UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO

FACULTAD DE QUIMICA

LABORATORIO DE EQUILIBRIO Y CINETICA

PRÁCTICA 5: PROPIEDADES COLIGATIVAS. SOLUCIONES DE NO ELECTROLITOS

PROFESORA: Gregoria Flores Grupo: 27EQUIPO: 2

INTEGRANTES:

Castillo López KarenPamela MartinezSergio Casco Loeza

PROPIEDADES COLIGATIVAS. SOLUCIONES DE ELECTROLÍTOS FUERTES.

I. OBJETIVO GENERAL.

Analizar el efecto que tiene la adición de cantidades diferentes de un soluto no electrolito y un electrolito fuerte sobre el abatimiento de la temperatura de fusión de un disolvente.

II. OBJETIVOS PARTICULARES.

a. Determinar la temperatura de congelación de disoluciones acuosas de un electrolito fuerte, a diferentes concentraciones, a partir de curvas de enfriamiento.

b. Comparar la temperatura de congelación de soluciones de electrolito fuerte (NaCl y CaCl2) a la misma concentración.

INTRODUCCION:

En primer lugar, se debe comprender lo que es una propiedad coligativa, y ésta se define como cualquier propiedad de una solución que varía en proporción con la concentración del soluto; es decir, con el número de partículas de soluto (átomos, moléculas o iones), presentes en un volumen dado de solución. Para soluciones diluidas, el cambio que se presenta en cualquier propiedad coligativa cuando varía la concentración, es directamente proporcional a la cantidad de soluto disuelto en una cantidad determinada de solvente.

Además, muchas de las propiedades de las disoluciones verdaderas se deducen del pequeño tamaño de las partículas dispersas. 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. Éstas son las llamadas propiedades coligativas. Las propiedades coligativas no guardan ninguna relación con el tamaño ni con cualquier otra propiedad los solutos. 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.

METOLOGIA:

En un vaso de unicel se coloco hielo con sal.

Se coloca en un tubo de ensayo 3 ml de

disoluciones de NaCl y CaCl2

Se introduce un termometro.

Se toma la temperatura inicial y

se va tomando la temperatura hasta que

esta sea constante.

Figura 1: imagen del sistema con el que se tomara la medición

Figura 2: imagen de la muestra problema al finalizar la medición

RESULTADOS EXPERIMENTALES Y GRÁFICAS.

Tabla 1. Datos experimentales de tiempo y temperatura para el agua y las

soluciones de NaCl.

Temperatura (°C)

Sistema H2O H2O/NaCl

Tiempo (seg)

0.0 m 0.10 m 0.30 m 0.50 m 0.70 m

0 25.6 24.3 22 22.3 21.5

20 12.9 17.4 13.3 9.3 16

40 10.3 14.1 7.3 2.4 12.2

60 7.3 11.6 2.5 -2.7 8.3

80 5 9 -1.1 -6 5.4

100 2.6 7.3 -3.5 -8.1 3.1

120 1.3 5.5 -1.9 -2.7 1.8

140 0.7 3.3 -1.6 -2.3 0.3

160 0.4 1.8 -1.6 -2.4 -1

180 0.2 0.2 -1.7 -2.4 -1.9

200 0 -1.1 -1.7 -2.4 -2.4

220 -0.2 -1.9 -1.7 -3.3

240 -0.2 -2.8 -3.9

260 -0.2 -4 -4.4

280 -1.1 -4.8

300 -0.9 -5.5

320 -0.9 -6

340 -0.9 -6.4

360 -4.3

380 -2.9

400 -3.1

420 -3.3

440 -3.3

460 -3.3

Gráfica 1. Temperatura vs tiempo H2O 0.0 m

Gráfica 2. Temperatura vs tiempo agua/NaCl 0.10 m

Grafica 3. Temperatura vs tiempo agua/NaCl 0.30 m

0 50 100 150 200 250 300

-5

0

5

10

15

20

25

30

Tiempo (s)

Tem

pera

tura

(°C)

0 50 100 150 200 250 300 350 400

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

Tiempo (s)

Tem

pera

tura

(°C)

Gráfica 4. Temperatura vs tiempo agua/NaCl 0.50 m

Gráfica 5. Temperatura vs tiempo agua/NaCl 0.70 m

0 50 100 150 200 250

-5

0

5

10

15

20

25

Tiempo (s)

Tem

pera

tura

(°C)

0 50 100 150 200 250

-10

-5

0

5

10

15

20

25

Tiempo (s)

Tem

pera

tura

(°C)

Tabla 2. Datos experimentales de tiempo y temperatura para el agua y las

soluciones de CaCl2.

