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REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD DEL ZULIAFACULTAD EXPERIMENTAL DE CIENCIASDEPARTAMENTO DE QUMICAUNIDAD ACADEMICA DE FISICOQUIMICA

SOLUBILIDAD DEL CIDO BENZOICO Y DETERMINACIN DE SU CALOR DE SOLUCIN

Presentado por:Br. Oscar PortilloC.I. N 20.862.300

Maracaibo, abril de 2015

RESUMENEn esta experiencia prctica se determin la variacin de la solubilidad del cido benzoico (C6H5COOH) en agua, en funcin de la temperatura; esto se hizo mediante la titulacin con hidrxido de sodio (NaOH) 0,1 M. El calor de solucin obtenido (H) fue de 26,055 y al ser este positivo, se puede decir que la naturaleza del proceso es endotrmica.

INTRODUCCIN La entalpa H de un sistema cuya energa interna, presin y volumen son U, P y V se define como:H = U + pVPuesto que U, p y V son funciones de estado, H tambin lo es. Obsrvese en dwrev= -pdV que el producto de p y V tiene dimensiones de trabajo y por tanto de energa; en consecuencia, es correcto sumar U y pV. Naturalmente, H tiene unidades de energa.[1] El calor de solucin es la variacin de entalpa relacionada con la adicin de una cantidad determinada de soluto a una cantidad determinada de solvente a temperatura y presin constantes. H=Qp.[2]En esta experiencia prctica se pudo apreciar cmo esto afecta la solubilidad del cido benzoico a diferentes temperaturas. En el presente informe se presentarn varias representaciones grficas y tericas en las cuales se mostrar la variacin de solubilidad del cido benzoico con respecto de la temperatura. Para esto se estandariz una solucin de hidrxido de sodio con patrn primario biftalato de potasio (C6H5COOHCOOK). Es necesario entender que la solubilidad es la cantidad mxima de soluto que puede disolverse en un determinado volumen de lquido (solvente) a una temperatura especfica. Cuando la cantidad de soluto es menor a la solubilidad, se constituye lo que se denomina una solucin saturada.[3]Los objetivos para esta prctica son los siguientes: determinar la solubilidad del cido benzoico como una funcin de la temperatura; evaluar a partir de una grfica (lnS vs 1/T) el calor de disolucin (H); identificar la naturaleza exotrmica o endotrmica del proceso.PARTE EXPERIMENTALSe control la temperatura del bao termotatizado previamente armado a 70 C. Se aadieron 500 mL de agua destilada en un vaso de precipitado de 500 mL y se llev hasta ebullicin mediante el uso de una plancha de calentamiento. Se pesaron 4 g de cido benzoico y posteriormente se disolvi en un Erlenmeyer de 500mL con 250 mL de agua destilada previamente hervida. La solucin obtenida se llev al bao termotatizado y se esper hasta que la temperatura de esta se estabilizara con la del bao, mientras se agitaba constantemente con una varilla de vidrio para su completa disolucin. Con una pipeta precalentada se tomaron tres alcuotas de 10 mL de la solucin madre (asegurndose de que estas no tuvieran cido benzoico slido) en erlenmeyers de 125 mL. Esto se debi hacer en el menor tiempo posible para mantener el calor de la pipeta y evitar que la muestra cristalizara dentro de esta. Este procedimiento se repiti a temperaturas de 55 y 45 C. Cabe destacar que debido a cuestiones de tiempo solo se pudo repetir el procedimiento a dos temperaturas; esto fue debido a que fue muy difcil hacer que el bao termotatizado llegara a la temperatura requerida.RESULTADOS Y DISCUSINTabla 1. Estandarizacin de la Solucin de NaOH 0,1M.N MuestraMasa (g) C8H5O4K,Volumen (mL) NaOH[NaOH] (M)

10,209610,70,096

20,226411,40,097

30,207210,80,094

0,096

En la Tabla 1, se encuentran tabulados los valores del proceso de estandarizacin del NaOH mediante C8H5O4K, as como el promedio de la concentracin obtenida experimentalmente. La media de la concentracin fue de 0,096 y el error de 4,2 %. Como se puede observar, este fue menor que 5% y por ello se puede decir que el proceso fue exacto. Este error, a pesar de ser pequeo, pudo ser ocasionado por el comportamiento no ideal de las reacciones involucradas.Tabla 2. Titulacin del cido benzoico con NaOH 0,0912 M a diferentes temperaturas.T (C)V NaOH (mL)V C6H5COOH (mL)Moles C6H5COOH

