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INDICE

Objetivos 2

Marco teórico 3

Observaciones 11

Cálculos 12

Cuestionario 15

Conclusiones 19

Bibliografía 19

Anexos 20

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1. Objetivos

Experimento N° 1

Mediante algunos experimentos en el laboratorio el alumno, va a conocer como se presenta la temperatura de ebullición

Saber en qué momento se alcanza el punto de ebullición experimentalmente

Experimento N° 2

Veremos cómo aplicar experimentalmente las propiedad coligativa de elevación

Poder saber la concentración del soluto con la variación de T°

Experimento N° 3

Determinación del peso molecular de una sustancia no volátil por crioscopía

Comprender las propiedad coligativas y sus multiples usos en los cálculos de pesos moleculares y concentraciones.

Indicadores

El alumno vera 3 de los distintos tipos de indicadores y ver con qué tipos de pH reaccionan.

Poder usar adecuadamente los indicadores. Observar las distintas tonalidades que adopta el indicador y relacionarlos

con un pH.

MARCO TEORICO

2.1 MOLARIDAD

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En química, la concentración molar (también llamada molaridad) es una medida de la concentración de un soluto en una disolución, o de alguna especie molecular, iónica, o atómica que se encuentra en un volumen dado. Sin embargo, en termodinámica la utilización de la concentración molar a menudo no es conveniente, porque el volumen de la mayor parte de las soluciones depende en parte de latemperatura, debido a la dilatación térmica. Este problema se resuelve normalmente introduciendo coeficientes o factores de corrección de la temperatura, o utilizando medidas de concentración independiente de la temperatura tales como la molalidad.

2.2.LA MOLALIIDAD

La molalidad (m) es el número de moles de soluto dividido por kilogramo de disolvente (no de disolución). Para preparar disoluciones de una determinada molalidad, no se emplea un matraz aforado como en el caso de la molaridad, sino que se puede hacer en un vaso de precipitados y pesando con una balanza analítica, previo peso del vaso vacío para poderle restar el correspondiente valor.

2.3.PROPIEDADES COLIGATIVAS

Muchas de las propiedades de las disoluciones verdaderas se deducen del pequeño tamaño de las partículas dispersas. En general, forman disoluciones verdaderas las sustancias con un peso molecular inferior a 104 dalton. Algunas de estas propiedades son función de la naturaleza del soluto (color, sabor, densidad, viscosidad, conductividad eléctrica, etc.). Otras propiedades dependen del disolvente, aunque pueden ser modificadas por el soluto (tensión superficial, índice de refracción, viscosidad, etc.). Sin embargo, hay otras propiedades más universales que sólo dependen de la concentración del soluto y no de la naturaleza de sus moléculas. Estas son las llamadas propiedades coligativas.

Son función sólo del número de partículas y son resultado del mismo fenómeno: el efecto de las partículas de soluto sobre la presión de vapor del disolvente

Las cuatro propiedades coligativas son:

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DESCENSO RELATIVO DE LA PRESIÓN DE VAPOR

La presión de vapor de un disolvente desciende cuando se le añade un soluto no volátil. Este efecto es el resultado de dos factores:

1. La disminución del número de moléculas del disolvente en la superficie libre.

2. La aparición de fuerzas atractivas entre las moléculas del soluto y las moléculas del disolvente, dificultando su paso a vapor.

Cuanto más soluto añadimos, menor es la presión de vapor observada. La formulación matemática de este hecho viene expresada por la observación de Raoult (foto de la izquierda) de que el descenso relativo de la presión de vapor del disolvente en una disolución es proporcional a la fraccion molar del soluto

ELEVACIÓN EBULLOSCÓPICA

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La temperatura de ebullición de un líquido es aquélla a la cual su presión de vapor iguala a la atmosférica (Figura de la derecha).

