Soluciones de Electrolitos Fuertes

Analizar el efecto que tiene la adicin de cantidades de un soluto no electrolito y un electrolito fuerte sobre el abatimiento de la temperatura de fusin de un disolvente.

a.

Determinar la temperatura de congelacin de disoluciones acuosas de un electrolito fuerte, a diferentes concentraciones a partir de curvas de enfriamiento.Comparar la temperatura de congelacin de soluciones de electrolito fuerte (NaCl y CaCl2) a la misma concentracin.

b.

Determinar la relacin de la temperatura de congelacin de soluciones de no electrolito y de un electrolito fuerte, a la misma concentracin.

VARIABLES

Temperatura. Punto de fusin (punto de congelacin). Concentracin (molalidad).

HIPTESISEl abatimiento de la temperatura de congelacin de la disolucin de electrolito ser mayor que el de la disolucin de no electrolito.

REACTIVOS

Solucin acuosa de NaCl 0.1, 0.2, 0.3 y 0.4 molal. Solucin acuosa de CaCl2 0.1, 0.2, 0.3 y 0.4 molal.

MATERIALES

3 tubos de ensayo. 1 vaso de unicel. Termmetro digital. Cronmetro.

Preparar bao de hielo (agua, sal y hielo). Agregar disoluciones problema a tubos de ensayo. Verificar temperatura inicial de la disolucin. Introducir cada tubo en el bao de hielo. Anotar temperaturas cada 30 seg. Observar y anotar temperatura de cristalizacin.

Sistema Tiempo (min) 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5

H2O 0.0 m 24,1 13,4 11,1 8,7 7,0 5,6 4,0 3,1 1,6 -0,2

0.1 m 20,8 13,9 9,7 7,3 5,2 2,2 1,5 0,8 0,3 -0,1 -0,6 -0,6 -0,7 -0,5 -0,5 -0,5

TABLA 1 Temperatura (C) H2O/ NaCl 0.2 m 0.3 m 21,9 17,7 11,7 9,2 8,9 7,7 6,5 5,8 5,5 4,7 4,0 3,1 2,6 1,9 1,7 1,2 0,8 0,3 0,0 -0,3 -1,1 -1,1 19,5 14,6 11,8 12,0 10,0 5,8 4,2 0,0 -1,4 -1,4 -1,4

0.4 m 29,2 15,2 9,6 5,5 -1,1 -0,8 -4,6 -1,9 -1,9 -1,9

Sistema Tiempo (min) 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0

0.1 m 20,3 8,3 5,7 3,1 1,4 0,9 -0,3 -0,1 -0,8 -0,7 -0,7 -0,7

TABLA 2 Temperatura (C) H2O/ CaCl2 0.2 m 0.3 m 28,6 17,5 8,4 7,9 5,2 2,8 1,8 1,4 1,0 0,7 0,5 0,3 0,1 0,0 -0,2 -0,2 -0,3 -0,4 -0,5 -0,6 -0,8 -1,2 -1,2 20,4 10,6 7,0 3,5 0,5 -1,9 -3,8 -4,2 -2,9 -1,7 -1,7 -1,7

0.4 m 24,8 4,9 4,0 1,7 -0,8 -3,4 -3,6 -4,6 -5,2 -6,0 -5,9 -2,8 -3,0 -3,4 -3,3 -4,8 -2,3 -2,3 -2,3

Disminucin de la temperatura de congelacin en las disoluciones:

?????? = ?????????????????????????????? ???????????????????????? ????????????????????????????????????????????????????????????

Temperatura de congelacin agua pura: - 0.2C,T NaCl/ (K) 272,65 272,05 271,75 271,25 T/ (K) 0,3 0,9 1,2 1,7T CaCl2/ (K) 273,25 273,35 273,45 273,55 T/ (K) 0,5 1 1,5 2,1

TABLA 3m/ (moles Kg-1 ) Agua/ NaCl 0 0,1 0,2 0,3 0,4

t/ (C) -0,2 -0,5 -1,1 -1,4 -1,9

T/ (K) 272,95 272,65 272,05 271,75 271,25

T/ (K) 0 0,3 0,9 1,2 1,7

m/ (moles Kg-1 ) Agua/ CaCl2 0,1 0,2 0,3 0,4

t/ (C) -0,7 -1,2 -1,7 -2,3

T/ (K) 272,45 271,95 271,45 270,85

T/ (K) 0,5 1 1,5 2,1

Curva de enfriamiento del NaCl respecto a tabla 1. NaCl35 30 25 20

Temperatura (C)

15 10 5 0 0 -5 -10 2 4 6 8 10 12

0.1 molal 0.2 molal 0.3 molal 0.4 molal

Tiempo (min)

