RESUMEN

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Variacin de la solubilidad

Indice1. Introduccin2. Principios Tericos3. Tabulacin De Datos Y Resultados Condiciones De Laboratorio4. Anlisis y discusin de resultados5. Conclusiones y recomendaciones.6. Bibliografa

1. IntroduccinSe estudia la solubilidad de ciertos compuestos entre otras cosas, con el fin de establecer su nivel de solubilidad en un sistema con un solvente o tal vez dos, si fuera as, ambos solventes deben ser insolubles entre s, pero deben de solubilizar al soluto.En 1391 se formula la ley del reparto, dada por Nerst, esta ley se ha aplicado al estudio de problemas a nivel terico y prctico, como el proceso de extraccin, el de anlisis y determinacin de las constantes de equilibrio, las cuales dependen de la temperatura dada.Poniendo de ejemplo a la extraccin, este procedimiento se utiliza a nivel de laboratorio e industrial. En el primero se utiliza para remover una sustancia de un lquido o de un slido mediante la utilizacin de un solvente orgnico como eter, cloroformo, benceno, tetracloruro de carbono o en agua. A nivel industrial se aplica en la remocin de elementos no deseables en el producto final, pero para esto se necesita saber la cantidad de solvente a utilizar y el nmero de veces que se a de efectuar el ciclo de la extraccin, ya que no se debe desperdiciar reactivos ni energa.

2. Principios TericosLa solubilidad de una sustancia en un lquido dado, depende de la naturaleza del soluto y del solvente, de la temperatura y de la presin. Las variaciones del valor de la presin atmsferica solo producen cambios despreciables en la solubilidad de los lquidos o de los slidos en lquidos. En cambio la solubilidad de los gases en los lquidos vara en proporcin directa de la presin parcial del gas que se solubiliza. En los slidos y lquidos la mayora de las solubilidades aumentan con la temperatura.En el equilibrio entre solvente slido y solucin. Supongamos que consideramos el equilibrio entre el soluto en solucin y el soluto en estado puro(slido),la condicin de equilibrio esta dado por:2(T,P,x2) = 2(slido) (T,P)donde x2 es la fraccin molar del soluto en la solucin saturada y es, por tanto, la solubilidad del soluto expresada en fraccin molar. Si la solucin es ideal:

2(T,P) + RTlnX2 = 2 (slido) (T,P)donde 2(T,P) es el potencial qumico del soluto puro lquido. Usando este argumento se tiene que:lnX2 = (- Hfus/R )*(1/T - 1/T) H fus es el calor de fusin del soluto puro, y T es la temperatura de congelacin del soluto puro.Aplicando Hfus=T HSfus;lnX2 = (-mit Hfus/R )*(1 - T/T)que es una expresin de ley ideal de Solubilidad.Segn esta ley la solubilidad de una sustancia es la misma en todos los solventes con los cuales forma una solucin. La ley nunca es precisa para soluciones de materiales inicos en agua.El calor diferencial de dilucin del disolvente es la diferencia entre los valores H para dos concentraciones diferentes.Se le denomina como el incremento de entalpa cuando un volumen de solvente o de soluto se disuelve en un volumen tan grande de solucin que no se produce cambio apreciable en la concentracin de esta. 3. Tabulacin De Datos Y Resultados Condiciones De LaboratorioPresin (mm. Hg) = 756Temperatura (C) = 21 CHumedad = 78%

Datos Y ResultadosPeso del biftalato de potasio = 0.2035 gr. Peq de biftalato de potasio = 204.228 Peso del ac. benzoico = 1 gr.Peso molcular de ac. benzoico = 122.048Normalidad aproximada de NaOH = 0.1Normalidad real de NaOH = 0.0948Volumen de NaOH para la titulacin = ml.Densidad del agua a 10 C = 0.999 gr/mlDensidad del agua a 20 C = 0.998 gr/mlDensidad del agua a 30 C = 0.9956 gr/mlsolubilidad teorica de ac. benzoico a 10C = 0.21 gr/100ml" " " " " " 20C = 0.29 gr/100ml" " " " " " 30C = 0.42 gr/100ml Hs (teorico) = 6275.52 cal Hs (experimental) = 6417.93 cal% error = 2.26 %

Tabla N 1T(C)Temp.Vol.Wsol.353084.79.8023530859.778303033.69.872303033.49.664303033.610.0779303033.510.10452529839.7622529839.878202932.38.8634202932.710.1235152882.310.0173152882.29.9917