Temperatura (°C)Sistema H2O H2O/CaCl2Tiempo

(seg)0.0 m 0.10 m 0.30 m 0.50 m 0.70 m

0 21.4 24.7 24.5 25.1 24.520 18.3 19.2 17.8 16.8 12.640 12.1 14.7 12 9.5 6.360 7.8 10.4 8.2 5.8 0.280 4.4 7.8 5.7 1.8 -3.1

100 0.5 5.1 2.9 -0.9 -4.5120 -2 1.9 1.4 -2.6 -5.3140 -0.3 0.6 0.1 -3.7 -5.8160 -0.2 -0.6 -0.6 -2.6 -5.9180 -0.2 -1.3 -0.9 -2.6 -6.3200 -0.2 -2 -1.6 -2.7 -6.3220 -0.2 -2.4 -1.8 -2.8 -6.6240 -2.9 -2 -2.9 -6.6260 -3.5 -2.3 -3 -4280 -4.3 -2.4 -3.1 -3.8300 -4.6 -2.4 -3.3 -3.9320 -2.5 -2.5 -3.5 -3.9340 -1 -3 -3.5 -3.9

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

-10

-5

0

5

10

15

20

25

Tiempo (s)

Tem

pera

tura

(°C)

360 -1 -3.3 -3.5380 -1 -3.3400 -3.7420 -3.6440 -4460 -4.5480 -4.9500 -5.1520 -2.3540 -1.9560 -1.9580 -1.9

Gráfica 6. Temperatura vs tiempo H2O 0.0 m

Gráfica 7. Temperatura vs tiempo agua/CaCl2 0.10 m

0 50 100 150 200 250

-5

0

5

10

15

20

25

Tiempo (s)

Tem

pera

tura

(°C)

Gráfica 8 Temperatura vs tiempo agua/CaCl2 0.30 m

Gráfica 9 Temperatura vs tiempo agua/CaCl2 0.50 m

0 50 100 150 200 250 300 350 400

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

Tiempo (s)

Tem

pera

tura

(°C)

0 100 200 300 400 500 600 700

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

Tiempo (s)

Tem

pera

tura

(°C)

Gráfica 10. Temperatura vs tiempo agua/CaCl2 0.70 m

Tabla 3. Valores de la temperatura de congelación del agua y de las soluciones de NaCl y CaCl2

0 50 100 150 200 250 300 350 400

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

Tiempo (s)

Tem

pera

tura

(°C)

0 50 100 150 200 250 300 350 400

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

Tiempo (s)

Tem

pera

tura

(°C)

m (mol/kg) T (°C) T (K) ΔT (K)H2O/NaCl T°f= 273.15

0 -0.2 272.95 0.20.25 -0.9 272.25 0.90.5 -1.7 271.45 1.70.75 -2.4 270.75 2.4

1 -3.3 269.85 3.3H2O/CaCl2

0 -0.2 272.95 0.20.25 -1 272.15 10.5 -1.9 271.25 1.90.75 -3.5 269.65 3.5

1 -3.9 269.25 3.9

Gráfica 11. Disminución de la temperatura de congelación del NaCl.

Gráfica 12. Disminución de la temperatura de congelación del CaCl2.

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

f(x) = 4.23780487804881 x + 0.343902439024371R² = 0.991674878870001

NaCl

molalidad mol/kg

ΔT

(K

)

Tabla 4 comparación del electrolito con no electrolito.

ΔTf (no elec) ΔTf (NaCl)

0.38 0.2

0.584 0.9

0.992 1.7

1.4 2.4

1.808 3.3

Gráfica 13 Obtención de Constante de Van’t Hoff

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

f(x) = 5.45731707317072 x + 0.353658536585359R² = 0.971033554768946

CaCl2

molalidad (mol/kg)

ΔT

(K

)

Tabla 5

comparación del electrolito con no electrolito

ΔTf (no elec) ΔTf (CaCl2)0.2 0.2

0.448 10.944 1.91.44 3.5

1.936 3.9

Gráfica 14 Obtención de Constante de Van’t Hoff

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

f(x) = 2.07735533237685 x − 0.445492587278814R² = 0.991674878870001

NaCl vs no elec (urea)

ΔT no elec

ΔT

ele

c

0 0.5 1 1.5 2 2.50

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

f(x) = 2.20053107789142 x − 0.0864476789929185R² = 0.971033554768947

CaCl2 vs no elec (dextrosa)

ΔT no elec

ΔT

ele

c

ALGORITMO DE CÁLCULOS.