558,388,58,26107,9296x10-4

456,3666,15,856x10-4

Luego de estandarizar el NaOH 0,096 M, se titularon las tres muestras de 10 mL de cido benzoico usando como indicador la fenolftalena; esto se hizo a dos temperaturas: 55 y 45 C. En la Tabla 2 se muestran los valores del volumen necesario para el punto de equivalencia de cada muestra a distintas temperaturas. Con estos datos se puede observar que a medida que disminuye la temperatura, el volumen de hidrxido de sodio necesario para la titulacin tambin disminuye. Esto, segn el principio de Le Chatelier, es debido a que la temperatura de un sistema se eleva por accin del calor. El calor comunicado se puede contrarrestar, si el equilibrio se desplaza en el sentido en que se absorbe calor. Si una reaccin es endotrmica, su constante de equilibrio aumentar con la temperatura; si es exotrmica, su constante de equilibrio disminuir.[4] En una reaccin endotrmica, para favorecer la formacin de los productos es necesario proporcionar calor; y en una exotrmica se puede considerar que el calor es parte del producto.En esta reaccin:C6H5COOH + NaOH C6H5COO-Na + H2OEl equilibrio se desplaza al lado de los reactivos ya que el aumento de temperatura favorece la disociacin del NaOH. Cuando la temperatura de la solucin madre era de 55 C, se necesit un volumen mayor de NaOH para llegar al punto de equivalencia; cuando se llev la solucin a una temperatura de 45 C, se necesit menos volumen. Esto quiere decir que a altas temperaturas el equilibrio se desplaza hacia la izquierda para consumir una mayor cantidad de reactivo (NaOH) y a bajas temperaturas se desplaza hacia la formacin de productos.Tabla 3. Solubilidad del cido benzoico en aguaT (C)T (K)1/TS(mol/Kg)Ln(S)

55328,150,0030470,0792-2,536

45318,150,0031430,0586-2,837

En la Tabla 3, se encuentran los valores obtenidos en el laboratorio de la solubilidad del cido benzoico en agua a dos temperaturas diferentes. El inverso de la temperatura (1/T) y el logaritmo de la solubilidad obtenido a partir del clculo de la solubilidad a cada temperatura. En esta tabla se observa que al disminuir la temperatura, la solubilidad del cido desciende tambin. Esto es debido a que, si se espera que al aumentar la temperatura la solubilidad tambin aumente, entonces se puede decir que al disminuirla la reaccin ocurrir ms lentamente al no absorber el calor suficiente.

ANEXOSAl realizar una relacin de S (mol/Kg) vs T (K) obtenemos la siguiente grfica y del logaritmo de la solubilidad (Ln(S)) vs el inverso de la temperatura (1/T), se tienen las siguientes grficas:Grafica N1. Solubilidad experimental del cido Benzoico S (M) vs T (K).

Grafica N2. Solubilidad experimental del cido Benzoico Ln(S) vs 1/T (K).

Cabe des tacar que la regresin lineal de la Grfica N1 y la Grfica N2 es igual a 1, por lo que en condiciones normales se podra decir que el proceso fue muy exacto. Sin embargo, este no es el caso de esta prctica debido a que, por cuestiones de tiempo, solo se tomaron muestras a dos temperaturas diferentes. En este sentido, es importante aclarar que para que la regresin sea lo suficientemente precisa, es necesario un mayor nmero de muestras.Clculo de entalpa molar de solucin (Hsol):La dependencia de la solubilidad con la temperatura se cumple con la ecuacin de Clausius-Clapeyron: (1)La cual al integrarla se obtiene: (2)Siguiendo la ecuacin de la recta y = mx+b, se dice que y = ln(S), x = 1/T, por lo tanto: (3)Y despejando esta ltima ecuacin tenemos: (4)(-3135,4) x 8,31 J/mol

[5]Clculo de la solubilidad:Solubilidad = = 0,0792

Error absoluto, relativo y varianza: Error absoluto = Xexp - = 26,055 - 24,328 = 1,727Error relativo =

Error absoluto y relativo de molaridad de la estandarizacin de NaOH:Error absoluto = Xexp - = 0,1 0,096 = 0,004Error relativo =

CONCLUSIONESMediante los datos obtenidos, se puede concluir que la naturaleza del proceso es endotrmica, debido a que el cido benzoico necesita absorber calor para disolverse por completo en agua. Esto se pudo demostrar al calcular la entalpa de solucin, cuyo valor fue positivo, verificando as lo mencionado anteriormente. Debido a la naturaleza endotrmica de este proceso, se concluye que al disminuir la temperatura tambin disminuye la solubilidad y al aumentarla, esta es mayor.

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

1. Levine Ira N. 2004 FISICOQUIMICA. Editorial McGraw-Hill. 5ta Edicin. Volumen 1. Pg.: 60.2. Castellan W. Gilbert. 1987. Fisicoqumica. Editorial Addison Wesley Iberoamericana S.A. 2da edicin. Pg.: 144.3. Riao Cabrera, Nestor. 2007. Fundamentos de qumica analtica bsica. Editorial Universidad de Caldas. 2da edicin. Pgs.: 26-27.4. Dickerson, Richard E. 1992. Principios de qumica. Editorial Revert S.A. 4ta edicin. Pgs.: 627-628.5. CRC Handbook of Chemestry and Physis. 93rd Edition. 2012 2013.