Cualquier disminución en la presión de vapor (como al añadir un soluto no volátil) producirá un aumento en la temperatura de ebullición (Ver Figura de la tabla). La elevación de la temperatura de ebullición es proporcional a la fracción molar del soluto. Este aumento en la temperatura de ebullición (DTe) es proporcional a la concentración molal del soluto:

DTe = Ke m

La constante ebulloscópica (Ke) es característica de cada disolvente (no depende de la naturaleza del soluto) y para el agua su valor es 0,52 ºC/mol/Kg. Esto significa que una disolución molal de cualquier soluto no volátil en agua manifiesta una elevación ebulloscópica de 0,52 º C.

DESCENSO CRIOSCÓPICO

La temperatura de congelación de las disoluciones es más baja que la temperatura de congelación del disolvente puro (Ver Figura de la tabla). La congelación se produce cuando la presión de vapor del líquido iguala a la presión de vapor del sólido. Llamando Tc al descenso crioscópico y m a la concentración molal del soluto, se cumple que:

DTc = Kc m

siendo Kc la constante crioscópica del disolvente. Para el agua, este valor es 1,86 ºC/mol/Kg. Esto significa que las disoluciones molales (m=1) de cualquier soluto en agua congelan a -1,86 º C.

PRESIÓN OSMÓTICA

La presión osmótica es la propiedad coligativa más importante por sus aplicaciones biológicas, pero antes de entrar de lleno en el estudio de esta propiedad es necesario revisar los conceptos de difusión y de ósmosis.

DIFUSIÓN 

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Es el proceso mediante el cual las moléculas del soluto tienen a alcanzar una distribución homogénea en todo el espacio que les es accesible, lo que se alcanza al cabo de cierto tiempo (Figura de la izquierda). En Biología es especialmente importante el fenómeno de difusión a través de membranas, ya que la presencia de las membranas biológicas condiciona el paso de disolvente y solutos en las estructuras celulares (Figura de la derecha).

La presencia de una membrana separando dos medios diferentes impone ciertas restricciones al proceso de difusión de solutos, que dependerán fundamentalmente de la relación entre el diámetro de los poros de la membrana y el tamaño de las partículas disueltas. Las membranas se clasifican en cuatro grupos:

impermeables: no son atravesadas ni por solutos ni por el disolvente semipermeables: no permiten el paso de solutos verdaderos, pero sí del agua dialíticas: son permeables al agua y solutos verdaderos, pero no a los solutos

coloidales permeables: permiten el paso del disolvente y de solutos coloidales y

verdaderos; sólo son impermeables a las dispersiones groseras

INDICADORES DE PH

Un indicador de pH es una sustancia que permite medir el pH de un medio.

Habitualmente, se utilizan como indicador sustancias químicas que cambian su color al

cambiar el pH de la disolución. El cambio de color se debe a un cambio estructural

inducido por la protonación o desprotonación de la especie. Los indicadores Ácido-

base tienen un intervalo de viraje de unas dos unidades de pH, en la que cambian la

disolución en la que se encuentran de un color a otro, o de una disolución incolora, a una

coloreada.

Los más conocidos son el naranja de metilo, que vira en el intervalo de pH 3,1 - 4,4, de

color rojo a naranja, y la fenolftaleína, que vira desde un pH 8 hasta un pH 10,

transformando disoluciones incoloras en disoluciones con colores rosados / violetas.

Además se pueden usar indicadores caseros como la disolución resultante de hervir con

agua col lombarda (repollo colorado), pétalos de rosa roja, raíces de cúrcuma a partir de

las cuales se obtiene curcumina, y otros(entre los cuales podemos destacar a la col

morada y la piel de ciruela, que son usadas por algunas culturas indígenas).

Los indicadores de pH tienen una constante de protonación, K, que informa sobre el

desplazamiento de la reacción de protonación de la forma básica del indicador.

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Se dice que el cambio de color de un indicador es apreciable cuando la concentración de

la forma ácida o de la forma básica es superior o igual a 10 veces la concentración de la

forma básica o la forma ácida respectivamente.

PAPEL TORNASOL

Este método es más barato, pero es más inexacto que los otros. Por eso se dice que este método es semicuantitativo, porque sólo muestra algo cercano a lo que es el pH de una disolución.