T (K )=T (° C )+273.15

0 ° C+273.15=273.15K

∆T=T °f−T f

273.15K−272.95K=0.2K

Constante de Van’t Hoff

NaCl

Obtener ΔT del no electrolito (urea) con la molalidad empleada con el

electrolito

y=2.04 (0.1 )+0.38

∆T=0.584

i=∆T f

(∆T f )0∆T f=i (∆T f )0

y=mx+b

y=2.0774 x+0.4455

i=2.0774

CaCl2

Obtener ΔT del no electrolito (dextrosa) con la molalidad empleada con el

electrolito

y=2.48 ( 0.1 )+0.2

∆T=0.448

i=∆T f

(∆T f )0

∆T f=i (∆T f )0

y=mx+b

y=2.2005x+0.0864

i=2.2005

APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA:

La magnitud del descenso crioscopico es una medida directa de la cantidad total de

impurezas que puede tener un producto; a mayor descenso crioscopico, más

impurezas contienen la muestra analizada .EN LA INDUSTRIA AGRALIMENTARIA,

ESTA PROPIEDAD SE APROVECHAPARA DETECTAR ADULTERACIONES EN LA

LECHE.

Cuestionario Adicional:

1.- Explicar cómo varía la temperatura de congelación de las disoluciones en función de la concentración del cloruro de sodio y del cloruro de calcio, de acuerdo a los datos incluidos en las tablas 1 y 2.A mayor concentración molal de la solución, mayor es el descenso de la temperatura de congelación de la misma.

2.- Explicar por qué la temperatura de los sistemas objeto de estudio permanece constante en cierto intervalo de tiempo.Porque a esa temperatura está presente el equilibrio sólido-líquido de la disolución.

3.- Explicar el comportamiento del gráfico de la disminución de la temperatura de congelación en función de las concentraciones de cloruro de sodio y de cloruro de calcio; proponer una ecuación que los describa.El descenso en el punto de congelación conforme aumenta la concentración es debido a que implica la transición de un estado desordenando a un estado ordenado. Para que esto suceda, el sistema debe liberar energía en forma de energía térmica. Mientras mayor sea la concentración del soluto, menor será la presión de vapor y por lo tanto, menor el punto de congelación. Sin embargo, al tratarse de soluciones de electrolitos fuertes, también se considera su factor de Van´t Hoff,  

La ecuación que lo describe es: ∆T de fusión = i Kf msolutoDonde

La ecuación que lo describe es:

∆T de fusión = i Kf msoluto

Kf = Constante que depende del disolvente.i = Factor de Van´t Hoff

4. Analizar el gráfico de ∆Tf (cloruro de sodio) vs. ∆Tf (no electrolito) y ∆Tf (cloruro de calcio) vs. ∆Tf (no electrolito), proponer una ecuación que lo describa. Explicar cuál es el significado de cada uno de los términos de la ecuación.Se puede observar que hay una relación muy parecida entre la ∆Tf del cloruro de sodio y calccio contra la ∆Tf de urea y dextrosa, ya que a medida que aumenta la concentración de las disoluciones también lo valores de temperatura de fusión lo hacen de manera proporcional. Sin embargo en el caso de la gráfica de los electrolitos se toma en cuenta el factor de van´t Hoff la cual va a depender del número real de partículas en disolución después de la disociación. Al relacionar ambas disminuciones de temperatura, el valor de la pendiente proporcionada es igual a la magnitud del efecto sobre las propiedades coligativas, esta magnitud es el factor de van´t Hoff:

i = factor de corrección de Van't Hoff

α = grado de ionización del soluto, que indica que cantidad de soluto se disoció.

q = número total de iones liberados en la ionización de un compuesto.

5.- Comparar el valor del factor de van’t Hoff teórico con el experimental.

Experimental Teórico

NaCl i =2.0774 i = _2_

%E= ( 2−2.07742 ) (100 )=3.87%

CaCl2 i =2.072i = _3

%E= ( 3−2.20053 ) (100 )=26.65%

Conclusiónes:

En una solución de electrolitos, a diferencia de una solución ideal de no electrolito, habrá un cambio en las propiedades coligativas dependiendo de qué tan soluble es el electrolito en agua(o el disolvente que se ocupe).

Las propiedades coligativas aumentarán mientras más se disocie el electrolito. En este caso el descenso de la temperatura de congelación es más notable en el NaCl que en

el CaCl2 por que el cloruro de sodio se disocia más en agua.Por lo tanto habrá una mayor concentración de moléculas en el agua que con el CaCl2 que se disocia en menor proporción.

Se observa que conforme aumenta la concentración del solvente dentro del soluto, el tiempo transcurrido para que alcance la temperatura de congelación es menor en la mayoría de las curvas de enfriamiento realizadas

BIBLIOGRAFÍA:1.- Gilbert W. Castellan, Fisicoquímica, 2a Edición, USA, Addison-Wesley Iberoamericana, 1998, pág. 314- 343, 348, 349.2.- Keith J Laidler, Fisicoquímica, 2da Edición, CECSA. Pág. 206, 223.3.-Levine, I.N., Fisicoquímica, 4ta Edición, Vol.1, México, McGraw- Hill, 1996. Pág. 261, 284, 276.