lab. de quimica inorganica - Universidad Interamericana de Puerto

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-hieloagua existe á una temperatura mas baja que una mezcla hielo-agua; los
anticogelantes (etileno-glicol) es añadido 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 conclusión podemos observar que un soluto añadido á un solvente puede
reducir el punto de congelamiento del soluto y aumentar el punto de ebullición
del solvente. Para el agua como el disolvente, la solución de glicol etileno ó la
solución salina tienen un punto de congelación menor que 0 grados Celsius y un
punto de ebullición mayor de los 100 grados C.
El el incremento del punto de congelación , ΔTf, y el incremento del punto
de congelación, ΔTb, son proporcionales á la molalidad , m, del soluto en la
disolución.
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
Kf
Punto de
Kb
cong.
Ebullic
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 acético
16.6
3.90
118.3
3.07
En este experimento se va usar el punto de congelación 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, añadido
á una masa conocida de ciclohexano, causa un cambio en el incremento del
punto de congelación, ΔTf, que es medido. Como ΔTf proporcional á
los moles del soluto añadido, 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.
2.
3.
4.
Determinar experimentalmente el punto de congelación de un solvente.
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.
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.
NOTA:
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