferencial de Disolución ( ΔH )

Error Experimental ( Eex % )12.5 %



II. EJEMPLO DE CALCULOS.

Se Trabajo la solución de ácido benzoico a 20ºC y 25ºC y se tomaron dos muestras a una sola temperatura por lo tanto en los cálculos para graficar la molalidad se tomo el promedio de estas dos (ver tabla 5 y 7) y se realizaron los cálculos a estas temperaturas.

1) Calculo de la Normalidad Corregida del NaOH.Para hallar la normalidad corregida valoramos la solución de NaOH con biftalato de Potasio, usando fenolftaleina como indicador.

Datos Teóricos: PM de Biftalato de Potasio = 204,23 g/molNormalidad teórica del NaOH = 0.1 NP.Eq-Biftalato de Potasio =204.23 g/EqP.Eq- Ac Benzoico = 122.12 g/Eq

Datos Experimentales:W Biftalato de potasio = 0.300 gVolumen Gastado del NaOH = 11.8 ml = 0.0118 L

Sabemos que: Eq - g NaOH = Eq - g Biftalato de potasio

V NaOH x Ncorre NaOH = W biftalato de K / P Eq-Biftalato de K

Reemplazando:

Ncorre NaOH = 0.300/204.23 x 0.0118= 0.1245 N



2) Calculo del peso de la Solución, el Numero de Equivalentes y el Peso del Ac Ácido Benzoico, para cada Temperatura.

Calculo del Peso de la Solución de Ac Benzoico a 20ºC.W1 Erlenmeyer vacio. = 77.9046 gW1 Erlenmeyer + Sol. = 87.7492 g

W2 Erelnmeyer Vacio = 74.2779 g W2 Erlenmeyer +Sol. = 84.7810 g

W Sol= W Erlenmeyer + Sol - W Erlenmeyer vacioW1 Sol = 87.7492 – 77.9046 gW1 Sol = 9.8446 g

W2 Sol = 84.7810 – 74.2779 g W2 Sol = 10.5031 g Calculo del Numero de Equivalentes del Ac Benzoico a 20ºC.

V1 gastado de NaOH = 2.10 ml =0.0021 L V2 gastado de NaOH = 2.20 ml =0.0022 L

Se obtiene de la siguiente igualdad: Eq.- g. Ac. Benzoico = Eq.- g. NaOH

Eq.- g. HBZ = Ncorre NaOH x Vgastado NaOH Eq1.- g. HBZ = 0.1245 N x 0.0021 L

Eq1.- g. HBZ = 0.0002615 Eq-g # Eq2.-g HBZ = 0.1245 N x 0.0022 L # Eq2.-g HBZ = 0.0002739 Eq-g

Calculo del peso de ácido Benzoico a 20ºCSabemos que:

Eq.- g. Ac Benzoico = W HBZ / P. eq. – HBZDespejando tenemos que:



W HBZ = Eq - g HBZ x P. eq. - HBZW1HBZ = 0.0002615 eq x 122.12 g /eqW1HBZ = 0.03193 g

W2 HBZ = 0.0002739 eq x 122.12 g/eq W2 HBZ = 0.03345 g

3) Calculo del Peso del Agua en la Solución y la molalidad del Ac. Benzoico.

Calculo del Peso del Agua de la Solución a 20ºCSe determina por:

W H2O = W Sol - W HBZW1 H2O = (9.8446 - 0.03193) gW1H2O = 9.813 g. = 0.009813 kg

W2H2O = (10.5031-0.03345) g W2H2O = 10.47 g = 0.01047kgCalculo del Numero de moles de Ácido Benzoico a 20ºC.Sabemos que:

Moles HBZ = W HBZ / P.M HBZmoles1 HBZ = 0.03193 g / 122.12 g/molmoles1HBZ = 0.0002615 mol

moles2HBZ = 0.03345 g / 122.12 g/mol moles2HBZ = 0.000274 molCalculo de la molalidad (m) del Ácido Benzoico a 20ºC.Sabemos que:

m = moles HBZ /Peso en Kg de H2O m1 = 0.0002615 mol / 0.009813Kgm1 = 0.026645 mol / kg

m2 = 0.000274 mol / 0.01047kg m2 = 0.026162 mol/kg

De la misma manera se realiza los cálculos para la temperatura de 25ºC y los resultados obtenidos se observan en las tablas.



4) Calculo del Calor Diferencial de la Disolución (ΔH), (Teórico y Experimental), y el Porcentaje de Error.

Sabemos que:

Donde: Hºds = Calor diferencial de la disolución.R = 2 cal/ mol K.Lnms = Logaritmo natural de la molaliddad de la disolución.1/T = inversa de la temperatura en grados absolutos (K).C = Constante.

Al construir la gráfica Lnms Vs 1/T, podemos aproximarla mediante una ecuación lineal de la forma:

Entonces comparando se tiene que:

B= -Hºds / R A= C = cte.

Calculo de la Pendiente y el ΔHºds con los Datos Teóricos.

