Universidad Nacional Autnoma de Mxico

Facultad de Qumica

Laboratorio de Equilibrio y Cintica

Prctica 6. Propiedades Coligativas. Soluciones de Electrolitos Fuertes.

Esperanza Martnez Mariana GuadalupeLpez Salgado Karla AlejandraSalgado Mendoza Rodrigo

Equipo 3

Grupo 26 19/marzo/2014PROPIEDADES COLIGATIVAS. SOLUCIONES DE ELECTROLITOS FUERTES.OBEJTIVOS. Analizar el efecto de la adicin de diferentes cantidades de un soluto fuerte sobre el abatimiento de la temperatura de fusin de un disolvente. 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. INTRODUCCIN.El nmero de iones presentes en la solucin afecta las propiedades coligaticas de una solucin electroltica. Por ejemplo esperamos que el descenso del punto de congelacin acuoso provocado por una solucin de 0.01m de NaCl sea del doble del efectuado por una solucin de sacarosa de 0.01m, suponiendo una disolucin total de la primera. En el caso de las sales disociadas de forma incompleta, la relacin es ms complicada porque nos proporciona otra forma de medir el grado de disociacin de un electrolito. Definamos un factor i, llamado factor de Vant Hoff (en honor del qumico dans Jacobus Hendricus vant Hoff, 1852-1922) de la siguiente manera:

Si una solucin contienen N unidades de un electrolito y si es el grado de disociacin, Mv+ Xv- v+Mz+ + v+Xz-N(1-) Nv+ Nv_

Existirn N(1-) unidades disociadas y (N v+ + N v_ ), o Nv iones en solucin en equilibrio, donde v = v+ +v_ .Ahora podemos escribir el factor de vant Hoff como

Hemos asumido que no hay pares de iones presentes.

PROBLEMA. Determinar la relacin de la temperatura de congelacin de soluciones de no electrolito y de una electrolito fuerte, a la misma concentracin.DISEO EXPERIMENTAL.Qu se har?Se observar el punto de solidificacin de dos diferentes soluciones con soluto de NaCl y CaCl2 a diferentes concentraciones (0.25m, 0.50m, 0.75m y 1m) a travs de la elaboracin de curvas de enfriamiento de las mismas.Cmo se har?Con ayuda de dichas curvas podremos observar las propiedades del soluto y verificaremos que las disoluciones solidifican a temperaturas inferiores a las del solvente puro.Para que se har?Evaluaremos la pendiente de la grfica (T solvente puro Tf disolucin) vs. m (mol/kg) para obtener el factor vant Hoff de nuestro electrolito fuerte.

PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS Y TOXICIDAD Agua destilada.

Soluciones acuosas de NaCl: Estable bajo condiciones normales. Las soluciones muy concentradas pueden causar irritacin. El polvo ocasiona enrojecimiento y puede ser perjudicial para los ojos.

Soluciones acuosas de CaCl2: El Cloruro de calcio es una sal blanca y cristalina empleada para la preparacin de salmueras, empeladas por si solas o en sistemas de emulsin inversa. Debe de evitar contacto con la humedad, as mismo como el tener cercana con materiales incompatibles como: aluminio, estao, zinc, oxido borico, oxido de calcio, cido sulfrico.

Sal de grano (NaCl): Slido blanco, cristalino, higroscpico. Soluble en agua, glicerol y alcohol.

Hielo: No corrosivo para lapiel.No es irritante parala piel.No es sensibilizador para la piel.No irritantea los ojos.No es peligroso encaso deingestin.No es peligroso en casode inhalacin.No es irritantepara los pulmones.

METODOLOGA EMPLEADA.Disoluciones ya preparadas de NaCl y CaCl2.Colocar cada tubo de ensaye en hielo.Introducir termmetro. Agitar.Medir temperaturas de congelacin en diferentes intervalos de tiempo.Mediciones subsecuentes. Intervalos pequeos (5 a 10 segundos)Colocar soluciones 0.25m, 0.5m, 0.75m y 1m en tubos de ensaye (3mL).Al hielo, colocarle sal en grano. Un poco ms que la vez anterior.

Recolectar datos, curvas de enfriamiento.

DATOS, CLCULOS Y RESULTADOS. Realizamos las mediciones de temperatura en intervalos de 10 segundos.

Se seala con sombreado en la tabla la temperatura a la que comenz a congelar nuestra muestra.

