LABORATORIO 1VOLUMEN MOLAR PARCIAL

OBJETIVO:

Determinar los volmenes molares parciales de los constituyentes de una mezcla y estudiar la variacin de los mismos con la concentracin. Se considera para el estudio una solucin binaria de solvente y soluto.

FUNDAMENTO TEORICO:

El volumen total V de una solucin binaria en trminos de los volmenes molares parciales y , y nmeros de moles y , respectivamente para solvente y soluto, se expresaV = + (1.1)= = Un mtodo para medir el volumen molar parcial es determinado el volumen molar aparente , el cual se define = (1.2)En donde V = . (1.3)Y Siendo M1 y M2 las masas molares de solvente y soluto, V0 el volumen molar del solvente puro, d la densidad de la solucin y d0 la densidad del solvente puro. Combinando (1.2), (1.3) y (1.4) = [] .. (1.5)Si la masa del solvente n1 M1 = 1000 gr, n2 = m la molalidad, as: = [] = [M2 - ()] = [M2 - ] .. (1.6)En la que W es el peso del picnmetro con solucin, Wa peso del picnmetro con solvente (H2O) y W0 peso del picnmetro vaco. La densidad de la solucin se obtiene de d = . (1.7)siendo VP el volumen del picnmetro, que se calcula aplicando VP = (1.8)Donde da es la densidad del agua a la temperatura del experimento.Una vez conocido 2 se puede determinar()P, T, n graficando 2 vs m. En el caso de electrolitos se encuentran que 2 aumenta linealmente con es decir 2 = 0 + A , Aqu es el volumen molar aparente a dilucin infinita y A una constante. Al graficar 2 vs , de la pendiente se obtiene ( 2 / )P, T, n = A. Derivando la ecuacin (1.9) con respecto a m a P, T y n1 constante, resulta ()P, T, n = .. (1.10) ()P,T, n = ()P, T, n .. (1.11)Por otro lado de la ecuacin (1.2) se obtiene()P, T, n = = 2 + n2 ()P, T, n .. (1.12) De la combinacin de (1.6), (1.11) y (1.12) se obtiene V2, volumen molar parcial del soluto. El volumen total V de la solucin se determina tambin en base a la ecuacin (1.2) de la cualV = n2 2 + n1 V0 .. (1.13)De la ecuacin (1.1) = .. (1.14) Por ltimo de la combinacin de (1.12), (1.13) y (1.14) el volumen molar parcial del solvente resulta definido en la forma = [n1 V0 n22 ()P, T, n] .. (1.15).

MATERIAL Y EQUIPO: Acetona, agua destilada y cloruro de sodio; esptula, matraces volumtricos de 100 ml, papel de filtro, picnmetros; pinzas para bureta, pipetas volumtricas de 50 ml; termmetro, etc.

PROCEDIMIENTO:Se separan 100 ml de una solucin acuosa 3-2 M de NaCl. Con esta solucin madre se preparan otras soluciones de 0.8, 0.6, 0.4 y 0.2 molar. Las densidades de las soluciones se determinan con un picnmetro, pudiendo usarse el de Ostwald-Sprengel o el de Weld. Las mediciones de pesada deben realizarse cuantitativamente. Se determina el volumen del picnmetro utilizando la densidad del agua destilada y la diferencia de masa entre el picnmetro con agua y vaco (Wa - Wo).

UTILIZACION DE DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS: Tabular los datos detalladamente. Calcular la molalidad (m) de las soluciones a partir de la molaridad (M) y la densidad (d) de las mismas, m = . (1.16) En donde M2 es la masa molar del soluto. Se pide calcular el volumen molar aparente de soluto usando la ecuacin (1.6). Luego, graficar 2 vs y determinar ( 2 / m)P,T, n y por ultimo calcular y , usando las ecuaciones (1.12) y (1.15) respectivamente.

CALCULOS:1.- Determinacin de la densidad del H2O a temperatura ambienteTambiente (C) = 21C la cual ser la temperatura para encontrar dicha densidad de manera experimental.WVacia = 40,3944 g.Wlleno = 50,2371 g. Wagua (T 21C) = 9.8427 g.Hallando densidad del agua:0 = Wagua / Vp siendo Vp = 10 mldo = 0 = = 0.98427 g/cm3

2. Determinacin de la M de la solucin madreW(gr) NaClVol. (L)PF(gr/mol)NaCl

117 158.5

La molaridad es: M= W NaCl / (PFNaCl * Vol.) M= 117gr / (58.5 gr/mol *1L)M= 2.0 M

3. Preparacin de las soluciones 0.2 M , 0.4 M, 0.6M y 0.8M. a partir de la solucin Madre3.1.- Solucin 0.2M C1.V1 = C2.V22M*V1 = 0.2*20ml V1 = 2 ml NaCla) Masa de la solucin:

W vacio (g) 40.5988 g.

W lleno H2O (g)50.5271 g.

W sol. = 9.9283 g. sol. = =0.9928 g/cm3b) Hallando la m molalidad: m = m = = 0.20385mol/kgc) Hallando 2 para solucin 0.2M = [] = [] ml

3.2.- Solucin 0.4M C1.V1 = C2.V22M*V1 = 0.4*20ml V1 = 4 ml NaCla) Masa de la solucin:

W vacio (g) 40.6348 g.

W lleno H2O (g)50.6092 g.

W sol. = 9.9744 g. sol. = =0.9974 g/cm3b) Hallando la m molalidad: m = m = = 0.41065mol/kgc) Hallando 2 para solucin 0.4M = [] = [] ml

3.3.- Solucin 0.6M C1.V1 = C2.V22M*V1 = 0.6*20ml V1 = 6 ml NaCla) Masa de la solucin:

W vacio (g) 40.0958 g.

W lleno H2O (g)51.2236 g.

W sol. = 9.9283 g. sol. = = 1.0128 g/cm3b) Hallando la m molalidad: m = m = = 0.6137 mol/kgc) Hallando 2 para solucin 0.2M = [] = [] ml3.4.- Solucin 0.8M C1.V1 = C2.V22M*V1 = 0.8*20ml V1 = 8 ml NaCla) Masa de la solucin:

W vacio (g) 15.5784 g.

W lleno H2O (g)25.9719 g.

W sol. = 10.3935 g. sol. = = 1.0394 g/cm3b) Hallando la m molalidad: m = m = = 0.8059mol/kgc) Hallando 2 para solucin 0.2M = [] = [] Considerando la densidad del agua en tablas de temperaturas (0.9982g/cm3) ml4.- Determinacin del nmero de moles del soluto y del solvente en cada mezclaM = donde es masa formula del soluto y V es el volumen total (L)despejando m soluto= M*

Mezcla 1: 0.2M de NaCl en 10 ml de H2O = 0.2* donde m = 0.1169 msoluto + m solvente = mT m solvente =9.811Entonces: n1 = = = 0.5446n2 = = = 0.002Mezcla 2: 0.4M de NaCl en 10 ml de H2O = 0.4* donde m = 0.2338 msoluto + m solvente = mT m solvente = 9.7406Entonces: n1 = = = 0.5406n2 = = = 0.004Mezcla 3: 0.6M de NaCl en 10 ml de H2O = 0.6* donde m = 0.3506 msoluto + m solvente = mT m solvente = 9.7772Entonces: n1 = = = 0.5427n2 = = = 0.005999 = 0.006Mezcla 4: 0.8M de NaCl en 10 ml de H2O = 0.8* donde m = 0.4675msoluto + m solvente = mT m solvente = 9.926Entonces: n1 = = = 0.5509n2 = = = 0.007999 = 0.008

TABLA 01C (M)n1n2

0.20.54460.002

0.40.54060.004

0.60.54270.006

0.80.55090.008

TABLA 02C (M)W sol (g.)solm (mol/kg)m(1/2)

0.29.92830.99280.2038516.04530.4515

0.49.97440.99740.4106525.9240.6408

0.610.12781.01280.613711.06980.7834

0.810.39351.03940.80596.950.8977

Pendiente = A = ()P, T, n = -48.241

Hallamos : ()P,T, n = ()P, T, n para cada concentracin usando sus respectivas moladidades m.

Para 0.2M : m=0.20385 ()P,T, n = -53.42Para 0.4M : m=0.41065 ()P,T, n = -37.64Para 0.6M : m=0.6137 ()P,T, n = -30.789Para 0.8M : m=0.8059 ()P,T, n = -26.869

TABLA 03C (M)()P,T, n n1n2

0.216.0453-53.420.54460.002

0.425.924-37.640.54060.004

0.611.0698-30.7890.54270.006

0.86.95-26.8690.55090.008

Finalmente hallamos por la ecuacin 1.12 = 2 + n2 ()P, T, n Para Mezcla 1: = 15.939Para Mezcla 2: = 24.7739Para Mezcla 3: = 10.8854Para Mezcla 4: = 6.7353Luego hallamos por la ecuacin 1.15 = [n1 V0 n22 ()P, T, n] siendo Vo = =18.303Para Mezcla 1: = 18.303Para Mezcla 2: = 18.304Para Mezcla 3: = 18.305Para Mezcla 4: = 18.306COMPROBACION de VOLUMEN MOLAR PARCIAL: por la ecuacin 1.1 se debe cumplir que V = + Para Mezcla 1: V = 0.5446*18.303 + 0.002*15.939 = 9.99969 Para Mezcla 2: V = 0.5406*18.304 + 0.004*24.7739 = 9.9942 Para Mezcla 3: V = 0.5427*18.305 + 0.006*10.8854= 9.99943 Para Mezcla 4: V = 0.5509*18.306 + 0.008*6.7353 = 10.138Lo cual comprueba que los valores de y son correctos y exactos pues al promediarse los valores de V resulta un valor de 10.03283 el cual es muy convincente.1. Comprobacin de resultados Comprobamos el VOLUMEN MOLAR PARCIAL por la ecuacin (1.1) donde se debe cumplir que V = + Para Mezcla 1: V = 55.56 x 18.0588 + 0.2014 x 17.7356 = 9.99969Para Mezcla 2: V = 55.56 x 18.0405 + 0.4047 x 23.6378 = 9.9942Para Mezcla 3: V = 55.56 x 18.0166 + 0.6083 x 21.0942 = 9.99943Para Mezcla 4: V = 55.56 x 17.9881 + 0.8145 x 23.1313 = 10.138Para Mezcla 5: V = 55.56 x 17.9719 + 0.9199 x 25.6964 = 10.138Para Mezcla 6: V = 55.56 x17.9539 + 1.0305 x 32.1279 = 10.138Lo cual comprueba que los valores de y son correctos y exactos pues al promediarse los valores de V resulta un valor de 10.03283 el cual es muy convincente.

