Masa molar de un sólido no volátil

UNIVERSIDAD INTERAMERICANA
Recinto de Bayamón
Departamento de Ciencias Naturales y Matemáticas
DETERMINACION MASA MOLAR MEDIANTE LA DISMINUCION PUNTO DE
CONGELACION
Experimento # 3
CHEM 2212
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. 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.
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
ΔT = Kfm
(1)
Donde ΔT es el cambio en la temperatura de congelación y Kf es una constante
característica del solvente. La Ecuación 1 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.
Objetivos
1.
2.
3.
4.
5.
Determinar experimentalmente el punto de congelación de un solvente.
Determinar el valor de la constante Kf de un solvente.
Recopilar datos
Hacer la gráfica
Analizar los resultados usando los datos gráficos.
1
6.
Determinar la masa molar de un soluto utilizando la propiedad coligativa
relacionada a la disminución del punto de congelación de un solvente.
Procedimiento
1.
2.
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 tapón 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.
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.
2
3.
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.
3
EJEMPLO Tabla de Datos y Resultados
Corrida # 1
Solvente
Puro
Corrida # 2
Solvente + Naftaleno
Corrida # 3
Solvente +
desconocido
Masa solvente
Masa soluto
Punto de
congelación
Cambio punto de
congelación
Molalidad
Kf
Masa molar soluto
desconocido
Masa molar
desconocido
(teórica)
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4