 ,       

Cuando la concentración de la forma ácida del indicador es igual a la concentración de la forma básica del indicador, la constante de protonación es igual a la inversa de la concentración de protones.

En este punto del pH, el color del indicador es una mezcla entre el color de la forma ácida y el color de la forma básica. Para obtener solamente el color de la forma básica, se debería aumentar 10 veces la concentración de la forma básica respecto a la de la ácida, según lo dicho antes, y para obtener el color de la forma ácida, se debería aumentar 10 veces la concentración de la forma ácida respecto a la de la básica. Con esto se tiene que el cambio de color de una forma a otra equivale a un factor de 100. Hablando en términos logarítmicos, equivale a 2 unidades de pH. Por tanto, la zona de viraje de un indicador suele estar entre una unidad por arriba y una por abajo de su logK.

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En resumidas cuentas, el papel pH, o papel tornasol, se vuelve rojo al mezclarse con ácidos y azul al mezclarse con sustancias básicas o alcalinas.

FENOLFTALIEINA

La fenolftaleína es un compuesto químico orgánico que se obtiene por reacción del fenol (C6H5OH) y el anhídrido ftálico (C8H4O3), en presencia de ácido sulfúrico.

El cambio de color está dado por las siguientes ecuaciones químicas:

De medio neutro a medio básico:H2Fenolftaleína + 2 OH- ↔ Fenolftaleína2- + 2 H2O

Incoloro → Rosa

De medio básico a medio muy básico:Fenolftaleína2- + OH- ↔ Fenolftaleína(OH)3-

Rosa → Incoloro

De medio básico a medio neutro o ácido:Fenolftaleína2- + 2 H+ ↔ H2Fenolftaleína

Rosa → Incoloro

De medio neutro o ácido a medio muy ácido:H2Fenolftaleína + H+ ↔ H3Fenolftaleína+

Incoloro → Naranja

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Especies H3Fenolftaleína+ H2Fenolftaleína Fenolftaleína2− Fenolftaleína(OH)3−

Estructura

Modelo

pH < 0 0−8.2 8.2−12.0 >12.0

Condiciones fuertemente ácidas ácidas o neutra básicas fuertemente básicas

Color naranja incoloro rosa incoloro

Imagen

NARANJA DE METILO

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Es un colorante azoderivado, con cambio de color de rojo a naranja-amarillo entre pH 3,1 y 4,4. El nombre del compuesto químico del indicador es sal sódica de ácido sulfónico de 4-Dimetilaminoazobenceno. Se empezó a usar como indicador químico en 1878.

La fórmula molecular de esta sal sódica es C14H14N3NaO3S y su peso molecular es de 327,34 g/mol.1

En la actualidad se registran muchas aplicaciones desde preparaciones farmacéuticas, colorante de teñido al 5%, y determinante de la alcalinidad del fango en procedimientos petroleros. También se aplica en citología en conjunto con la solución de Fuschin.

También es llamado heliantina.

Se usa en una concentración de 1 gota al 0.1% por cada 10 ml de disolución.

OBSERVACIONES:

Naranja de metilo (Indicador de pH )

Inferior a pH 3,1 Sobre pH 4,4

Rojo ↔ Naranja-amarillo

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Experimento N° 1

el alcohol etílico posee un aroma agradable al introducir el tubo capilar en el tubo de ensayo con alcohol notamos que

el alcohol asciende por el tubo capilar. Al cabo de 4 min notamos el desprendimiento de la primera burbuja de

alcohol a una temperatura de 79ºC

Experimento N° 2

La solución a medir es incolora e inodora. La lectura del densímetro era de 1050 gr/ml.

Experimento N° 3

Luego de unos 7 min de haber encendido el mechero, notamos que la sustancia solida (naftaleno y sustancia desconocida) se funde.

Luego de unos 10 min de enfriamiento de la mezcla notamos que se torna opaca, la mezcla empieza a solidificarse a una temperatura de 77ºC.