LABORATORIO 2TEMPERATURA CRITICA DE SOLUCIONObjetivo Estudiar el equilibrio heterogneo de dos lquidos, determinando su curva de solubilidad y aplicando la regla de las fases de Gibbs. Se considera para el estudio el sistema: Fenol-Agua

Fundamento Terico Existen sistemas lquidos binarios parcialmente miscibles cuya solubilidad sin embargo es alterada con la variacin de la temperatura. Si se grafica la temperatura de solubilidad vs. la composicin se obtiene una curva llamada curva de solubilidad o de equilibrio. Algunos sistemas exhiben una temperatura mxima de solucin (Temperatura crtica de solucin o consoluta), por ejemplo agua-anilina (6) otros exhiben temperatura mnima de solucin, agua-trietilamina; otros mxima y mnima, agua-nicotina; y an otros ni mxima ni mnima. El sistema Fenol-agua presenta solubilidad mutua con una temperatura mxima de solucin. Si un par lquido con temperatura crtica de solucin alto, se encuentra a una temperatura inferior a sta, y si existen 2 fases lquidas, la composicin de cada fase en equilibrio es fija e independiente de las cantidades de las 2 fases existentes. Una mejor interpretacin del comportamiento de estos sistemas bajo ciertas condiciones se consigue pues graficando la temperatura vs. la composicin.

Material y Equipo Agua Fenol Tubos de ensayo pequeos Rejilla con asbesto Trpode Mechero Termmetro(0-110C) Bureta Vaso de 400mL.

Procedimiento ExperimentalSe prepara una solucin acuosa de fenol al 80 %, aadiendo 125 ml de agua a 500 gr de fenol tipo reactivo; se agita hasta la obtencin de una solucin homognea.De la solucin anterior se vierte a travs de una bureta a 10 tubos de ensayo, volmenes de 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1.25 ml; luego de otra bureta se aade respectivamente a los tubos de ensayo anteriores 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, y 8.75 ml de agua. Obtenindose as un intervalo de concentraciones de fenol de 10 % a 80 %.Cada tubo de ensayo con tapn insertado dentro de l un termmetro de 110 graduado al 0.1 se introduce en un bao Mara. Se calienta lentamente el agua, agitando constantemente el tubo siempre dentro del bao mara. Cuando el lquido turbio se aclara se anota la temperatura. Se omite el calentamiento manteniendo el tubo dentro del bao, cuando reaparezca la turbidez se anota una nueva lectura del termmetro. Como temperatura de miscibilidad se considera el promedio de las 2 temperaturas, para cada tubo en particular. N0 calentar las mezclas a temperaturas mayores de 75 ya que pueden descomponerse.

Clculos, Resultados y Conclusiones Tabular los datos detalladamente. Trazar 2 grficas de temperatura composicin, una de temperatura vs porcentaje en peso, y otra de temperatura vs fraccin molar. Indicar las reas (o porciones) que representan una fase y dos fases. De las grficas determinar la temperatura crtica de solucin y comparar el valor con el dado en la bibliografa.

Determinar la concentracin y temperatura crtica de solucin usando una extensin de la ley del dimetro rectilneo, obteniendo la media aritmtica de cada lnea de unin entre 2 fases en equilibrio, a las temperaturas de 30, 40, 50 y 60 ; trazar una lnea recta uniendo las medias aritmticas. La concentracin crtica de solucin lo dar el punto de unin de lnea de medias aritmticas y la lnea correspondiente a la temperatura crtica.

DATOS EXPERIMENTALESCASO 1: (68%)80= a mL.AGUA= 10- a mL.

PESO= A(1.0525)Peso neto del fenol= (1.0525(a)(0.8)= 0.842 aPeso agua = 1.0525a 0.82 a= 0.2105 a Peso mezcla total = 0.0525a + 10

% peso =

a= 8.43 mL. (VOLUMEN SOLUCION MADRE)T. inicial= 24 CT. final = 42 CDensidad solucin = 1.0525 g/mlDensidad agua= 1 g/ml

CASO 2:

SOLUCION MADRE: 4mL.(80%)PESO= 4.21gPeso neto del fenol= 3.368 gPeso agua = 4.21 gPeso mezcla total = 9.21 g% peso =T solubilidad = 63 CDensidad solucin = 1.0525 g/mlDensidad agua= 1 g/ml

CASO 3:

SOLUCION MADRE: 7mL.(80%)PESO= 7.3675 gPeso neto del fenol= 5.894 gPeso agua = 1.4735 gPeso mezcla total = 10.3675 g% peso =T solubilidad = 59.5 CDensidad solucin = 1.0525 g/mlDensidad agua= 1 g/ml

CASO 4: SOLUCION MADRE: 6mL.(80%)PESO= 6.315 gPeso neto del fenol= 5.052 gPeso agua = 1.263 gPeso mezcla total = 10.315 g% peso =T solubilidad = 63 CDensidad solucin = 1.0525 g/mlDensidad agua= 1 g/ml

CASO 5: SOLUCION MADRE: 8mL.(80%)PESO= 2.1050gPeso neto del fenol= 1.684 gPeso agua = 7,00 gPeso mezcla total = 9.1050 g% peso =T solubilidad = 59.5 CDensidad solucin = 1.0525 g/mlDensidad agua= 1 g/ml

CASO 6: SOLUCION MADRE: 9mL.(80%)PESO= 1.3156gPeso neto del fenol= 1.0525 gPeso agua = 8 gPeso mezcla total = 9.3156 g% peso =T solubilidad = 53.5 CDensidad solucin = 1.0525 g/mlDensidad agua= 1 g/ml

GRAFICO 11 FASE2 FASE

GRAFICO 21 FASE2 FASES

CONCLUSIONESSe pude notar que en el grafico 2 hay ms dispersin que en el grafico 1, por lo tanto se pude decir que la grafica 1 es ms exacta. Pudo hacerse ms exacta si no se hubiera producido error instrumental o error humano.Debajo de la curva se encuentra en 2 fases (fenol-agua),va incrementando la solubilidad a medida que se eleva la temperatura y fuera de la curva la composicin de las 2 capas se hacen idnticas, y de aqu que los 2 lquidos son completamente miscibles en todas sus proporciones, formndose una sola fase.

LABORATORIO 3DIAGRAMA DE EQUILIBRIO DE SISTEMA DE FASES TERNARIO

OBJETIVOTrazar un diagrama de equilibrio de Fases para un sistema lquido ternario con 2 componentes originalmente inmiscibles, en base a mediciones experimentales de solubilidad y equilibrio, analizando el diagrama resultante con aplicacin de la regla de las Fases de Gibbs. Estos diagramas se usan principalmente en los clculos de los procesos de extraccin con solvente.Para este estudio se considera el sistema Benceno Acido actico Agua, con los componentes inmiscibles benceno y agua, a presin y temperatura ambientes.FUNDAMENTO TERICO* A Presin y Temperatura constantes, las composiciones de mezclas lquidas ternarias pueden representarse en un diagrama coordenado triangular trazado en dos dimensiones, usndose para tal fin el tringulo equiltero. Cada lado del tringulo representa la composicin de 2 componentes, cada vrtice un componente puro, y un punto dentro del tringulo una mezcla ternaria. Si adems de la composicin se involucra otra variable, por ejemplo la temperatura; para la determinacin del diagrama de equilibrio de fases se requerir de una tercera dimensin, resultando una figura en el espacio.* Si a mezclas binarias de lquidos inmiscibles o parcialmente miscibles, se adicionan un tercer lquido soluble en cada uno de estos, se obtienen mezclas ternarias formando una sola fase o separables en dos fases (o capas), dependiendo de las concentraciones. Los puntos representativos de las composiciones de las mezclas ternarias comenzando a formar una sola fase, dentro del tringulo equiltero, determinan una curva llamada curva de solubilidad o de equilibrio.

Fig.3.1 Diagrama de equilibrio de fases para un sistema liquido ternario con dos componentes inmiscibles A y B.

Fig. 3.2 Diagrama de Equilibrio de Fases para un sistema lquido ternario con 2 componentes parcialmente miscibles A y B.

* Esta curva puede pasar por 2 vrtices del triangulo cuando dos de los componentes son inmiscibles inicialmente, caso C6H6 H2O en el sistema C6H6 H2O CH3COOH, Fig. (3.1); o puede interceptar a un lado del tringulo cuando dos del los componentes son parcialmente miscible como H2O y CHCl3 en el sistema CHCl3 HAc H2O. Fig. 3.2.* Todo punto afuera de la curva representa un sistema ternario completamente miscible (una sola fase), y un punto por debajo de la curva un sistema separable en 2 fases. La lnea que une dos puntos de la curva tal como a y b en la Fig. 3.1, se denomina lnea de unin o de reparto, que no es necesariamente paralela a la base o paralela a otra u otras lneas de unin. Se pueden preparar varias mezclas lquidas ternarias separables en 2 capas y obtener varias lneas de reparto, como cd, ef en la Fig. 3.1; las composiciones de las capas respectivas dependen de las composiciones de las mezclas ternarias originales. A medida que se aada el componente miscible (al sistema binario inmiscible o parcialmente miscible) las composiciones de las dos capas conjugadas se tornan mas semejantes una de otra, hasta que se obtiene una sola fase o capa. El punto representativo de la composicin de esta fase nica se denomina punto crtico o de dobles.* Las mezclas ternarias de C6H6 HAc H2O forman sistemas de una sola fase a determinados intervalos de concentracin y sistemas de dos fases generalmente concentraciones bajas de cido actico (3). Los componentes C6H6 H2O son inmiscibles originalmente, y el HAc es completamente miscible tanto en C6H6 como en H2O, y a temperatura constante se obtiene un diagrama de fases semejantes al mostrado en la Fig. 3.1.