Curva de enfriamiento de CaCl2 respecto a tabla 2.CaCl2

35

30

25

20 Temperatura (C)

15

0.1 molal 0.2 molal 0.3 molal

10

0.4 molal5

0 0 -5 2 4 6 8 10 12

-10

Tiempo (min)

DTemperatura vs.. Concentracin del NaCl1.8

1.6 y = 4.5x - 0.1 R = 0.9854 1.4

1.2 DTemperatura (K)

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 Concentracin (m)

DTemperatura vs. Concentracin del CaCl22.5

2

y = 5.3x - 0.05 R = 0.9979DTemperatura (K) 1.5

1

0.5

0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 Concentracin (m)

Aqu la pendiente est redondeada a 2, lo cual concuerda con la definicin del factor de Vant Hoff.DTemp NaCl vs.. DTemp Urea1.8 1.6

DTemp NaCl (K)

T NaCl/ (K) T Urea/ (K) 0 0 272,65 0,3 272,05 0,1 271,75 0,4 271,25 0,7

y = 2.0667x + 0.2 R = 0.6859

1.4 1.2 1

0.80.6 0.4 0.2 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 DTemp Urea (K) 0.5 0.6 0.7 0.8

Aqu la pendiente est redondeada a 3, lo cual vuelve a concordar con la definicin del factor de Vant Hoff.DTemp CaCl2 vs. DTemp Urea2.5

2

T CaCl2/ (K) T Urea/ (K) 0 0 273,25 0,3 273,35 0,1 273,45 0,4 273,55 0,7

y = 2.6333x + 0.23 R = 0.7682 DTemp CaCl2 (K) 1.5

1

0.5

0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 DTemp Urea (K)

1. Explicar cmo vara la temperatura de congelacin de las disoluciones en funcin de la concentracin de cloruro de sodio, de acuerdo a los datos incluidos en las tablas 1 y 2.

La concentracin es inversamente proporcional a la temperatura de congelacin. A mayor concentracin, la disolucin necesita de una menor temperatura para poder cristalizar.

2. Explicar porqu la temperatura de los sistemas objeto de estudio permanece constante en un cierto intervalo de tiempo

De acuerdo a la curva de enfriamiento terica, esta temperatura constante se da cuando existe un cambio de fase, en este caso, de lquido a slido.

3. Explicar el comportamiento del grfico de la disminucin de la temperatura de congelacin en funcin de la concentraciones de cloruro de sodio y cloruro de calcio; proponer una ecuacin que los describa.

La temperatura de congelacin de la disolucin es inversamente proporcional a la concentracin de la disolucin, y las ecuaciones son: Cloruro de Sodio: y = 4.5x 0.1 Cloruro de Calcio: y = 5.3x 0.05

4. Analizar el grfico de DTf (NaCl) vs DTf (Urea) y DTf (CaCl2) vs DTf (Urea), proponer una ecuacin que lo describa. Explicar cul es el significado de cada uno de los trminos de la ecuacin.

La DT del no electrolito es proporcional a la del electrolito, solamente el DT del electrolito ser siempre mayor que la DT del no electrolito. La pendiente es el factor de Vant Hoff y las ecuaciones son: DT Cloruro de Sodio vs DT Urea: y = 2,0667x + 0,20 DT Cloruro de Calcio vs DT Urea: y = 2,6333x + 0,23

5. Comparar el factor de Vant Hoff (i) terico con el experimental.

NaCl: i Terico: 2.0667 CaCl2: i Terico: 2.6333

i Experimental: 2 i Experimental: 3

Se cumplieron con los objetivos principales de la prctica. El abatimiento del punto de fusin (propiedad coligativa) ser mayor en un electrolito que en un no electrolito a la misma concentracin cada uno. La concentracin ser inversamente proporcional a la temperatura de congelacin de una disolucin de electrolito y de un no electrolito, mayor en ste ltimo. El abatimiento del punto de fusin fue mayor en el CaCl2 que en el NaCl, esto se explica por el factor de Vant Hoff. El factor de Vant Hoff nos indica el nmero de iones en los cuales el compuesto se disociar. Las propiedades coligativas de las disoluciones estarn determinadas por el nmero de iones disociados.

Condensador electroltico. Celdas, clulas o pilas de combustible. Cromado electroltico. Cuerpo Humano y seres vivos. Bebidas Deportivas. Bateras elctricas (acumuladores).

Utilizar termmetros bien calibrados o, en su defecto, calibrarlos antes de iniciar la prctica para obtener mejores resultados.Medir de manera cuantitativa y no cualitativa el volumen de disolucin problema.