UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería de Petróleo y Petroquímica

LAB. 01 Comprobación: Ley Cero de la Termodinámica 1

PRIMER LABORATORIO

COMPROBACION DE LA LEY CERO DE LA TERMODINAMICA

CURSO

Fisicoquímica

DOCENTE

Paulino Romero, Amador Eudocio

ALUMNOS

Vásquez Maguiña, Henry Alex 20104128H

Sánchez Quispe, Nilthon Martell 20102144F

Quispe Segura, Ítalo Joseph 20112639H

CICLO

2013-II

FECHA DE REALIZACION: 9 de Setiembre del 2013

FECHA DE ENTREGA:23 de Setiembre del 2013

LIMA-PERU

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1. OBJETIVOS

Determinar la constante de constante de repartición en las dos fases. Obtener evidencias acerca de la asociación o disolución en uno o en ambos

disolventes.

2. FUNDAMENTO TEORICO

La partición de un soluto entre dos disolventes inmiscibles está gobernada por la ley

de distribución. Para un soluto A que se distribuye entre una fase acuosa y una fase

orgánica de acuerdo al equilibrio.

A una temperatura dada la constante de equilibrio K dada por:

Se le conoce como el coeficiente de partición o distribución. Los términos en corchetes

representan la actividad (Concentración) de las especies en la fase orgánica y en la

fase acuosa, pero en ocasiones se utiliza la concentración molar sin cometer mucho

error. En otras ocasiones la cantidad en corchetes se relaciona a la solubilidad del

soluto en cada disolvente.

El soluto puede existir en varios estados de agregación en cada disolvente y el

equilibrio en (1) se puede escribir

Y la expresión del coeficiente de partición será:

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Los coeficientes de partición ayudan a establecer las condiciones experimentales que

se necesitan para transferir un soluto de un disolvente a otro. Para el sistema sencillo

descrito en la relación (1), si tenemos ml de una solución acuosa que tiene

moles iniciales de A y que pretendemos extraer con ml de un disolvente orgánico

inmiscible. En equilibrio, a1 moles de A permanecerán en la fase acuosa y éstos se

representan por:

Lo que se distribuyó a la fase orgánica entonces será:

Al sustituir la relación (6) y (5) en la (2) y re-arreglando se obtiene:

El número de mili moles, a2, que quedan después de una segunda extracción del agua

con cantidad idéntica de disolvente por el mismo razonamiento anterior será

Al sustituir la relación (8) en la (7) se obtiene

Después de n extracciones los mili moles que quedan son:

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La ecuación (10) se puede re-escribir en términos de la concentración final e inicial en

la fase acuosa si sustituimos las relaciones:

Entonces:

La eficiencia de la extracción múltiple aumenta cuando pequeñas porciones de

volumen de disolvente se usan en vez de una sola porción de una cantidad grande de

volumen. La ecuación 12 es de naturaleza exponencial y muestra un comportamiento

exponencial, figura

La eficiencia de las extracciones múltiples disminuye rápidamente a medida que

aumenta el número de extracciones consecutivas y por esto más de cinco o seis

extracciones no aumentan la eficiencia de separación.

FIGURA

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3. MATERIALES

INSTRUMENTOS

1 Pipeta 25ml

3 Matraz Erlenmeyer

3 Tapones de corcho

3 Vasos de precipitado

3 Fiolas

1 Bureta

1 Embudo de separación

1 Soporte universal

REACTIVOS

Ácido acético 100ml (HAc 0.5N)

Ácido acético 100ml (HAc 1.5N)

Ácido acético 100ml (HAc 2.0N)

Éter di etílico 75ml

Hidróxido de sodio 200ml(NaOH 0.5N)

Hidróxido de sodio 200ml(NaOH 0.01N)

Fig. 1 Instrumentos de Laboratorio (De izquierda a derecha: Embudo de separación, 3 Matraz Erlenmeyer con sus respectivos Tapones, De arriba abajo: 1 Bureta, 1 pipeta)

Fig.2 Reactivos (De izquierda a derecha: Ácido Acético , Éter Di etílico , Hidróxido de Sodio )

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4. PROCEDIMIENTO

I. Primeramente se prepara las soluciones de Ácido Acético con las diferentes

normalidades ( 0.5N ,1N y 2N )

II. En el embudo de separación transvasamos 25ml de ácido acético (0.5N) y

posteriormente adicionamos 15ml de éter (agitar con frecuencia durante 20

min).