MATERIAL Y EQUIPO

1) HAc. Glacial2) Benceno puro3) Agua destilada4) Soluciones diluidas de NaOH5) 0.5N;0.01N;0.001N6) Fenolftalena7) Frascos de vidrio, aproximadamente125mL8) Buretas de 50mL9) Embudos de Decantacin

10) Pipetas de 5mL11) Equipo de agitacin magntica12) Soportes-pin1. ESQUEMA DEL EXPERIMENTO

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALa. DETERMINACIN DE LA CURVA DE SOLUBILIDADPreparar mezclas de benceno y agua (en cantidades adecuadas), con los siguientes porcentajes en peso de benceno: 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 y 90 %; en los frascos de tazn de vidrio esmerilado. Cada mezcla binaria se agita vigorosamente por medio de la agitacin magntica, hasta la aparicin de una dispersin turbia y se titula despus con HAc glacial hasta un punto de muy dbil turbidez; anotar el gasto de HAc glacial, seguir titulando hasta la formacin de una sola fase ntida y nuevamente anotar el gasto de HAc; considerar como gasto de HAc el promedio aritmtico de estos dos gastos. En base a este dato, determinar la composicin de cada mezcla ternaria (en porcentaje en peso o fraccin molar) para el trazado de la curva de solubilidad.b. DETERMINACIN DE LAS LNEAS DE REPARTOPreparar mezclas ternarias (en cantidades adecuadas) de benceno, cido actico y agua, con las siguientes composiciones en volumen.

TABLA N1 : DETERMINACIN DE LAS LINEAS DE REPARTO.

MEZCLACLOROFORMOAGUAACIDO ACETICOTOTAL

14.54.5110

24.53.5210

34.52.5310

44.51.5410

DATOS EXPERIMENTALESLa siguiente tabla se obtiene a partir de los siguientes datos:Sistema H2O HAc CHCl3cloroformo = 1.48 g/cm3agua = 1.00 g/cm3HAc = 1.055 g/cm3

DIAGRAMA DE EQUILIBRIO DE FASES DE UN SISTEMA LQUIDOTERNARIOSISTEMA: CLOROFORMO AC. ACTICO AGUA

TABLA N2 : DATOS EXPERIMENTALES ML Y GR.

MEZCLA BINARIAACIDO ACETICO (ML)MEZCLA TERNARIA

NMILILITROSGRAMOS

CLOROFORMOAGUACLOROFORMOAGUAACIDO ACETICO (ML)

11912.71.48913.3985

22818.32.96819.3065

33717.64.44718.568

44630.25.92631.861

55527.67.4529.118

66420.38.88421.4165

77318.210.36319.201

88211.911.84212.5545

991613.3216.33

TABLA N 3: DATOS CALCULADOS AL 83% DE CLOROFORMO.

NMEZCLA TERNARIATOTALMEZCLA TERNARIA

AL 83% DE CLOROFORMOPORCENTAJE EN PESO

CLOROFORMOAGUAACIDO ACETICO (ML)% CLOROFORMO% AGUA% ACIDO ACETICO

11.22849.251613.39923.8795.1438.7456.11

22.45688.503219.30730.2678.1228.0963.79

33.68527.754818.56830.00812.2825.8461.88

44.91367.006431.86143.78111.2216.0072.77

56.1426.25839.11851.51811.9212.1575.93

67.37045.509621.41734.29721.4916.0662.45

78.59884.761219.20132.56126.4114.6258.97

89.82774.012812.55526.395537.2315.2047.56

911.05563.26446.3320.6553.5415.8130.65

DETERMINACIN DEL PESO DEL CIDO ACTICO EN CADA CAPA

CA 0.5 moles NaOH 51.5 ml sol NaOH 1 mol CH3COOH 60 gr CH3COOH1000 mol sol NaOH 1 molNaOH 1mol CH3COOHCA = 1.545 gr Ac. Act.CB = 0.5 12.3 60 = 0.369 gr. Ac. Act. 1000Ahora tenemos: Clculo del porcentaje en peso: = 1.5 / (1.5 + 0.255) * 100 = 85.47% = 0.255 / (1.5 + 0.255) * 100 = 14.53%

LINEAS DE REPARTOPreparamos mezclas ternarias de Cloroformo,cido actico,agua,10ml,cada una con las siguientes composiciones de volumen TABLA N 4: CALCULOS DE LAS LINEAS DE REPARTO

N PESO 3 ML (GR DE CAPA)NAOH, 0.5N, MLPESO DE AAC, GR EN 3ML DE CAPA% PESO AAC

CACCCACCCACCCACC

10.9262.748508.51.50.25585.470114.5299

22.2052.66101.528.53.0450.85578.076921.9231

31.1133.18751.512.31.5450.36980.721019.2790

41.89583.20838.136.051.1431.081551.382348.6177

CALCULOS EXPERIMENTALES: TABLA N 2. CALCULOS DE LOS GRAMOS (MULTIPLICACION DE LOS ML POR LA DENSIDAD DE LOS COMPONENTES)Densidad de Clorformo: 1.48 g/mlDensidad del Agua: 1 g/mlDensidad del cido Actico. 1.055 g/ml6. CONCLUSIONES: Las mediciones de cido actico deben realizarse con mucho cuidado teniendo en cuenta que de ellas depende la curva de solubilidad, por lo tanto son las ms esenciales. El equipo a utilizar debe estar seco y en perfectas condiciones para as lograr un anlisis ms preciso La curva de solubilidad parte de los extremos del triangulo debido a que el sistema fenol-agua es un sistema inmiscible, de no ser as, la curva de solubilidad hubiera partido de la recta y no de los extremos, ya que seria un sistema parcialmente inmiscible como el agua-cloroformo.

LABORATORIO 5 DESTILACIN FRACCIONADAOBJETIVOEstudiar la separacin de una mezcla lquida binaria por destilacin fraccionada a reflujo total, usando mediciones del ndice de refraccin para determinar la composicin del destilado y residuo. FUNDAMENTO TEORICOLa destilacin fraccionada ha permitido enormes adelantos en las operaciones de separacin de materiales por destilacin tales como en la refraccin de petrleo y en la concentracin de istopos, y por consiguiente, un progreso notable en el diseo de equipo para estos fines (4).La separacin de dos lquidos por simple vaporizacin y condensacin no es efectiva, excepto cuando sus respectivos puntos de ebullicin difieren ampliamente. Una mejor separacin se consigue a base de una serie de destilaciones simples, lo cual sin embargo, es laborioso. Se obtiene el mismo resultado usando una columna de fraccionamiento, dentro de la cual asciende vapor ponindose en contacto con parte de condensado que desciende dentro de la misma. Los componentes menos voltiles se vaporizan de la fase lquida descendiente, por lo que la destilacin a travs de la columna es equivalente a varias destilaciones simples sucesivas. La separacin es mejor, si la mayor parte del vapor condensado en la parte superior de la columna regresa como reflujo. La razn de reflujo se define como la razn de la cantidad de lquido que regresa a la columna a la cantidad de lquido separado como destilado. La temperatura ser ms baja en la parte superior, donde se concentra el componente ms voltil, que en la parte inferior, donde se encuentra en mayor proporcin el componente menos voltil.Si se usan columnas empaquetadas, se consigue mejor contacto de las fases lquido vapor, pero el empaquetamiento no debe retener una fraccin grande del lote que se destila ya que disminuye el grado de separacin. La efectividad de una columna de destilacin se expresa en trminos de platos tericos. El plato terico se define como una seccin hipottica de columna que produce separacin tal de componentes, que el vapor que sale por la parte superior de la seccin tiene la composicin del vapor que esta en equilibrio con el lquido que cae por el fondo de la seccin. Una columna formada por un simple tubo de 1 cm de dimetro y 1 m de largo podra ser equivalente slo a un plato terico, mientras que el mismo tubo relleno de empaquetamiento adecuado puede equivaler a 20 o ms platos tericos. El nmero de platos tericos aumenta al disminuir la relacin de reflujo. Para determinar el nmero de platos tericos debe disponerse de datos de equilibrio lquido (L) vapor (V) de las substancias consideradas para trazar grficas como la de la Fig. 5.1 para el sistema CCl4 C6H6 ; o contar con datos de temperatura (Tb) vs composicin, para trazado de una grfica tal como la de la Fig. 5.2, y en base a la cual se obtiene los datos de la composicin de equilibrio lquido vapor.

Fig. 5.1 Grfica lquido vapor para el sistema CCl4 C6H6, para determinar el numero de platos tericos. En la Fig. 5.1., cada lnea vertical representa una etapa de destilacin ideal, su interseccin con la lnea superior determina la composicin del vapor en equilibrio con el lquido, indicado por la interseccin de la lnea vertical con la lnea inferior. Cada lnea horizontal muestra una condensacin completa de todo el vapor para dar un lquido de la misma composicin. El nmero de platos tericos es igual al nmero de escalones verticales 1. La superficie lquido vapor en el matraz de destilacin equivale a un plato terico. El nmero de platos tericos puede variar un poco con la velocidad de entrada del vapor en el fondo de la columna y la velocidad de regreso del lquido