HCl NaOH NH4Cl CH3COONa Na2CO3 NaHCO3

PAPEL Ph rojo naranja amarillo Verde pálido Morado oscuro

Verde pálido

Fenolftaleína Morado oscuro

incoloro incoloro Lila claro Lila Lila claro

Anaranjado de metilo

naranja amarillo

Cálculos

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EXPERIMENTO 1: DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE EBULLICIÓN DEL ALCOHOL ETILICO.

En este experimento la temperatura inicial es 22 ℃. Al encender el mechero y pasado unos 4min. Notamos que la primera

burbuja de alcohol fue de 79 ℃.esto nos indica que el alcohol esta hirviendo.

La ultima burbuja de alcohol sucede a una temperatura de 78℃, estos nos indica que la presión de vapor es igual a presión atmosférica.

EXPERIMENTO 2: DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE SOLUCIÓN CLORURO DE SODIO.

En el laboratorio determinamos que la densidad fue 1.050 g/ml.

Luego en la tabla de densidades observamos que dicha densidad se encuentra entre dos densidades 1.0413 g/ml. y 1.0559 g/ml. Por lo tanto aplicamos proporciones:

(1.050 – 1.043)/(1.0559 – 1.050)= (x - 6) / (8 - x)

Operando y desarrollando

X = 7.1917…. esto representa el porcentaje en peso

Luego se sabe para hallar la molaridad:

M = 10(densidad de la solución)(m)% / Masa Molar

En nuestro problema tenemos:

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M= 10(1.050)(7.1917)/58.5

M= 1.2908 moles/L.

EXPERIMENTO 3:

DETERMINACIÓN DEL PESO MOLECULAR DE UNA SUSTANCIA NO VOLÁTIL POR CRIOSCOPÍA

En el laboratorio determinamos que temperatura de fusión normal de la solución fue 77℃,

Se sabe que:

Sabiendo eso aplicando:

(80.3 – 77) ℃ = 6.9 m

m= 0.4782 mol/kg

Pero:

m= moles del soluto/ kg del solvente

(0.4782)(0.008) =moles del soluto desconocido

0.00038256= 2 gramos/ masa molar

Masa molar = 522.79 g/mol.

DETERMINACION DE LA ACIDEZ MEDIANTE EL USO DE INDICADORES

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soluciones Papel PH FENOLFTALEINA ANARANJADO DE METILO

HCl ROJO MORADO OSCURO …………………………

NaOH NARANJA ………. NARANJA

NH4Cl AMARILLO ……………………. AMARILLO

CH3COONa VERDE PÁLIDO LILA CLARO ……………………

Na2CO3 MORADO OSCURO LILA …………………..

NaHCO3 VERDE PÁLIDO LILA CLARO ………………….

pH:

HCl→1,5

NaOH→4,6

NH4Cl→5

CH3COONa→7

Na2CO3→10

NaHCO3→7

CUESTIONARIO

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1.- ¿En qué momento empieza a hervir un líquido?

El punto de ebullición de un líquido es la temperatura a la cual la presión de vapor se iguala a la presión aplicada en su superficie. Para los líquidos en recipientes abiertos, ésta es la presión atmosférica. La presencia de moléculas de un soluto no volátil en una solución ocasiona la elevación en el punto de ebullición de la solución. Esto debido a que las moléculas de soluto al retardar la evaporación de las moléculas del disolvente hacen disminuir la presión de vapor y en consecuencia la solución requiere de mayor temperatura para que su presión de vapor se eleve o iguale a la presión atmosférica

2.-¿ A qué se debe la presencia de la burbujas en un líquido de ebullición?

Al efectuarse la evaporación en todo el seno del mismo. Todo líquido colocado en un recipiente abierto (agua en un plato, por ejemplo) se evapora lentamente, pero el agua que se evapora (o sea que pasa de fase líquida a gaseosa) lo hace a una baja temperatura. Cuando "hierve" o "entra en ebullición" es porque lo hace de manera tumultuosa y en todo el seno del mismo. Las burbujas son acumulaciones del líquido en estado, que al poseer menor densidad, ascienden a la superficie de acuerdo al principio de Arquímedes

3.-¿Cuál será la molaridad de la solución de cloruro de sodio estudiada en la práctica?

