Masa Molar - Universidad Interamericana de Puerto Rico

UNIVERSIDAD INTERAMERICANA DE PUERTO RICO
Recinto de Bayamón
Departamento de Ciencias Naturales y Matemáticas
LAB. DE QUIMICA INORGANICA
Experimento # _____
Nombre_____________________ No. Estudiante.________________
Prof. A.Miller
QUIM 2212
DETERMINACION MASA MOLAR MEDIANTE LA DISMINUCION PUNTO DE
CONGELACION
Introducción
Cuando un soluto no volátil se disuelve en un solvente, se observa una disminución en el
punto de congelación del solvente. Para soluciones diluidas los cambios observados en el
punto de congelación dependen de la cantidad de soluto disuelto y no de la naturaleza de
las partículas disueltas. Ejemplo: la sal de mesa es usada para frizar los mantecados
porque una mezcla de sal-hielo-agua existe á una temperatura mas baja que una mezcla
hielo-agua; los anticogelantes (etileno-glicol) es anadido al sistema de enfriamiento de
los automoviles para prevenir un auto congelamiento en el periodo de inviernos, tambien
estos anticogelantes se usan en el verano para reducir la probalidad del coolant que á
hierva ó se sobre caliente. Las propiedades que dependen de la concentración del soluto
y no de su identidad se conocen como propiedades coligativas. Además de la
disminución en el punto de congelación, para soluciones de solutos no volátiles se
observan propiedades coligativas relacionadas con disminución en la presión de vapor
del solvente, aumento en el punto de ebullición del solvente y presión osmótica.
En conclusion podemos observar que un soluto anadido á un solvente puede reducir el
punto de congelamiento del soluto y aumentar el punto de ebulliciondel solvente. Para el
agua como el disolvente, la solucion de glicol etileno ó la solucion salina tienen un punto
de congelacion menor que 0 grados celsius y un punto de ebullicion mayor de los 100
grados C.
El el incremento del punto de congelacion , ΔTf, y el incremento del punto de
congelacion, ΔTb, son proporcionales á la molalidad , m, del soluto en la disolucion.
El cambio en temperatura de congelación se relaciona con la concentración del soluto en
términos de molalidad, m (moles de soluto por kilogramo de solvente), de la siguiente
manera
ΔTf = Kfm
 m ol soluto 
 ( g / m asaMolar) soluto
T f  K f m  K f 
  Kf 

Kg disolvente
 Kg disolvente


 m ol soluto 
 ( g / m asaMolar) soluto
Tb  K b m  K b 
  Kb 

Kg disolvente
 Kg disolvente


Donde ΔT es el cambio en la temperatura de congelación y Kf es una constante
característica del solvente. La primera Ecuación arriba es válida solamente para
soluciones diluidas.
Uno de los usos principales de las propiedades coligativas de soluciones es la
determinación de masas molares de sustancias desconocidas. Si se disuelve una
cantidad conocida de soluto en una cantidad determinada de solvente y se mide ΔT,
utilizando la Ecuación 1 se puede obtener la masa molar del soluto.
Tabla de constantes del Punto de congelacion molal y punto de ebullicion molar para
solventes.
sustancias
Punto de cong. Kf
Punto de Ebullic Kb
Agua
00
1.86
100.0
0.512
Benceno
5.45
4.90
80.2
2.53
Ciclohexano
20.0
80.7
2.79
Alcamfor
178.4
6.9
Naftaleno
80.2
37.7
Acido acetico
16.6
3.90
118.3
3.07
En este experimento se va usar el punto de congelacion de la propiedad coligativa del
ciclohexano para determinar la masa molecular de un compuesto no volatil disuelto en el
ciclohexano. La masa de un soluto desconocido, anadido á una masa conocida de
ciclohexano, causa un cambio en el incremento del punto de congelacion, ΔTf, que es
medido. Como ΔTf proporcional á los moles del soluto anadido, la
masa molecular del desconocido es calculada.
Mm olar( g / m ol) 
m asa del soluto ( g )
m oles del soluto (m ol)
Objetivos
1.
Determinar experimentalmente el punto de congelación de un solvente.
2.
3.
4.
Determinar el valor de la constante Kf de un solvente.
Analizar utilizando datos gráficos.
Determinar la masa molar de un soluto utilizando la propiedad coligativa
relacionada a la disminución del punto de congelación de un solvente.
Procedimiento
1.
Determinación del punto de congelación de ciclohexano
a.
Pesar un en un vaso de 100 ml con un tubo de ensayo mediano limpio,
seco y tapado con un papón de goma sin agujero. Anotar el peso.
b.
Añadir aproximadamente 20 ml de ciclohexano al tubo de ensayo. Tapar y
pesar de nuevo. Anotar el peso.
c.
Sustituir el tapón del tubo de ensayo por un tapón de goma con un orificio al
que se le ha conectado un sensor de temperatura.
d.
Conectar la línea del sensor de temperatura a la interfase, como le indicará
el instructor y/o el técnico de laboratorio.
e.
Colocar el tubo de ensayo en un vaso de 400 ml que contenga una mezcla
de agua con hielo.
f.
Registrar la temperatura cada minuto. Observar la temperatura que
corresponde a la temperatura de congelación de ciclohexano (cuando los
cristales de ciclohexano se comienzan a formar y la temperatura se
mantenga constante).
g.
Con la información obtenida y presentada en una gráfica de Temperatura
vs. tiempo, calcular la temperatura de congelación de ciclohexano.
2.
3.
Determinación de la constante Kf de ciclohexano
a.
Pesar aproximadamente 0.5 g de naftaleno y añadirlos al tubo de ensayo
que contiene el ciclohexano. Agitar la mezcla hasta obtener una solución
uniforme.
b.
Sumergir el tubo de ensayo en la mezcla de agua-hielo. Registrar la
temperatura cada minuto. Observar cuidadosamente la temperatura en que
aparecen los primeros cristales. Esta es la temperatura de congelación de la
solución.
c.
Con la información obtenida y presentada en una gráfica de Temperatura
vs. tiempo, calcular el Kf de ciclohexano.
Determinación de la masa molar de un soluto desconocido
a.
b.
c.
NOTA:
Repetir los pasos de la Parte 1a y 1b para obtener la masa de ciclohexano.
Repetir los pasos de la Parte 2 con el compuesto desconocido que le
entregará el instructor. Utilizar aproximadamente 0.3 gramos del
desconocido en vez de naftaleno.
Con la información obtenida (presentada en una gráfica de Temperatura vs.
Tiempo) y del valor de Kf, calculado para ciclohexano en la Parte 2,
determinar la masa molar del desconocido.
El instructor indicará la forma adecuada para disponer de los desperdicios y
de las sustancias utilizadas en este experimento. No se deben disponer de
ellas en los zafacones ni en los fregaderos.
EJEMPLO Tabla de Datos y Resultados
Corrida # 1
Solvente
Puro
Masa solvente
Masa soluto
Punto de
congelación
Cambio punto de
congelación
Molalidad
Kf
Masa molar soluto
desconocido
Masa molar
desconocido
(teórica)
% error
20.0 C kg/mol
Corrida # 2
Solvente + Naftaleno
Corrida # 3
Solvente +
desconocido