Fig. 5.2. Diagrama temperatura - composicin para un sistema lquido binario completamente soluble en la fase lquida.MATERIAL Y EQUIPOSistemas lquidos: CCl4 C6H6, CCl4 C6H5CH3, etc.; columna Vigreux, columnas empaquetadas (empaquetamiento: conos dobles, salidas de acero inoxidable, hlices de vidrio o bolitas de vidrio), cabeza de destilacin con refrigerante de dedo y termmetro, manta de calentamiento con tela de vidrio y autotransformador variable; probeta graduada de 100 ml, tubos de ensayo pequeos y corchos; refractmetro, soportes, pinzas, mangueras, etc.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALSe mezclan 10 ml de CCl4 con 40 ml de C6H6 ( 20 ml de CCl4 con 30 ml de C6H5CH3) en el matraz de destilacin, el cual, se calienta con manta de calentamiento controlada con autotransformador variable. El lquido debe hervir vigorosamente hasta que se produzca condensacin en la parte superior de la columna. En caso de que sta sea inundada, se debe disminuir el calentamiento. El refrigerante se instala en una posicin tal que todo el condensado regrese a la columna. Despus de establecerse el equilibrio, tomar las lecturas de temperatura en el termmetro cuando stas sean constantes. Separar muestras de destilado y residuo. Para la coleccin del destilado, el refrigerante debe estar instalado en una posicin tal que permita que el destilado gotee a una probeta graduada. Desechar las tres primeras gotas, y recolectar una muestra de un milmetro para su anlisis respectivo en un refractmetro (Abbe por ejm.) por el brazo lateral del matraz de destilacin separar con una pipeta 1 ml de lquido y guardarlo para su anlisis en el refractmetro (dependiendo de las circunstancias previamente puede quitarse el calentamiento). La eficiencia de la columna determinada en base a estas dos muestras corresponde a la eficiencia de la columna a reflujo total. Se puede repetir el procedimiento con la columna empaquetada para fraccionamiento, la cual requiere mayor tiempo para alcanzar el equilibrio pero se obtiene mayor eficiencia de separacin. O puede usarse tambin una columna de platos de burbujeo. Si se usa la columna empaquetada, la columna y matraz de destilacin se evacan y secan, y se introducen 30 ml de cloroformo y 30 ml de benceno. El condensado de reflujo se ajusta para razn de reflujo 5:1 a 10:1, segn se hja calculado de las velocidades de goteo del refrigerante a reflujo y del tubo de destilacin. El destilado se colecta en una probeta. Despus de cada 3 ml de destilado se toma una muestra de 1 ml en una botellita provista de tapn, y posteriormente a estas muestras se les mide el ndice de refraccin. Se debe llevar un registro del volumen total de lquido destilado y de la lectura del termmetro al tiempo de tomar cada muestra. Tambin se anota el volumen total final del destilado.Tabular los datos detalladamente. Los ndices de refraccin de C6H6, CCl4 y de mezclas de los 2 vs % molar de CCl4, se grafican en papel coordenado. Con la curva obtenida determinar la composicin de una mezcla lquida desconocida por interpolacin del ndice de refraccin. En esta forma se determinan las composiciones del destilado y residuo. Con datos de composicin L V o en base a datos de temperatura (de ebullicin) composicin, trazar la curva de equilibrio como la mostrada en la Fig. 5.1. fijar los puntos

representativos del destilado y residuo, y y proceder a la determinacin del nmero de platos tericos tal como se ha explicado en la seccin teora. Tmn = 178.450KTmx = 508.200K ConstantesA = 28.5884 B = - 2.4690 x 103C = - 7.351 D = 2.8025 x 10-10E = 2.736 x 10-6metanol (1)Tmn = 159.05Tmx = 516.25 ConstantesA = 23.8442 C = -5.0474B = -2.8642 x 103 D = 3.744 x 10-11E = 2.7361 x 10-7Log10 P = A + B/T + C log10 T + DT + ET2P; mmHgT: 0KAguaLog10 P = 28.5884 + (-) + (-7.351)log10 T + 2.8025x10-10 T + 2.736x10-6 T2MetanolLog10 P = 23.8442 + + (-) 5.0474log10 T + 3.744x10-11 T + 2.7361x10-7 T2Si T = 23 = 2960K

AguaLog10 P = 28.5884 - 7.351 log10 (296) + 2.8025x10-10 (296) + 2.736x10-6 (296)2Log10 P = 28.5884 8.341216216 18.16646537 + 0.0000000835145 + 0.239717376Log10 P = 2.320435874P = 102.320435874 = 209.1394078 mmHg 209.1394 mmHgMetanolLog10 P = 23.8442 - 5.0474 log10 (296) + 3.744x10-11 (296) + 2.7361x10-7(296)2Log10P = 23.8442 9.676351351 12.47359778 + 1.108224 x + 0.023972613Log10P = 1.718223493 = 101.718223493= 52.2665mmHgDIAGRAMA Presin De Vapor-ComposicinSistema: AGUA-METANOLH2O CH3-OHPresin De Vapor a 23X1X2P2 mmHgP1 mmHgP mmHg

10.00.00052.266552.2665

0.90.120.9139447.0398567.95379

0.80.241.8278841.813283.64108

0.70.362.7418236.5865599.32837

0.60.483.6557631.3599115.01566

P10 = 52.2665mmHgP20 = 209.1394mmHgClculos para el trazado del Diagrama de Equilibrio de Fases Temperatura-Composicin, para el sistema AGUA-METANOL, considerndolo como ideal se aplicaP = (P20 P10)X2 + P10 X2 P20 = Y2P De dondeX2 = (P P10)/(P20 P10) Y2 = (X2P20)/PCH3OH A. Metanol Tb = 351.440K = 78.44 78.5H2O B. AGUA Tb = 329.440K = 56.44329.440KBP AGUA1.- log PB0 = 28.5884 7.351log(329.44) + 2.8025 x 10-10(324.4) + 2.736 x 10-6(329.44)2= 28.5884 - 7.4945 18.5082 + 0.00000009233 + 0.2969 = 2.8826 PB0 = 102.8826 = 763.1326 mmHg.log PA0 = 23.8482 - 5.0474 log(329.44) + 3.74 x 10-11(329.44) + 2.7361 x 10-7(329.44)2= 23.84 8.6941 12.7082 + 0.000000012334 +0.02969509 = 2.4716PA0 = 102.4716 = 296.21mmHg.2.- log PB0 = 28.5884 - 7.351log(330.44) + 2.8025 x 10-10(330.44) + 2.736 x 10-6(330.44)2log PB0 = 28.5884 7.4719 18.51785 + 0.00000009260581 + 0.29875 = 2.8974PB0 = 102.8974 = 789.5870mmHg.log PA0 = 23.8442 5.0474 log(330.44) + 3.744 x 10-11(330.44) + 2.7361x10-7(330.44)2log PA0 = 23.8442 8.6678 12.7149 + 0.000000012371674 + 0.02987573831 = 2.4914PA0 =102.4914 = 310.0273 mmHg3.- log PB0 = 28.5884 - 7.351 log(331.44) + 2.8025 x 10-10(331.44) + 2.733x10-6(331.44)2logPB0 = 28.5884 7.4423 18.5275 + 0.00000009288606 + 0.35563678 = 2.91216 22PB0 = 102.91216 = 216.8833 mmHglog PA0 = 23.8442 5.0474 log(331.44) + 3.744 x 10-11(331.44) + 2.7361x10-7(331.44)2log PA0 = 23.8442 - 12.7215 + 0.000000012409114 + 0.0300567353 2.51106PA0 = 102.51106 = 324.3834 mmHg4.- log PB0 = 28.5884 7.351 log(333.44) + 2.8025x10-10(333.44) + 2.736x10-6(333.44)2Log PB0 = 28.5884 7.4046 18.5447 + 0.00000009344656 + 0.3041945911 = 2.9413PB0 = 102.9413 = 873.5746 mmHglog PA0 = 23.8442 5.0474 log(333.44) + 3.744x10-11(333.44) + 2.7361x10-7(333.44)2log PA0 = 23.8442 8.5899 12.7347 + 0.00000001248394 + 0.030420571 = 2.75PA0 = 102.75 = 354.8134 mmHg5.- log PB0 = 28.5884 7.351 log(335.44) + 2.8025x10-10(335.44) + 2.736x10-6(335.44)2Log PB0 = 28.5884 7.3605 18.5658 + 0.0000000940071 + 0.3078547 = 2.97PB0 = 102.97 = 933.2543 mmHglog PA0 = 23.8442 5.0474 log(335.44) + 3.744x10-11(335.44) + 2.7361x10-7(335.44)2log PA0 = 23.8442 8.5386 12.7478 + 0.000000012558874 + 0.03078659545 = 2.5886PA0 = 102.5886 = 387.7930 mmHg

TTMETANOL(1)AGUA(2)CVFVFDBDFB

n(C)(K)PA,mmHgPB,mmHgX2Y2

0156.44329.44296.21763.13260.99330.9974

0257.44330.44310.0273789.58700.93830.9748

0358.44331.44324.3844816.88330.88450.9507

0460.44333.44354.8134873.57460.78110.8978

0562.44335.44387.7930933.25430.68240.8380

X2 = Y2 = 1.- X2 = = = 0.9933 Y2 = = 0.99742.- X2 = = = 0.9383 Y2 = = 0.97483.- X2 = = = 0.8845 Y2 = = 0.95074.- X2 = = = 0.7811 Y2 = = 0.89785.- X2 = = = 0.6824 Y2 = = 0.8380

SolucinComponentesVolumen (mL)Densidad(g/mL)Masa (g)N molesN moles totalesFraccin molar (x)I.R.

1agua50.99814.99050,277250,2772511.335

metanol00,791000

2agua4.150.99814.1421150,230120.2548380.9031.334

metanol10,7910.7910,0247180.097

3agua30.99812.994310,166350.215790,770991.333

metanol20,7911.5820,049440,2291

4agua20.99811.99620,11090.185060,59931.332

metanol30,7912,3730,074160,4007

5agua10.99810.99810,055450.1543250,35931.331

metanol40,7913,1640,0988750,6407

TABLAS DE DATOS PARA HACER LA GRAFICA LIQUIDO-VAPOR PARA EL AGUA-METANOL PARA DETERMINAR EL N DE PLATOSX (liquido)Y (vapor)

00

0,050,102

0,10,186

0,20,322

0,30,428

0,40,513

0,50,586

0,60,656

0,70,725

0,80,8

11

CONCLUSIONES- Del trazo de la grfica concluimos las grficas de la presin son rectas, por lo tanto el sistema es ideal.-En una columna de destilacin fraccionada hay varias etapas (platos), en las cuales se realiza un intercambio de masa, liquido vapor y as el lquido a destilar salga ms puro.LABORATORIO 6DETERMINACIN DE LA MASA MOLAR DE UN SOLUTO NO VOLATIL POR ASCENSO EBULLISCOPICO