Tabla N2Para La Construccin De La Grfica Experimental

T(C)Temp.#molesMolalidad1/Tlogm353080.286890.931450.00325-0.03084353080.290.93150.00325-0.03084303030.250.81160.00330-0.09068303030.250.81160.00330-0.09068303030.250.81160.00330-0.09068303030.250.81160.00330-0.09068252980.200.68760.00336-0.16264252980.200.68760.00336-0.16264202930.160.55950.00341-0.25220202930.160.55950.00341-0.25220152880.120.42690.00347-0.36966152880.120.42690.00347-0.36966

Tabla n 3para la construccin de la grfica terica

T(C)T( K)MOLALIDADLOG m1/T( K)*103102830.0172-1.76443.5335202930.0238-1.62343.4129303030.0346-1.46093.3003

Clculos.-Determinacin del peso de la solucin.-Para 35 CW muestra1 = W1 matraz + muestra - W1 matraz vacio W muestra1 = 84.3283 74.5263 = 9.802 gr.Volumen de NaOH gastado para la titulacin = 4.7 *10-3Para 30 CW muestra 2 = 108.2636 - 98.4856 = 9.778 gr.Volumen de NaOH gastado para la titulacin = 3.6 *10-3Y asi para las otras temperaturas,cuyos datos estan en la tabla N1

Normalidad Real Del Naoh Tenemos que para el Biftalato de sodio se cumple :# Eq = Nb * Vb = # molesNb = W bk . Peqbk Vbreemplazando los datosNb = 0.2035 . 204.228 * 10.5 *10 -3Nb = 0.0948

Determinacion del peso de ac. benzoico y de agua.-PARA 35C.-Sabemos que: # equivalente = Nb * Vb# eq 1= 0.0948 * 4.7 * 10-3 = 4.4556 * 10-4# eq 2 = 4.4556 * 10-4El peso de ac. benzoico sera:W ac = # eq * peqW ac1 = 4.4556 * 10-4 * 122.048 = 0.0543 grW ac2 = 0.0543 gr.

Por diferencia del peso de solucin y de ac. benzoico se obtiene el peso de agua.W agua 1 = 9.8028 - 0.0543 = 9.747 gr.w agua 1 = 9.747 * 10-3 kg.W agua 2 = 9.720 * 10-3 kg.Asi para las dems temperatura, cuyos datos esta en la tabla N 1

Determinacin de la concentracin molal teorica y experimental.Para 35 C (experimental)Molalidad = molaridad / W agua (Kg) m1 = 4.45 * 10-4 . = 0.04569.7476 * 10-3Para 30 C (experimental)m2 = 3.41 * 10-4 = 0.03479.8304 * 10-3Con estos valores se saca un promedio si los valores estan cercanos:Para 10C mp = (m1 + m2) = 0.17412 Los valores de las otras temperaturas se encuentran en la tabla N3Para 10 C (terica)Con los datos dados de solubilidad del ac. benzoico se convierte atraves de la densidad en concentracin molal.0.21 gr * 1ml agua * 10-3gr * 1 mol ac. Benz100 ml 0.999 gr 1 Kg 122.048 = 0.0172 moles/ kg aguaAs para las dems temperaturas cuyos valores estn en la tabla N3

Determinacin del H terico y experimental y de sus errores.-La pendiente teorica = -1371.38- HdDs = -1371.382.303*R H dDs = 6275.52 calLa pendiente experimental = - 1402.5 H d Ds = 6417.93 calError del HDs .-% ERROR = ( VALOR TEORICO - VALOR EXPER.) * 100VALOR TEORICO% ERROR = ( 6275.52 - 6417.93 ) * 1006275.52% ERROR = -2.26 %

4. Anlisis y discusin de resultadosLos grficos de LOG m VS 1/T (K), tanto experimental como el hallado a travs de datos tericos de solubilidad del ac. benzoico sobre 100ml de agua y convertirlos a molalidad, nos sirve para hallar el calor diferencial de solucin.En la grfica experimental se tiene 4 pares de valores de los cuales el tercero es el menos recomendable, solo tres se ajustan una recta, cuya pendiente es 1402.5, obtenindose un calor diferencial de solucin de 6417.93 cal.En cambio en la grfica terica se tiene 4 pares de valores los cuales todos se ajustan a una recta, cuya pendiente es -1371.38; obtenindose un calor diferencial de solucin de 6275.52 cal. Obtenindose un error de 2,26 %.El error obtenido fue de 2.26 % y se debi entre otros factores a la imprecisin al titular, las muestras, que es un error pequeo; pero que siempre afecta en algo. Tambin contribuy el haber tomado la muestra con algunas partculas slidas, pues el algodn no era del todo eficiente a la hora de filtrar, adems en la mayora de los casos hubo una demora al tomar las muestras, pues lo dificultaba el filtro, as la temperatura al titular ya no era la de trabajo sino que se aproximaba a la temperatura ambiente.Se traz una recta que paso por la mayor parte de puntos (tres de cuatro), lo que nos demuestra que nuestros datos obtenidos experimentalmente han sido adecuadamente tomados.En cuanto a los equipos utilizados, estos tuvieron una precisin buena: balanza electrnica, pipetas volumtricas y bureta calibrada. El mtodo utilizado puede utilizarse para determinar el calor diferencial de solucin con otros solutos escasamente solubles en los respectivos solventes.