Tabla 1. Datos experimentales de tiempo y temperatura para el agua y soluciones de NaCl.Temperatura (C)

SistemaH2ONaCl/H2O

Tiempo(seg)0m0.25m0.5m0.75m1m

1016.120.216.82416.1

2013.516.112.122.111.5

309.113.58207.6

407.79.54.919.36.1

504.77.42.617.44.8

602.24.9615.21.5

700.34.34.211.6-0.6

803.54.03.712.1-2.1

901.82.42.110.2-3.2

10000.50.37.6-4.2

110-0.30.8-0.75.6-4.6

120-0.40-1.97.4-4.7

130-0.3-0.7-3.25.2-5.2

140-0.3-1.7-3.92.8-6.6

150-0.3-3.1-2.50.7-5.5

160-0.3-2.9-2.3-1.3-5.1

170-3.6-2.3-0.7-4.1

180-2.6-2.3-0.3-4.1

190-1.5-1.6-4.1

200-1.4-4.2

210-1.4-4.3

220-1.4-4.3

230-4.3

Tabla 2. Datos experimentales de tiempo y temperatura para el agua y las soluciones de CaCl2.Temperatura (C)

SistemaH2OCaCl2/H2O

Tiempo(seg)0.00.25m0.5m0.75m1m

1016.117.315.418.414.1

2013.57.68.98.49.3

309.15.44.94.812.5

407.7210.710.3

504.7-1.9-1.7-1.98.2

602.2-3.7-3.4-3.76.6

700.3-1.4-2.1-4.95.6

803.5-1.3-2.1-5.73.9

901.8-1.3-2.1-6.32.5

1000-1.3-2.1-6.81.4

110-0.3-3.50

120-0.4-3.3-0.8

130-0.3-3.3-1.5

140-0.3-3.3-2.4

150-0.3-3.1

160-0.3-3.6

170-4.4

180-4.2

190-4.1

200-4.1

210-4.1

Tabla 3. Valores de temperatura de congelacin del agua y de las soluciones de NaCl y CaCl2.m/(moles kg-1)t/(C)T/(K)/(K)

NaCl/Agua-0.3272.850

0.25-1.4271.751.2

0.50-2.3270.852

0.75-4.3268.854

1-5.1268.054.8

CaCl2/Agua-0.3272.850

0.25-1.3271.851

0.50-2.1271.051.8

0.75-3.3269.853

1-4.1269.053.8

ALGORITMO DE CLCULO.*con que agreguemos un ejemplo de cada solucin esta perfecto*

a) Calcular la disminucin de la temperatura de congelacin y tiempo en las disoluciones.

NaCl :

CaCl2 :

Elaboracin de grficos 1.- Traza las curvas de enfriamiento (temperatura vs tiempo) para cada sistema utilizando los datos de las tablas 1 y 2

2.- Grafico de la disminucin de la temperatura de congelacin en funcin de la concentracin de las disoluciones de NaCl y CaCl2 T /(K)m/(moles kg-1)

0NaCl/Agua

1.20.25

20.5

40.75

4.81

0CaCl2/Agua

10.25

1.80.5

30.75

3.81

3.-Construir un grfico de Tf (cloruro de sodio) vs Tf (no electrolito); construir un grfico de Tf (cloruro de calcio) vs Tf (no electrolito).