1. OBJETIVO:Determinar la masa molar de un soluto no-voltil, en base a mediciones experimentales de la elevacin del punto de ebullicin del solvente en soluciones de este soluto, usando el termmetro diferencial Beckman.2. FUNDAMENTO TEORICO:En soluciones de solutos no-voltiles, la presencia de soluto aumenta el punto de ebullicin del solvente (3) (6); este incremento o ascenso ebulloscpico Te se determina por la ecuacin Te = [] m . (6.1)Donde R es la constante de los gases, T0 la temperatura normal de ebullicin del solvente puro, Hv y n1 el calor molar de evaporizacin y numero de moles de solvente respectivamente, y m la molalidad de la solucin. El trmino entre corchetes es funcin de la naturaleza del solvente y se le denomina la constante ebulloscpica del solvente, Ke; y asi la ecuacin (6.1) se puede escribir en la formaTe = Ke m . (6.2)La molalidad se da porm = . (6.3)En la que W2 y M2 son la masa y masa molar del soluto respectivamente, y W1 la masa del solvente (lquido). De la combinacin de (6.2) y (6.3)M2 = . (6.4)La ecuacin (6.4) es la expresin matemtica para la determinacin de la masa molar del soluto M2, midiendo experimentalmente la elevacin del punto de ebullicin del solvente Te, causada por la disolucin de W2 gr de soluto en W1 gr de solvente.3. MATERIAL Y EQUIPO:Solventes lquidos como urea, acetona, etc.; solutos como p-nitrotolueno, cido benzoico, cido acetilsaliclico, etc. Aparato para ascenso ebulloscpico de Cottrell-Chopin con cmara de ebullicin y otros accesorios; refrigerante, termmetro diferencial Beckman, lupa, micromechero, rejilla y gas propano; podra usarse como equipo y medio de calentamiento lmpara de rayos infrarrojos y manta de calentamiento que funcionan con electricidad. Prensa para comprimidos, soportes, pinzas, etc. 4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:Calibrar el termmetro Beckman de tal manera que el nivel de Hg se site aproximadamente en la mitad inferior de la escala del termmetro a ebullicin normal del solvente puro. Las cantidades de solvente y soluto se fijan de tal forma que se obtenga una solucin diluida. Para el presente experimento se eligen como solvente y soluto urea y paranitrotolueno (p-nitrotolueno), respectivamente. A la cmara de ebullicin conteniendo previamente trocitos de porcelana porosa para regular la ebullicin, se vierten 25 ml de urea; se conecta el termmetro Beckman al aparato de Cottrell-Chopin, se provee de una refrigeracin adecuada con agua al sistema, y se le suministra calentamiento a la cmara de ebullicin con llama de micromechero en otro dispositivo. Proceder ahora a la toma de lecturas de nivel de Hg en la escala del termmetro cada 30 segundos (mnimo 4), cuando la ebullicin es suave, la cual se obtiene por percolacin regular del lquido sobre el bulbo del termmetro. Interrumpir el calentamiento, separar momentneamente el termmetro Beckman, e introducir en la cmara de ebullicin 0.30 gr de p-nitrotolueno; suministrar nuevamente el calentamiento y anotar las lecturas del punto de ebullicin de la solucin en forma anloga a las del solvente puro. Las fluctuaciones de temperatura que pudieran producirse podran deberse a prdidas de vapor de disolvente o cuando el bulbo no est bien cubierto por porciones del percolador. Se deben controlar la presin baromtrica y la temperatura ambiente; el punto de ebullicin es sensible a las variaciones de la presin atmosfrica si la determinacin se efecta por un periodo largo de tiempo. Algunos solutos se asocian en urea a molculas dobles.5. UTILIZACIN DE DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS:Tabular los datos detalladamente. Remplazar los valores de las masas de solvente y soluto, valor promedio y corregido del ascenso ebulloscpico del solvente proveniente de la medicin experimental, y el valor de la constante ebulloscpico corregida, en la ecuacin (6.4); para determinar la masa molar de soluto M2. Comparar este resultado con el valor dado en la bibliografa, calculando el porcentaje de error. La correccin de la constante ebulloscpico del solvente puede hacerse segn los datos que se indican (3).

DETERMINACIN DE LA MASA MOLAR DE UN SOLUTO POR ASCENSO EBULLISCOPICO M2=

DATOS EXPERIMENTALES:Soluto: rea 0.3795Solvente: Agua DestiladaT ambiente: 24 CV agua: 50mL

CLCULOS: Lectura del Termmetro de Beckman. Solucin AguaT 1T 2T 3T 4

0.670.680.720.75

Tomando como T Promedio = 0.705.

Lectura del Termmetro de Beckman. Solucin Agua + UreaT 1T 2T 3T 4

0.80.90.80.75

Tomando como T Promedio = 0.8125

Ahora tenemos:

T = T2 T1 = 0.8125 0.705 = 0.1075

Reemplazando:

T =0.1075Ke = 0.52W2 = 0.3012W1 = 25

M2 =

M2 = 0.52 (0.3012) (1000) (0.1075)(25)

M2 = 58.278 58.28 rea

Clculo del porcentaje de Error:

% E = Vt Vp = 60.06 58.28 = 2.96% Vt 60.06

Conclusiones: El termmetro beckmann debe ser calibrado despus de varias pruebas, para as lograr que en la hora del experimento se puede medir correctamente la diferencia de temperatura. Se debe contar con un regulador de voltaje para realizar esta prctica dado que no se pudo controlar los altos y bajos de la electricidad. Este mtodo para hallar el peso molecular de un compuesto es muy exacto. Despues de haber calibrado el termmetro beckmann, se debe evitar manipularlo ya que esto puede ocasionar que el mercurio vuelva a bajar o a subir, cosa que hara que nuestro experimento se echara a perder El dato obtenido, finalmente depender mucho de cmo hayamos operado el termmetro beckmann, ya que es este el que puede variar en cualquier momento, por una mala manipulacin

LABORATORIO 7CONDUCTIVIDAD ELECTRICA

1. OBJETIVO:Medir la conductividad elctrica de soluciones electrolticas acuosas, determinando la constante de la celda utilizada. Se consideran para el estudio electrolitos fuertes y dbiles.2. FUNDAMENTO TEORICO:Cuando se pasa corriente elctrica a travs de una solucin electroltica, la carga elctrica es transportada por el movimiento de aniones y cationes. Si la solucin de electrolito se coloca dentro de una celda conteniendo dos electrodos paralelos de rea A cada uno, separados una distancia l, y se encuentra que la resistencia total en la celda es R, la conductividad o conductancia de la solucin electroltica se expresa en la forma. L = (7.1) Cada solucin electroltica posee una conductividad especfica, Ks, la cual se define Ks = (7.2)Siendo la resistencia especfica o resistividad de la solucin, y se da por = (7.3)De donde R = .. (7.3)En la que = K (7.4)K es la constante de la celda, y como lo muestra la ecuacin (7.4) depende de la geometra de la misma.De la combinacin de (7.2), (7.3) y (7.4) Ks = . (7.5)Y de (7.1) y (7.5) Ks = L K .. (7.6)

De (7.5) K = Ks . R . (7.7)La ecuacin (7.7) permite la determinacin de la constante de la celda en trminos de la conductividad especfica y resistencia de la solucin. Por otro lado, se define como conductividad equivalente A, A = .. (7.8)Donde C es la combinacin del electrolito en equiv/litro de sol. Midiendo la resistencia de una solucin electroltica cuya conductividad especfica sea conocida, se puede determinar la constante de la celda usando la ecuacin (7.5) midiendo experimentalmente despus en la misma celda la resistencia de otra u otras soluciones electrolticas, se pueden calcular sus conductividades especficas aplicando la misma ecuacin (7.5) y sus respectivas conductividades equivalentes a travs de la ecuacin (7.8).

I1I1B

Rx

CADETERCTOR

I2I2

D

I

Generador

Fig. 7.1 Circuito de Puente Wheatstone. La resistencia se mide colocando a la celda en un brazo de circuito de puente Wheatstone usando corriente alterna CA (2), o directa CD(6); este circuito va conectado a un generador de bajo voltaje (caso CA 1000 ciclos/seg ), y a un dispositivo detector tal como un galvanmetro; como se muestra en la figura 7.1. el propsito de usar corriente alterna es evitar polarizacin de los electrodos en la celda de conductividad, lo cual podra conducir a reaccin en los electrodos (1); la celda es de vidrio con electrodos de platino sellados. El generador suministra una corriente de intensidad I, la cual se bifurca en A en las intensidades I1 e I2. Las corrientes de Intensidad I1 pasa a travs de las resistencias R3 y Rx (solucin electroltica), y la de intensidad I2 pasa a travs de las resistencias R1 y R2. R1 , R2 y R3 se miden en el puente Wheatstone. Cuando no pasa corriente por el detector, el potencial en el punto B es igual al potencial en el punto D, en estas condiciones se puede escribir R3 I1 = R2 I2 (7.9)Y Rx I1 = R1 I2 .. (7.10)Combinando las ecuaciones (7.9) y (7.10), se obtiene Rx = R3 (7.11)La ecuacin (7.11) permite el clculo de la resistencia de la solucin electroltica bajo la siguiente situacin en el puente Wheatstone: razn foja de (R1/R2) y un valor de R3 que corresponde a un paso nulo de corriente a travs del detector.3. MATERIAL Y EQUIPO:Soluciones acuosas de KCl 0.01 N 0.02 N de conductividad especfica conocida (para solucin de KCl 0.01 N, Ks = 0.00140877 ohm-1 cm-1 a 25); soluciones acuosas de cido actico 0.1 N 0.05 N para determinar su conductividad equivalente; celda de conductividad con electrodos de platino (Pt), solucin saturada de PtCl3; bao de temperatura constante. Puente Wheatstone de resistencia variable o puente universal de Wayne-Kros; generador de corriente de bajo voltaje de aproximadamente 15 voltios, de CA o CD; galvanmetro u otro dispositivo detector (osciloscopio de rayos catdicos, etc.); voltmetro; cables de conexin, soportes, pinzas, etc.Cualquier forma que sea la celda utilizada, se debe recubrir los electrodos con negro de platino, para eliminar algunos efectos de electrlisis. Se prepara la solucin para platinado, mezclando 3 gr de PtCl3 con 100 ml de H2O. se somete a los electrodos a un recubrimiento homogneo con negro de Pt, sumergindolos en la solucin de platinado y usando C.D. de bajo voltaje de tal manera que slo se produzca un lento desprendimiento de gases (intercambiando las conexiones de los electrodos, cada minuto o ms, a la fuente de CD). Se lava cuidadosamente la celda y los electrodos con agua de conductividad (agua bidestilada con algunas gotas de K2Cr2O7). Si no se dispone de agua de conductividad bidestilada en columna de intercambio inico, hervir agua destilada para eliminar gases de CO2 disueltos y guardarla cuando est caliente en un frasco con tapa. Usar esta agua para preparar las soluciones de KCl 0.01 N y 0.02 N, y las soluciones de CH3COOH 0.1 N o 0.05N. Enjuagar la celda y electrodos varias veces con pequeas porciones de solucin examen. Llenar la celda con una cantidad adecuada de dicha solucin, introducindola en un bao de temperatura constante y conectndola al puente Wheatstone y dems accesorios segn circuito establecido. Proceder a la medicin de la resistencia de la solucin electroltica usando inicialmente la solucin de KCl 0.01 N ( 0.02 N, Ks = 0.00276 ohm-1 cm-1). Despus de seguir las instrucciones de lavado antedichas, proceder a la medicin de la resistencia de otras soluciones electrolticas (CH3-COOH 0.05 N, etc.) para determinar la conductividad equivalente A.El valor de la conductividad es muy sensible a los cambios de temperatura, por lo que la temperatura del bao debe variar dentro de 0.05. Se obtienen resultados precisos cuando se usa una celda con electrodos bastante prximos y un generador de C.A., pero esto introduce un nmero de problemas ya que entre otros aspectos es necesario considerar y balancear reactancias en el circuito as como las resistencias. Sin embargo con el puente Wheatstone y galvanmetro los resultados son satisfactorios con generadores de C.D.4. UTILIZACION DE DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS: Tabular los datos detalladamente. Usando la ecuacin respectiva (ecuacin 7.7), calcular la constante K de la celda a partir de la resistencia medida R y datos de conductividad especfica Ks de la solucin de KCl 0.01 0.02 N. Determinar la conductividad equivalente de la solucin de cido actico 0.05 N, con el valor de la constante de la celda y datos de conductividad especfica de esta solucin aplicando la ecuacin (7.8). Discutir los resultados comparndolos con los valores dados en la bibliografa a las mismas condiciones.5. DATOS EXPERIMENTALES:

Tabla N 1C (concentracin)Conductividad ms/cmT (C)Conductividad equivalente (A=1/ohmxcm)

10,05 N5,4823,5109,6

20,1 N10,1923,3101,4

30,2 N19,5223,897,6

40,4 N36,523,291,25

50,6 N52,723,887,83

60,8 N64,023,580

71,0 N81,824,181,8

Para NaCl:

Hallando la conductividad equivalente para cada concentracin de NaCl:A = Para NaCl de C (0,05 N)

Para NaCl de C (0,1 N)

Y as con dicha frmula calculamos la conductividad equivalente para las siguientes concentraciones.

Tabla N 2:Para Acido Actico (HAc):C (concentracin)Conductividad s/cmT (C)Conductividad equivalente (A= 1/ohmxcm)

10,05 N36323,223,2

20,1 N50923,123,1

30,2 N70623,023,0

40,4 N96923,023,0

50,6 N 117022,922,9

60,8 N129723,023,0

71,0 N138223,323,3

Hallando la conductividad equivalente para cada concentracin de HAc:A =

Para HAc (0,05 N):

Para HAc (0,1 N):

Y as con dicha frmula calculamos la conductividad equivalente para las siguientes concentraciones de Acido actico (HAc).

GRAFICAS DE LAS CONDUCTIVIDADES CON la C^(1/2)

Conductividad de NaCl

Conductivida del HAc.

CONCLUSIONES: Lavar los electrodos con agua destilada 2 o 3 veces para eliminar el CO2 que se pudiera formar La conductividad del HAc terico a 25 es 7.4. En corriente alterna la conductividad elctrica del HAc resulto 8.523 cm-1ohm-1, y en corriente continua la conductividad elctrica del HAc resulto 7.101347 cm-1ohm-1. En conclusin la corriente continua es ms exacta que en corriente alterna.

LABORATORIO 8NUMERO DE TRANSFERENCIA DE UN ION POR EL METODO DE LIMITEMOVIL

1. OBJETIVODeterminar el nmero de transferencia o fraccin de corriente transportada por una especie inica, en base al desplazamiento de la interface entre dos soluciones electrolticas de un ion comn, cuando se pasa corriente elctrica atreves de ellas. Se usan para el estudio, las soluciones acuosas de HCL 0.1N (o 0.2 N)(conductora)y de (indicadora)2. FUNDAMENTO TEORICO El mtodo de limite mvil consiste en mezclar en un tubo capilar graduado dos soluciones electrolticas conteniendo un ion comn que generalmente es el anion.Al pasar corriente elctrica

fig 8.1Numero de trasferencia por el mtodo de limite mvil(C.D) atreves de estas ,se genera una interface (o limite)mvil ,la cual es observable si se adiciona previamente un indicador a la mezcla antedicha, ya que de ser as se establece una diferencia de color entre ambas soluciones separadas por el limite. Al tubo capilar se le acoplan dos electrodos uno en cada extremo, los que se conectan a un generador de corriente continua .El paso de la corriente elctrica origina una diferencia de potencial entre ambos electrodos, producindose la migracin de cationes al ctodo y de aniones al nodo, como se muestra en la Fig 8.1.Designando por AX y BX a los electrolitos de las soluciones conductora e indicadora respectivamente, se puede escribir AXA+ + X BX B+ + X-En el lmite los iones positivos de las dos soluciones se mueven en el mismo sentido, y por lo tanto tambin se mueve el limite .La velocidad del catin de la solucin principal A+ es mayor que la velocidad del catin de la solucin indicadora B+, y el limite adquiere la velocidad del catin ms veloz .Si Q es la cantidad de electricidad pasada a travs de las soluciones y V el volumen originad por el desplazamiento del lmite entre 2 posiciones a y b (Fig 8.1),en el tiempo t, el nmero total de equivalentes de iones A+, nA+, involucrados en el transporte de electricidad en el volumen Vesta dado por = ( * Q)/ F . (8.1)Donde t A+ es el numero de transferencia del ion A+ y F la carga de un equivalente.Por otro lado, el nmero total de equivalentes de iones A+ en el volumen V se expresa en la forma = V .. (8.2)En la que C A+ es la concentracin de iones A+ en equivalentes por unidad de volumen de solucin.De la combinacin de las ecuaciones (8.1)y(8.2) = ( V* F) / Q (8.3)Adems, Q=I* t (8.4)Donde I es la intensidad de la corriente utilizada y t el tiempo de suministro de la misma .Relacionando las ecuaciones (8.3)y (8.4)se obtiene = . (8.5)La cual se transforma a (8.6)Si se da en equivalentes de iones A+ /Lt de solucin en cm3,F en coulombios(F=1 faradio=96490 coulombios),I en amperios y t en seg.La ecuacin (8.6)permite determinar el nmero de transferencia del ion positivo de la solucin principal ,midiendo experimentalmente el volumen generado por el desplazamiento del lmite V,la intensidad de corriente I,y el tiempo de suministro de corriente t.El producto I*t se determina por integracin grafica.La experiencia requiere de las siguientes precauciones:1 la movilidad del ion A+debe ser mayor que la del ion B+.2 La conductancia de la solucin conductora debe ser ligeramente mayor que la conductancia de la solucin indicadora.3 Se deben evitar altas intensidades de corriente, ya que pueden causar calentamiento, dilatacin y conveccin apreciable del lquido.4Mientras el lmite se mueve debe cumplirse =3. MATERIAL Y EQUIPO Tubo capilar Graduado de vidrio (0.00513 cm3/divisin) con electrodo de Ag ,Agcl (ctodo)preparado previamente y electrodo de Cd (nodo ) .Soluciones acuosas de HCl 0.1 o 0.2 N actuando como conductora ,y de CdCl2 actuando como indicadora (preparada simultneamente al transcurso del experimento);solucin saturada de KCl e indicador ,generador de corriente continua (40 voltios).Cables de conexin y equipo de sujecin como soportes, pinzas, etc.

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALSe prepara previamente el electrodo de Ag, AgCl, por electrolisis, introduciendo dos electrodos de Ag completamente limpios y conectados a un generador de corriente continua de bajo voltaje, dentro de una solucin saturada de KCl o solucin de HCl.La electrolisis se efecta hasta que el nodo adquiera una coloracin violeta, siendo este el electrodo clorurado. Se lava el tubo capilar graduado con solucin de HCl 0.1 N (O 0.2 N) conteniendo algunas gotas de violeta de metilo, con el equipo de sujecin adecuado se le fija una posicin vertical, en el extremo inferior del tubo se le inserta el nodo de Cd, y le llena despus Co una cantidad adecuada de HCl 0.1 N(o 0.2 N ) ;en el extremo superior se le acopla el ctodo de Ag AgCl .Ambos electrodos se conectan a los polos respectivos de la fuente de corriente continua ,de acuerdo a un circuito establecido con el equipo complementario (miliamerimetro,restato,etc.) de tal manera que la intensidad de la corriente aplicada a la mezcla de las soluciones electrolticas sea mayor que 4 mA.Al paso de la corriente ,se disolver el nodo por migracin de cationes al ctodo y de aniones al nodo ,y la superficie lmite entre las soluciones de HCl y de CdCl2(este ltimo formado por el paso de la corriente )ascender a lo largo del tubo, hacindose perceptible por la diferencia de color de la soluciones .Se procede despus al control de la intensidad de corriente y volumen originado por el desplazamiento del lmite cada minuto 5. UTILIZACION DE DATOS CALCULOS Y RESULTADOS Tabular los datos de todas las variables medidas .Determinar el producto I*t =Q por integracin grafica. Con los valores de Q y V determinados, calcular el nmero de transferencia del ion H+aplicando la ecuacin (8.6) hacer una discusin de este resultado comparndola con el valor obtenido de alguna fuente bibliogrfica a la misma temperatura.CALCULOS: Para determinar la intensidad de la corriente 0.0075 150lineas X n de lneasNumero de transporte del in hidrgeno La carga Q =

Calculando el calor total en base a los diferentes puntos de la grafica:ExperimentoTiempo (seg.)Amperaje(lineas)AmperajeGraduacion

101360.0068190

2301050.00525187

3601020.0051184

490960.0048181

5120930.00465178

6150890.00445175

7180850.00425172

8210840.0042169

9240800.004166

10270780.0039164

11300760.0038162

12330740.0037160

13360720.0036158

14390700.0035156

15420680.0034154

16450670.00335152

17480660.0033151

18510650.00325149

19540640.0032147

20570620.0031145

21600620.0031144

22630610.00305144

23660600.003142

24690590.00295141

25720580.0029141

26750580.0029140

27780580.0029140

28810580.0029140

Grafica para este proceso:

La carga Q =

Calculando el) 0.00513V= (200-140)*0.00513=0.2565F=96484.6

Porcentaje de error:

CONCLUSIONES: Est prctica resulta muy eficaz por el rendimiento dado pues el valor de tH+ terico es 0.8314. A una temperatura de 25 Tener cuidado al momento de tomar el tiempo y el volumen de desplazamiento de la solucin, ambos deben tomarse simultneamente. El porcentaje de error viene hacer un buen resultado en la transferencia del ion hidrogeno a la temperatura de 25

LABORATORIO 10TITRACION POTENCIOMETRICAOBJETIVO:*Al principio la curva muestra una ligera pendiente positiva. Cerca o en el punto de equivalencia la pendiente es muy pronunciada y el pH muestra un incremento brusco para pequeas cantidades de base aadida. Sigue una disminucin de la pendiente y el pH aumenta solo ligeramente con la adicin de base aun en exceso.*Una determinacin mas exacta del punto de equivalencia se obtiene graficando E / CC vs el volumen de la base aadida, correspondiendo el punto final el valor mximo de E / V, segn se muestra la fig.10.2.b

MATERIAL Y EQUIPO: Soluciones acuosas diluidas de HCl 0.0001N y 0.001 N NaOH 0.006 N Potencimetro Beckan Electrodos de vidrio y calomel Agitador magntico Buretas Vasos Soportes Pinzas,etc.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

Para uso como pH metro, el potencimetro, con los electrodos previamente tratados, se calibra con solucin amortiguadora buffer de pH conocida. Para mediciones de fem, la calibracin se hace cortocircuitando los puntos interiores de las conexiones G y R (de los electrodos) con un buen conductor.

Se mide cierto volumen de solucin acida (ej. HCl 0.001N) y se vierte a un vaso o matraz, a esta se le aplica agitacin magntica, y se registra el pH o fem (mV) iniciales en el potencimetro. Desde una bureta, se adiciona la base (NaOH 0.006N) gota a gota a la solucin acida. Se registran simultneamente pH o E en el potencimetro Beckan vs cm3 (CC) de base aadida en la bureta. Se debe tener sumo cuidado al registrar las lecturas respectivas cuando se observa que el pH aumenta bruscamente.DATOS EXPERIMENTALES:VolumenpotencialTVolumenpotencialTVolumenpotencialT

MlMvcMlMvcMlMvc

1288,526,17,475,226,113,8-171,626,1

1,2287,626,17,669,326,114-172,426,1

1,4286,1267,863,226,214,2-173,326,1

1,6284,426,1858,426,214,4-174,426,1

1,8281,626,18,252,226,114,6-175,626,1

2279,326,18,445,826,114,8-176,326,1

2,2277,5268,638,926,115-17726,1

2,4274,526,18,83126,115,2-177,726,1

2,6268,326,192326,115,4-178,926,1

2,8260,9269,211,926,215,6-179,626,2

3253,2269,4-2,12615,8-180,326,1

3,2244,126,19,6-17,526,116-181,226,1

3,4234,926,19,8-33,326,116,2-181,726,1

3,62262610-46,526,216,4-182,826,2

3,8217,226,110,2-63,626,116,6-183,726,1

4210,426,110,4-79,626,216,8-184,626,2

4,2201,326,110,6-93,926,117-185,226,2

4,4191,72610,8-107,526,117,2-186,126,1

4,6181,926,111-117,526,117,4-186,926,2

4,8172,526,111,2-127,926,217,6-18826,1

5164,526,111,4-136,826,117,8-188,726,1

5,2155,326,111,6-14426,118-189,626,2

5,4145,726,111,8-149,826,118,2-190,226,1

5,6136,62612-153,726,118,4-190,826,2

5,8127,626,112,2-157,226,118,6-191,626,1

CLCULOS, RESULTADOS Y CONCLUSIONES:

Tabular los datos detalladamente. Con los datos registrados de pH o E y CC de base aadida, trazar una grafica de pH o E vs CC de base, y otra grafica de E/V vs CC de base aadida Determinar el punto de equivalencia usando sobre todo la 2da. Grafica, este punto corresponde el gasto de base aadida al valor mximo de E/V. Reportar la concentracin del acido neutralizado en la muestra.

CURVA ORIGINAL DE TITRACION POTENCIOMETRICA Ac. FOSFORICO vs. NaOH

PUNTO DE EQUIVALENCIA

Primera derivada

CONCLUSIONES En esta practica pudimos determinar la concentracin de un acido por Titracin potencio mtrica con una base, utilizando para tal fin el Potencimetro comercial Beckan (medidor de pH y fem).la cual se realizo con xito.

LABORATORIO 11DETERMINACION DE LOS PARAMETROS CINETICOS EN LA DESCOMPOSICION DEL AGUA CON CATALIZADOR HCl

OBJETIVO:Estudiar la cintica de la reaccin de la descomposicin del perxido de hidrogeno (H2O2) en funcin de la temperatura. Determinando valores de constantes de velocidad de reaccin, energa de activacin y otros parmetros termodinmicos.FUNDAMENTO TEORICO:El procedimiento experimental se da con este equipo:

Pero para darnos una idea de cmo se hallan los parmetros de cinetica primero vamos a exponer la reaccin del 2,4- dinitroclorobenceno con la piperiidina en solucin etanlica de 95% (concentracin del alcohol etlico) en funcin de la temperatura. La reaccin realiza su proceso tomando lugar en 2 etapas. La 1ra es una reaccin lenta, y es la que determina la velocidad de reaccin; la 2da es una reaccin rpida.Siendo la 1ra etapa la que determina la velocidad de la reaccin total, slo se toma en cuenta esta etapa para estudiar la cintica del 2, 4-dinitroclorobenceno con la piperidina y se observa que es una reaccin de 2do orden. Designando a y b a las concentraciones iniciales del 2, 4-dinitroclorobenceno y piperidina, respectivamente, y X al nmero de moles de dinitroclorobenceno reaccionado hasta el tiempo t; entonces al tiempo t, (a x) es la concentracin del dinitroclorobenceno y (b 2x) es la concentracin de la piperidina. Por lo tanto la ecuacin para la velocidad de reaccin se expresa = K (a x) (b 2x) (11.1)Ecuacin que se formula teniendo en cuenta que el HCl formado en la etapa I reacciona inmediatamente con la piperidina, segn la etapa II, formando el producto final C5H10NH2Cl. Si la concentracin de la piperidina es el doble que la del dinitroclorobenceno, b ser igual a 2a y la ecuacin (11.1) se transforma a = K (a- x) (2a 2x) = 2 K (a x)2 (11.2)Integrando esta ecuacin con constante de integracin resulta (- dx) = 2 K + I

2 K t + I (11.3)Integrando entre lmites la ecuacin (11.2), la expresin para la constante de velocidad resulta K = [] (11.4)Donde (a x1) y (a x2) son las concentraciones del dinitroclorobenceno a los tiempos t1 y t2, y x1 y x2 son los moles/litro de dinitroclorobenceno reaccionado al cabo de estos tiempos. Graficando 1/(a-x) vs t segn la ecuacin (11.3) se obtiene una lnea recta, de cuya pendiente se determina la constante de velocidad de reaccin, sin embargo se puede calcular esta constante en forma aproximada reemplazando en la ecuacin (11.4) dos pares de datos concentracin tiempo. El efecto de la temperatura sobre la velocidad de reaccin se estudia a travs de la ecuacin de Arrhenius, que en su forma diferencial se expresa (5), = (11.5)Donde K es la constante de velocidad de reaccin, R la constante de los gases, Ea la energa de activacin y T la temperatura absoluta. Integrando la ecuacin (11.5) con constante de integracin C, considerando a Ea constante, con el cambio de temperatura, se obtiene. ln K = - () + C (11.6)Otra forma integrada del la ecuacin (11.5) es K = A e-(Ea/RT) (11.7)Donde A es el factor de frecuencia. Si se grafica ln K vs (1/T), de acuerdo a la ecuacin (11.6) resulta tambin una lnea recta, obtenindose de la pendiente la energa de activacin Ea. Pero si la ecuacin (11.5) se integra entre lmites el resultado es Ea = (11.8)Conociendo la constante de velocidad de reaccin a 2 temperaturas, puede determinarse la energa de activacin aproximadamente usando la ecuacin (11.8). El factor de frecuencia puede obtenerse a travs de la ecuacin (11.7), para valores conocidos de K y Ea a una temperatura dada. En base a la teora del complejo activado (TCA) y otros aspectos se obtiene para el constante de velocidad de reaccin la siguiente expresin K = k ( ) K* (11.9)Y para el factor de frecuencia A = k e () e S/RT (11.10)Donde k es el coeficiente de transmisin (fraccin de pasos exitosos de complejos activados a productos en ese estado de transicin) que generalmente se considera igual a 1 salvo ciertas excepciones (5); KB y h la constante de Boltzman y de Planck, K* la constante de equilibrio de activacin, e la base de logaritmos neperianos y S* la entropa de activacin; las dems cantidades son las mismas que las anteriormente indicadas. De modo que de la ecuacin (11.9) puede determinarse K* y por ende la energa libre de activacin de gibbs G*, y de la ecuacin (11.10) se puede obtener S*, asi determinarse por ltimo la entalpa de activacin H* G* = H* - T S* (11.11)MATERIAL Y EQUIPO:2, 4-dinitroclorobenceno y piperidina; etanol de 95%; H2SO4 0.5 N; balones, vasos, matraces de 500 ml, pipetas de 25 ml y buretas; electrodo de plata-cloruro de plata y electrodo de vidrio; peachmetro (pH-metro); agitador magntico, bao de temperatura constante; cronmetro, soporte, pinzas, conexiones, etcPROCEDIMIENTO:En este experimento se usa como disolvente etanol de 95%. Las concentraciones del dinitroclorobenceno y la piperidina deben ser 0.02 y 0.04 M, respectivamente, las que se consiguen pesando 2,056 gr de 2, 4-dinitroclorobenceno y 1.7030 gr de piperidina y diluyendo a 500 ml con etanol de 95%. Aunque la mezcla de reaccin puede prepararse por distintos procedimientos, se recomienda el siguiente: colocar en el bao de temperatura constante, a 25 un matraz volumtrico de 500 ml lleno de etanol de 95%, y dejar que alcance el equilibrio trmico durante 15 minutos. Separar 25 ml de etanol y aadir al matraz la cantidad pesada de dinitroclorobenceno. Utilizar parte del etanol separado para arrastrar las porciones de dinitroclorobenceno que puedan quedar adheridas. Colocar de nuevo el matraz en el bao de T constante para que alcance el equilibrio trmico. Aadir la cantidad pesada de piperidina, arrastrando todo el producto adherido con el etanol de 95%, y agitar el matraz vigorosamente. Anotar el tiempo justo al que se hizo la adicin, completar con etanol hasta 500 ml. Sacar muestras de 25 ml de la mezcla de reaccin a intervalos regulares de tiempo, si es posible sacar el matraz del bao de T constante, congelar las muestras con solucin de H2SO4 aproximadamente 0.5 N (15 ml) para parar la reaccin inmediatamente, y apartarlas para el anlisis. Se recomienda tomar muestras aproximadamente a 1, 5, 10, 20, 40, 60, 80, 100, 120 y 140 minutos. Anotar el tiempo al que se ha vertido la mitad de la muestra de la pipeta en la solucin de H2SO4. Analizar las muestras para determinar la concentracin del in cloruro por titulacin electromtrica con disolucin de AgNO3 0.02 N, usando el pH-metro con un electrodo de vidrio regular. El electrodo de Ag, AgCl se prepara con un alambre fino de Ag unido a una varilla de cobre o latn. Para clorurar el alambre de Ag se le hace actuar como nodo momentneamente en una solucin diluida de HCl. Como fuente de corriente se puede utilizar una pila seca. Si el pH-metro est calibrado en unidades de voltaje, esto no afecta a su utilidad. Al aadir la solucin de AgNO3 0.02 N se anotan las lecturas del voltaje o de pH; el punto final se conoce por el cambio brusco en la cantidad que se mide, y en forma ntida se determina grficamente siguiendo las pautas dadas para titracin potenciomtrica.UTILIZACION DE DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS:Tabular los datos detalladamente. En base al anlisis del ion cloruro determinar la concentracin del 2, 4-dinitroclorobenceno reaccionado a todos los tiempos considerados. Trazar una grfica de [1/(a - x)] vs t segn la ecuacin (11.3) y de la pendiente de la recta obtenida determinar el valor de la constante de velocidad de reaccin K, a cada temperatura, considerar un mnimo de 2 temperaturas entre 0 y 25 o 30 . trazar una grafica de ln K vs 1/T, de la pendiente de la recta encontrar el valor de la energa de activacin Ea.Calcular: el factor de frecuencia A usando la ecuacin (11.7), la constante de equilibrio de activacin K* a travs de la ecuacin (11.9) y de sta la energa libre de activacin de Gibbs G*, la entropa de activacin S* por medio de la ecuacin (11.10), y finalmente la entalpa de activacin H* con la ecuacin (11.11). Discutir los resultados, sacando las conclusiones respectivas.Datos y Calculos:Clculos:DETERMINACIN DE LOS PARAMETOS CINETICOS EN LA DESCOMPOSICION DEL H2O2 : Orden, Constante de Velocidad, Energa de Activacin.