Fig. 3 Soluciones de Ácido Acético de diferentes concentraciones (De izquierda a derecha: Conc. 0.5N ,Conc. 1N , Conc. 2N )

Fig. 4 Solución en equilibrio (Se nota el equilibrio

heterogéneo entre las 2 soluciones

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III. Una vez pasado el tiempo (cuando las soluciones alcancen el equilibrio)

separamos la capa inferior, teniendo cuidado que no pase nada de la capa

superior.

IV. De cada capa tanto inferior se toma 10ml y se titula con NaOH (0.5N) usando

fenolftaleína como indicador.

V. Se repite los pasos de I al IV para las concentraciones de 1N y 2N.

Fig. 6 (Inicio de la titulación) Fig. 7 (Primeros indicios de la

titulación)

Fig.5 (Las muestras en las fiolas son de la parte inferior del embudo,

mientras las muestras de los matraces son la parte superior)

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5. CALCULOS Y RESULTADOS

ACIDO ACÉTICO (0.5N)

ACIDO ACÉTICO (1N)

ACIDO ACÉTICO (2N)

FASE ACUOSA

1° Titulación 9.9 mL 18mL 25mL

2° Titulación 10.2mL 19mL 27.2mL

FASE ORGÁNICA

1° Titulación 4 mL 6mL 9mL

2° Titulación 4.3mL 7mL 11.2mL

ACIDO ACÉTICO

(0.5N) ACIDO ACÉTICO

(1N) ACIDO ACÉTICO (2N)

FASE ACUOSA 9.65mL 18.5mL 26.1mL

FASE ORGÁNICA 4.15mL 6.5mL 10.1mL

La constante de repartición es una relación de concentraciones, para lo cual

primeramente tendremos que hallar la concentración presenta en cada

fase, para lo cual recurriremos a los principios de la titulación

Fig. 8 (Tabla de datos experimentales)

Fig. 9 (Tabla de datos con los volúmenes promediados)

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Para (0.5N) Fase acuosa

Fase Orgánica

Por lo tanto “K” seria:

Para (1N) Fase acuosa

Fase Orgánica

Por lo tanto “K” seria:

Para (2N)

Fase acuosa

Fase Orgánica

Por lo tanto “K” seria:

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6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

o Recomendaciones:

1. El reparto se debe efectuar a temperatura constante durante todo el

proceso, puesto que la temperatura influye sobre la cantidad de soluto

disuelta en cada líquido, de forma que para cada temperatura de trabajo el

equilibrio de distribución del soluto en los distintos disolventes será distinto.

2. No debe producirse ninguna reacción química entre ninguno de los

componentes del sistema, ya que si se forma un nuevo producto, esto

falsearía los datos referidos a las concentraciones del soluto inicial.

3. Las disoluciones deben ser diluidas ya que a altas concentraciones

aparecen interacciones entre soluto y disolventes que interfieren en la

proporción en la que el soluto se distribuye en las distintas fases.

o Conclusiones:

1. Después de una serie de procesos hallamos el , que vendría a

ser un promedio de los experiencias dadas.

2. Pudimos constatar que la cantidad disuelta de ácido acético en el medio

acuoso fue mayor que la disuelta en el medio orgánico, esto se debe a que

en el medio acuoso se formaron enlaces puente de hidrogeno, lo que

permitió una mayor atracción entre estos dos. además con esto verificamos

la asociación a ambos disolventes por parte del ácido.

7. BIBLIOGRAFIA

Guía de laboratorio Fisicoquímica 1, “Equilibrio heterogéneo-distribución

de un soluto entre dos solventes inmiscibles”, Universidad Nacional de

Ingeniería.

Fisicoquímica, Gilbert Castellán (Segunda Edición 1974-1987).