En el laboratorio determinamos que la densidad fue 1.050 g/ml.

Luego en la tabla de densidades observamos que dicha densidad se encuentra entre dos densidades 1.0413 g/ml. y 1.0559 g/ml. Por lo tanto aplicamos proporciones:

(1.050 – 1.043)/(1.0559 – 1.050)= (x - 6) / (8 - x)

Operando y desarrollando

X = 7.1917…. esto representa el porcentaje en peso

Luego se sabe para hallar la molaridad:

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M = 10(densidad de la solución)(m)% / Masa Molar

En nuestro problema tenemos:

M= 10(1.050)(7.1917)/58.5

M= 1.2908 moles/L.

4.- Tomando en consideración el experimento nº 3¿Cuál será el descenso de la temperatura de congelación para una sustancia cuyo peso molecular es 400?

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Masa molar =400g/mol.

Pero:

Moles = 2 gramos/ 400 g/mol

Moles= 0.005

Molalidad= 0.005/ 0.008

Molalidad=0.625 moles/kg.

5.- Calcular la molalidad de la solución del experimento nº3

En el laboratorio determinamos que temperatura de fusión normal de la solución fue 77℃,

Se sabe que:

Sabiendo eso aplicando:

(80.3 – 77) ℃ = 6.9 m

m= 0.4782 mol/kg

6.- Sugiera el nombre del soluto nº3

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7.- ¿Porqué una solución de cloruro de amonio es ligeramente ácida?

El amoníaco es una base débil: reacciona con ácidos de Brønsted (donantes de protones) para producir el ion amonio. Cuando se disuelve amoníaco en agua, una cantidad significativa de él reacciona con los iones hidronio en el agua para producir iones amonio. El ion amonio resultante es un ácido conjugado comparativamente fuerte, y reacciona con cualquier base, regenerando la molécula de amoníaco neutra

8.-¿Qué indicador es más apropiado para una titulación con punto de equivalencia de pH =4?

Anaranjado de metilo ya que su intervalo es de 1-3,4,5-

CONCLUSIONES

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Experimento N° 1 De manera experimental obtenemos que la temperatura de ebullición

del alcohol etílico es 78ºC. A la temperatura de 78ºC la presión de vapor del alcohol es igual al

presión externa. El alcohol etílico está entre los líquidos que poseen alta temperatura de

ebullición , esto es debido al enlace O-H que posee en su estructura molecular , lo cual le permite formar EPH, que es un enlace intermolecular muy fuerte

Experimento N° 2 la densidad de la solución era 1050 gr/ml.

Experimento N° 3 el punto de fusión de la sustancia es de 77ºC. El peso molecular de la sustancia desconocida es muy alta 522.72 gr/ mol

, lo cual nos indica que se trata de una molecular grande , compleja. Las soluciones de HCl, NaOH, NH4Cl, CH3COONa, Na2CO3 y NaHCO3, al

contacto con el papel pH se obtiene un color diferente para cada uno, y al agregar fenolftaleína a las soluciones las únicas que se mantienen incoloras en la superficie son el, NaOH y el NH4Cl debido a que la fenolftaleína no está en el rango permitido para medir la acidez (escala pH).

BIBIOGRAFIA

Química. Problemas y ejercicios de aplicación para QuímicaAutor: Mohina, Davel

http://www.ehu.es/biomoleculas/agua/coligativas.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Molaridad http://es.wikipedia.org/wiki/Concentración

ANEXOS

T ebullición DP FI.

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EXPERIMENTO Nº1

EXPERIMENTO Nº2

colocamos el tubo capilar dentro del alcohol.

armamos el equipo según el esquema.

ajustamos el termómetro con ayuda de una liga .

Dspues de encender el mechero agitamos el agua con ayuda de un alambre.

Notamos el desprendimiento de la primera burbuja.

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EXPERIMENTO Nº3

El líquido es incoloro e inodoro

La densidad es 1050 gr/ml.

Luego de agregar la fenolftaleínaDespués de echar el papel ph

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