5. Conclusiones y recomendaciones.Conclusiones.-La solubilidad por efecto de la temperatura varia dependiendo si el soluto es soluble o no en un determinado solvente.La solubilidad por efecto de la temperatura depende de la cantidad de soluto en el solvente y de otras variables como la presin.En la grfica experimental hay valores que no se ajustan a una recta debido a que las concentraciones a una temperatura dada no estn muy cercanas.La pendiente de la grfica nos permite calcular el calor de dilucin mediante la relacin:m = H ds/RTener cuidado al pipetear la muestra atravs de un tapn de CAUCHO y descartarlo cada vez que se cambia a otra temperatura.Si los valores de las concentraciones no son cercanos, graficar a una misma temperatura las dos concentraciones y en la grfica descartar una de ellas.Al hacer el experimento mantener lo ms que sea posible una agitacin constante.Evitar que la solucion inicial previamente solubilizada a una temperatura aprox. 65C.Un aumento de temperatura produce una mayor saturacin de soluto en la solucin. Esto se cumple en el sistema utilizado en el laboratorio.Una baja temperatura de fusin y un bajo calor de fusin, favorecen la solubilidad.En el caso ideal, el calor diferencial de solucin es directamente proporcional a la temperatura, pero cuando la solucin est muy diluida, la curva se convierte en recta y este calor se hace constante, como se ha podido demostrar.Se recomienda mantener la solucin sobresaturada en un bao caliente, ya que se debe evitar la presencia de soluto en estado slido. Adems, se debe contar con el material correctamente lavado.Es necesario cambiar el algodn que se coloco en el filtro para evitar que se cuelen partes slidas; haciendo ms exacta la valoracin con el hidrxido de sodio.En las titulaciones se debe parar de agregar hidrxido de sodio cuando la solucin tome un color permanente y diferente al inicial, aunque este no sea muy acentuado.

6. BibliografaAtkins P. Fisicoqumica 2da. Edicin. Ed. Fondo Educativo Interamericano, Mxico, 1986, pg: 204 205.Castellan G. Fisicoqumica 2da. Edicin. Ed. Fondo Educativo Interamericano, EEUU, 1987, pg: 106, 144. 312-313;324,337Maron S. Prutton Fundamentos de Fisicoqumica 1era. Edicin. Ed. Limusa, Mxico, 1968, pg: 269 272.Pons Muzzo Gastn Fisicoqumica 6ta Edicin Ed. Universo, Lima, 1985.pg: 271 274. 272,273,413,418.Gorbachev " Practicas de Fisicoquimica", 1ra Edicion, Ed. MIR, Pags 234; 242-247.

ResumenEl objetivo de la prctica es determinar la variacin de la solubilidad por efecto de la temperatura, y calcular el calor diferencial de la solucin experimental y tericamente.Las condiciones de laboratorio fueron: 756 mg y 21C.El trabajo consiste en la disolucin de un peso de cido benzoico (1,g) en agua a una temperatura aproximadamente 60C de la cual se extrae 25 ml para llevarlo a una temperatura determinada hasta obtener una saturacin a esta temperatura, luego retiramos un volumen de la solucin a esta temperatura y colocamos un erlenmeyer previamente pesado, la diferencia es el peso de la solucin , esta se valora con una solucin de NaOH 0,09N (previamente valorada con BK), y calculamos el # de equivalentes, peso del soluto, Kg de agua y la molalidad; luego calculamos log(m) y 1/T de los datos experimentales y tericos como muestra la tabla y graficamos para obtener la pendiente y consecuentemente H, que es el cambio de entalpa de la solucin(grfico). H experimental es 4263,83 cal/mol y el % de error con respecto al terico es 2,26%.Podemos concluir que la solubilidad depende de la temperatura en funcin directa, tambin de la naturaleza del soluto disuelto, y que el cambio de entalpa esta asociado con el proceso en que el soluto se disuelve en un solvente.Se recomienda trabajar con temperaturas bajas, tomar para clculos la molalidad ya que no depende del volumen , y realizar una regresin lineal para los datos. En la presente prctico, se estudia el comportamiento de la solubilidad de un soluto ligeramente soluble por efecto de la temperatura y calculando atravs de ello el calor diferencial de la solucin cuando esta saturada.

Trabajo enviado por:Rodney PujadaRodneyperu@latinmail.com