Paso 1: Definimos la ecuacin qumicaH2O2 H2O + O2Datos:100 ml de una frasco de Agua Oxigenada con composicin de 0.3 g de H2O2, 0.5 g de acetona y 0.92 g de H2O, de los cuales 50 ml se va a calentar en una fuente trmica o recipiente de agua a una temperatura T1 dada en la etapa 1 en la cual se medir los volmenes de O2 que reaccionan con el equipo de Meyer. La reaccin es catalizada por 10 ml de HCl 0.1N y a temperatura ambiente, lo que hace suponer que tambin reacciona el catalizador.Adems habr una segunda etapa con temperatura T2 en la cual se hallara los mismos parmetros. Procedimiento1) Hallando el nmero de moles n de O2 mediante 2 procedimientos:

a) Ecuacin de presin de vapor : + + = 1 atmen donde la presin de HCl se determina mediante la ecuacin de Antoine (Log P = A + B/T + ClogT + DT-3 + ET2) al igual que la presin de agua.

b) Mediante el mtodo de balance estequiometrico y hallando primeramente los moles de H2O2 iniciales.

2) Hallando las concentraciones iniciales de O2 y de H2O2 para elaborar cuadros

Paso2 CALCULOS:ETAPA 1: Temperatura T1 = 30C (303.15K)DATOSV (ml)tiempo (s)T/C (termostato)T/C (bureta)T/C (amb.)

00302825.1

2.5603028.525.1

4.8120302925.1

7.41803029.225.1

9.52403029.325.1

133003029.325.1

17.33603029.325.1

214203029.325.1

254803029.325.1

30.15403029.425.1

33.36003029.425.1

36.16603029.425.1

38.47203029.425.1

40.17803029.425.1

42.18403029.425.1

439003029.425.1

499603029.425.1

5110203029.425.1

5710803029.425.1

57.211403029.425.1

59.212003029.425.1

59.312603029.425.1

a) Hallando nmero de moles del O2 a la temperatura del termostato (303.15 K)Por la ecuacin de Antoine Para el HCl: A=43.5455 B = -1.6279E+03 C = -1.5214E+01 D=-1.3783E-02 E= -1.498E-11

3.458*10^-3 atmH2O: A=29.8605 B = -3.1522E+03 C = -7.3037E+00 D=-1.3783E-02 E= -1.498E-11

0.0419 atm

Luego, reemplazando valores correspondientes en: + + = 1 atm

+ 0.003458 + 0.0419 = 1 atm PO2 = 0.954642 atmPara reemplazar en la formula donde : V = volumen total de mezcla (L) T =temperatura promedio = 29.2 C = 302.38K

= 2.307 x 10-3 moles de O2 (moles iniciales)

b) Hallando nmero de moles del O2 a la temperatura del termostato (303.15 K) mediante el mtodo estequiometrico.VH2O2= 50 mlVHCl =10 mlC HCl = 0.1N hay en 50 ml

Pero como estamos midiendo los cambios de volmenes de acuerdo con la presin atmosfrica se acepta el valor de 2.307 x 10-3 moles de O2 como moles iniciales.Entonces la concentracin inicial es : 2.307 x 10-3 moles de O2 y la concentracin inicial es: = 0.03845 (mol/L) al tiempo 0 (al inicio).

Los nmeros de moles finales se hallan con la frmula:

DondePO2: presin del oxigeno halladoV: Variacin o graduacin de volumen en cada tiempo R: Constante de los gases ideales T: Temperatura (K) de la bureta en cada instante de tiempo.nf : Numero de moles de oxgeno formados en cada tiempoA continuacin se dan los nmero de moles formados en cada intervalo de tiempo

Y cada concentracin que se da en cada tiempo se halla con la siguiente formula: donde no: nmero de moles iniciales = 2.307*10^-3 VM: volumen total en litros = 0.06 L

A continuacin se dan las concentraciones halladas en cada intervalo de tiempo

Luego hallando Logaritmos decimales a las concentraciones y de las derivadas de cada concentracin.

FUNCION: F(CA) = - = donde h = incremento desde t0 hasta tf (tiempo final)

GRAFICAS de la primera etapa:

Log (-dCA/dt) vs. Log CA

DondeLa ecuacin es y = 1.0121 x + 4.5002 Log(-dCA/dt) = m logdCA + log k Donde el orden de reaccin es de primer orden pues m = 1.0121 se aproxima a la unidad 1.y luego resolviendo esta operacin logK = 4.5002 encontramos el valor de K1 = 31637.34

CONCENTRACION CA(mol/L)O2 vs. Tiempo (seg.)

Etapa 2: Temperatura T1 =40C (317.15K)DATOSExp.Vtiempo (s)T C(termostato)T C(bureta)T C (ambiente)

10.804042.524.8

24.4604042.724.8

314.11204042.724.8

416.51804042.724.8

522.42404042.524.8

627.9300404224.8

733.23604041.924.8

843.44204041.924.8

949.94804041.924.8

1055.25404041.824.8

1157.66004041.624.8

1266.96604041.624.8

13697204041.424.8

1474.87804041.124.8

1581.6840404124.8

1686.69004040.924.8

1790.210204040.924.8

189110804040.924.8

1993.911404040.924.8

Los nmeros de moles de la reaccin son los mismos de la primera etapa. Por tanto son al igual que la presin tambin es la misma pues es la misma solucin que se prepara en la primera etapa Se halla los valores de nf los cuales se hallan con la frmula:

Para hallar luego sus respetivas concentraciones. Nos damos cuenta que en el experimento 11 los nmeros de moles formados exceden a los moles iniciales. Y se debe al exceso de graduacin de volumen pues cambia bruscamente. Por tanto las concentraciones a partir del experimento 11 son negativas por eso no las consideraremos para hallar las derivadas y sus logaritmos. Luego de hallar las concentraciones se hallan los logaritmos de las concentraciones y se extrae sus respectivas derivadas.

FUNCION: F(CA) = - = Nota: la derivada de la concentracin inicial no se puede hallar porque no tiene un dato anterior para restarlo y hallar su derivada.GRAFICAS DE LA SEGUNDA ETAPALog (-dCA/dt) vs. Log CA

La ecuacin de la recta es:

y= 0.9974 x - 4.5282Log(-dCA/dt) = m logdCA + log k Donde m = 0.9974 se aproxima a la unidad por tanto esta reaccin es de primer orden y el logK = -4.5282 siendo el K1 = 2.96*10^-5

CONCENTRACION (Mol/L)O2 vs. Tiempo (seg.)

HALLANDO LA ENERGIA DE ACTIVACION (Ea) :ln = - ()ln ( ) = - ()donde = 1187156.593 J/mol =1187.16 KJ/molConclusiones:Analizamos la siguiente reaccin determinada de la mezcla de perxido de hidrogeno y nos damos cuenta que en las etapas la cinetica de la reaccin dada son de primer orden porque al graficar Log (-dCA/dt) vs. Log CA da una recta.En esta practicas hemos calculado tanto el orden de la reaccin en cada etapa y luego despus de sacar sus respectivas K1 y K2 hallamos finalmente la la energa de Activacin (Ea).

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA

Curso : Qumica Fsica

Tema :Instructivos de Practicas de Laboratorios

Alumno:Alarcn Rivera, Marlon F.

Profesor:Dr. Jorge Solrzano Arqueros.

Fecha de entrega:23 / 12 / 2011

Trujillo Per2011