1/T Lnms0.003411 -3.036550.003354 -2.86470

Entonces:B= -3014.91 = -ΔHºds / 2 cal/mol KSe Obtiene:ΔHºds Teorica= 6029.82 cal/mol (4.184 J/cal) (1KJ/1000 J) = 25.23 KJ/mol



Calculo de la Pendiente y el ΔHºds con los Datos experimentales.Como tomamos dos muestras a la misma temperatura tomamos el promedio de estas para poder graficarlas.

Molalidad del Ac Benzoico0.026645 m0.026162 m0.032244 m0.029163 m

Las molalidades resultante fueron:0.0264035 y 0.030705 que al tomarles su logaritmo natural se obtienen los datos de la siguiente tabla

1/T Lnms0.003411 -3.634260.003354 -3.48333

Entonces:B= -2638.36 = -ΔHºds / 2 cal/mol KSe Obtiene:ΔHºds experiemntal= 5276.72 cal/mol (4.184 J/cal) (1KJ/1000 J) = 22.08 KJ/mol

Calculo del Error Experimental:

(Valor Teórico – Valor Experimental / Valor Teórico) X 100

Reemplazando: (25.23 – 22.08) / 25.23 = 12.5 %



III. DISCUSION DE RESULTADOS.

Al Hallar la normalidad corregida del NaOH, se obtuvo un valor muy cercano al valor teórico, lo cual nos indica que esta en un rango apreciable.

Con la normalidad corregida se calculo el numero de equivalentes y con este dato el peso de ácido benzoico presente en la solución a las diferentes temperaturas respectivamente. Se puede observar que conforme disminuye la temperatura el peso de ácido benzoico disminuye en la solución esto se debe a que el ácido benzoico es mas soluble a una temperatura elevada.

Este experimento afirma lo que teóricamente se ha estudiado En la mayoría de los casos, aunque no en todos la solubilidad de una sustancia sólida aumenta con la temperatura.

Los errores cometidos, se pueden deber a diversos factores como la mala pesada en las muestras sólidas y en los erlenmeyer, al momento de pipetear la solución de ácido benzoico se pudieron absorber cristales a pesar del filtro colocado en la pipeta, otro motivo pudo haber sido que al empezar a disolver el ácido benzoico agitándose la solución con una bagueta, perdió un poco de muestra la cual se adhirió a las paredes de la bagueta. Pero estos errores cometidos pueden superarse a través de la experiencia.

El valor teórico de ΔH obtenido con las molalidades teóricas a las temperaturas ya conocidas es parecida al encontrado experimentalmente variando en un mínimo porcentaje.



IV. COCLUSIONES.

En la mayoría de los casos, pero no en todos, la solubilidad de una sustancia sólida aumenta con la temperatura.

Los sólidos apreciablemente se disuelven solo en solventes polares, particularmente el agua.

La solubilidad de un sólido en un liquido es siempre limitada y el limite para un mismo solvente es diferente según las distintas sustancias dependiendo fundamentalmente de la temperatura.

En general la solubilidad es la concentración de soluto en una disolución saturada.

Se comprobó experimentalmente que a medida que la temperatura disminuye la solubilidad también disminuye en el ácido benzoico.



V. RECOMENDACIONES.

Lavar y secar en la estufa todo el material de vidrio.

Evitar las perdida de reactivo (Ac Benzoico) ya sea en las paredes del erlenmeyer o al momento disolverlo introduciendo la bagueta.

Cuando el sólido se ha disuelto totalmente para no perder tiempo esperando que baje la temperatura y medir la solubilidad se recomienda llevar el erlenmeyer a baños de agua fría, observándose siempre la temperatura a la cual quieres probar la solubilidad.

Al momento de pipetear la solución es aconsejable cambiar el algodón del filtro que se encuentra en la pipeta para evitar que el sólido se acumule en este.

El ácido benzoico se debe disolver en agua destilada previamente calentada, ya que la solubilidad de este es mayor en caliente.



VI. APENDICE.

1.-Defina solución Saturada. Se denomina así a la máxima cantidad de soluto que puede ser disuelta en una cantidad determinada de disolvente (solvente).

2.- ¿ Que relación existe entre el calor diferencial de disolución, la temperatura y las características de la sustancia?El calor diferencial es el cambio de calor asociado al proceso de dilución. Si cierto proceso de dilución es endotérmico y la solución se diluye con posterioridad, la misma solución absorbe mas calor de los alrededores. Lo contrario ocurre en un proceso exotérmico de disolución: se libera mas calor si se agrega mas disolvente, para diluir la disolución. 3.- En la ecuación que relaciona la concentración de la solución saturada con la temperatura. Fundamente el uso de la concentración molal. Se usa la concentración molal ya que es la única formula que nos relaciona ala ves el numero de moles del soluto y el peso del solvente (H2O) en kilogramos.Esta relación se adecua mas en los problemas de solubilidades por relacionar soluto y solvente a la ves.



VII. BIBLIOGRAFIA

Fisicoquímica Ponz Muzzo, Gaston Sexta ediciónEditorial Universo

Fundamentos de Fisicoquímica Maron - PruttonEditorial LimusaMéxico - 1984

Tratado de Química Física Samuel Glasstone, Editorial MadridSéptimaEdición - 1979


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