Anlisis de resultados1.- Explicar cmo varia la temperatura de congelacin de las soluciones en funcin de la concentracin del cloruro de sodio y del cloruro de calcio, de acuerdo a los datos incluidos en las tablas 1 y 2. De acuerdo a los datos que se encuentran en las tablas 1 y 2 sabemos que a mayor concentracin molal presente en la solucin, menor es la temperatura en la que alcanza el punto de congelacin dicha solucin.El descenso en el punto de congelacin conforme aumenta la concentracin se debe a la siguiente razn: la congelacin implica la transicin de un estado desordenando a un estado ordenado. Para que esto suceda, el sistema libera energa. Como en una disolucin hay mayor desorden que en el disolvente, es necesario que se libere una mayor energa para generar orden en el caso de un disolvente puro. Por ello la disolucin tiene menor punto de congelacin que el disolvente. Mientras mayor sea la concentracin del soluto, menor ser la presin de vapor y por lo tanto, menor el punto de congelacin. Sin embargo, al tratarse de soluciones de electrolitos fuertes, tambin se considera su factor de Vant Hoff, dado que este valor indica la magnitud en la que descender el punto de congelacin. As pues la disminucin de la temperatura de congelacin del cloruro de calcio es mayor que la del cloruro de sodio, puesto que el CaCl2 presenta un factor ms grande que el NaCl.2.- Explicar por qu la temperatura de los sistemas objeto de estudio permanece constante en cierto intervalo de tiempo.Este es el intervalo donde se alcanza el equilibrio entre la fase lquida y la fase slida.3.- Explicar el comportamiento del grfico de la disminucin de la temperatura de congelacin en funcin de las concentraciones de cloruro de sodio y de cloruro de calcio; proponer una ecuacin que los describa.El descenso en el punto de congelacin conforme aumenta la concentracin se debe a la siguiente razn: la congelacin implica la transicin de un estado desordenando a un estado ordenado. Para que esto suceda, el sistema libera energa. Como en una disolucin hay mayor desorden que en el disolvente, es necesario que se libere una mayor energa para generar orden en el caso de un disolvente puro. Por ello la disolucin tiene menor punto de congelacin que el disolvente. Mientras mayor sea la concentracin del soluto, menor ser la presin de vapor y por lo tanto, menor el punto de congelacin. Sin embargo, al tratarse de soluciones de electrolitos fuertes, tambin se considera su factor de Vant Hoff, dado que este valor indica la magnitud en la que descender el punto de congelacin. As pues la disminucin de la temperatura de congelacin del cloruro de calcio es mayor que la del cloruro de sodio, puesto que el CaCl2 presenta un factor ms grande que el NaCl.Presenta ms partculas disueltas el cloruro de calcio que el cloruro de sodio.La ecuacin que lo describe es:T de fusin = i Kf msolutoDonde,Kf = constante que depende del disolvente.i = Factor de Vant HoffCaCl2 I= Tc/1.86I (0.25m) = 1.4/1.86= -0.752I (o.50m) = -3.4/1.86= -1.827I (o.75m)= -3.5/1.86=-1.881I (1.0m)= -4.2/1.86=-2.258NaClI=Tc/1.86I (0.25m)= -0.3/1.86= -0.162I (0.50m)= -3.9/1.86= -2.096I (.75m)= -4.2/1.86= -2.258I (1.0m)= -5.1/1.86= -2.741

4. Analizar el grfico de Tf (cloruro de sodio) vs. Tf (no electrolito) y Tf (cloruro de calcio) vs. Tf (no electrolito), proponer una ecuacin que lo describa. Explicar cul es el significado de cada uno de los trminos de la ecuacin.5. Comparar el valor del factor vant Hoff teorico con el experimenal NaCl : 4.96NaCl(terico) : 2.0CaCl2 :3.84CaCl2 (terico): 3.05%Error NaCl %

CaCl2 %

Nuestros porcentajes de error sob elevados ya que nuestras muestras estuvieron contaminadas por problemas que se llevaron a cabo en la medicin de nuestras sustancias. No obstante tal vez otras situaciones alternas afectaron nuestros resultados.

CONCLUSIONES.El punto de congelacin de la disolucin a mayor concentracin es menor que la del lquido puro, es decir abatir la temperatura de la solucin anterior de menor concentracin.La disminucin crioscpica en las disoluciones de electrolitos fuertes es mucho mayor que en las soluciones de no electrolitos, esto se debe al aumento del nmero de partculas disociadas, como lo indica el factor de Vant Hoff, que se refiere al nmero de partculas disociadas del electrolito. A partir del nmero de partculas disueltas podemos predecir que tanto va a disminuir la temperatura de congelacin.

APLICACIONES DEL TEMA. En la vida cotidiana en los lugares de clima frio, en invierno se debe agregar anticongelante en el radiador de los automviles.MANEJO DE RESIDUOS.Ya que las sustancias que utilizamos solo fueron agua destilada y disoluciones orgnicas, por lo que stas ltimas se desecharon en plantas, el agua se desech en la tarja, Finalmente se lav y devolvi el material utilizado.

BIBLIOGRAFA. David W. Ball, (2004), Fisicoqumica, Editorial Thomson, Keith J. Laidler, (1997), Fisicoqumica, Editorial CECSA. Lange, N. (1998), Lange. Manual de Qumica. McGraw-Hill.