TRABAJO PRÁCTICO N°4 PROPIEDADES COLIGATIVAS DE LAS

TRABAJO PRÁCTICO N°4
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE LAS SOLUCIONES
Determinación de la masa molar a partir del descenso del punto de solidificación
El agregado de un soluto a un solvente, en general, desciende el punto de solidificación ( o
cristalización) del solvente.
Si T0 (K o ºC) es el punto de solidificación del solvente puro, y T (K o ºC) es el punto de
solidificación de la solución, se define como descenso del punto de solidificación ΔT (K o °C), a la
diferencia entre los puntos de solidificación T0 y T, es decir:
ΔT = T0 – T
(1)
El signo de ΔT es siempre positivo.
El hecho de que el punto de solidificación de la solución sea más bajo que el del solvente
puro es en realidad una consecuencia más del descenso de la presión de vapor del solvente en la
solución. Como con algunas limitaciones puede aceptarse que para estas soluciones el descenso
del punto de solidificación T será proporcional al descenso relativo de la presión de vapor, y
teniendo en cuenta que a su vez el descenso relativo de la presión del vapor es proporcional a la
fracción molar x2 del soluto en la solución (ley de Raoult), puede escribirse que:
ΔT = kc p° - p = kf x2
(2)
p°
donde p° es la presión de vapor del solvente puro a una temperatura dada, p es la presión
de vapor de la solución a la misma temperatura y kf es una constante de proporcionalidad.
En soluciones diluidas, puede aceptarse que la fracción molar del soluto es proporcional a la
molalidad de la solución, en consecuencia:
ΔT = kc . m
(3)
donde m es la molalidad de la solución y kc es la constante crioscópica molal. De la ecuación
(3) se deduce que el significado físico de kc es equivalente al descenso del punto de solidificación
para una solución de molalidad igual a la unidad; como en general una solución de molalidad igual
a 1 no sería lo suficientemente diluida como para que en la ecuación (3) fuese válida, kf debe ser
considerada como el descenso de solidificación para una solución de molalidad unitaria
supuestamente ideal.
Los valores de kc se hallan tabulados: para el agua es 1,86, para el benceno 5,12, para el
alcanfor 40, etc. Cuanto mayor sea el valor numérico de kc tanto mayor será el salto de T
observado experimentalmente para una determinada molalidad; de allí que presenten particular
interés aquellos solventes de elevado kc. Para el naftaleno, que es el solvente a utilizarse en esta
experiencia, el kc vale 7,0 °C m-1, donde m es la molalidad.
PARTE EXPERIMENTAL
Fundamento del trabajo práctico
En esta experiencia se determinará la masa molar del azufre.
En primera instancia se mide el punto de solidificación del solvente (naftaleno) puro.
Luego, se disuelve una determinada masa de azufre en una determinada cantidad de
naftaleno. Experimentalmente se mide el punto de solidificación de la solución formada.
Como kc es dato, a partir del valor experimental hallado para ΔT se calculará m (molalidad) y
por definición, molalidad es:
m = 1000 . g2
g1 . M 2
g2 = masa de soluto (azufre).
g1 = masa de solvente (naftaleno).
M 2 = masa molar del azufre, es decir:
M 2 = 1000 . g2
m . g1
Dado que g2, g1 y m se conocen, se puede calcular M 2
Por lo tanto la atomicidad del azufre será:
atomicidad = M 2 = M 2 / 32,06
Ar 2
Reactivos y materiales necesarios:
Azufre y naftaleno.
Termómetro 0-100°C, graduado a no menos de 0,2 °C.
Tubo de ensayos tipo Pyrex de 12 cm de largo y 3 cm de diámetro aprox.
Tapón de goma de doble orificio.
Agitador de alambre.
Vaso de precipitados de 500 cm3
Mechero Bunsen.
Trípode, tela metálica, pinza para matraces, soporte de hierro y nuez.
¾ EXPERIENCIA: Determinación de la atomicidad del azufre a partir del descenso del
punto de solidificación.
1. Armar el aparato necesario para la experiencia, y considerar que la escala del
termómetro comprendida en el rango de 70-100°C, quede ¡perfectamente visible!
2. Pesar aproximadamente 5 g de naftaleno con una aproximación 0,1 g. Verter con sumo
cuidado la masa de naftaleno en el tubo.
3. Colocar el tubo en un baño de agua caliente hasta que el naftaleno funda totalmente
(controlar que el nivel de agua quede por encima del nivel del naftaleno contenido en el
interior del tubo)
.
4. Luego de observar la fusión, retirar el tubo del baño y dejar que el naftaleno se enfríe
gradualmente, mientras se agita continuamente.
5. Leer la temperatura cada 15 segundos, comenzando alrededor de los 85°C.
6. Observar el inicio de la cristalización y medir la temperatura a los intervalos
preestablecidos, hasta que el naftaleno solidifique.
7. Colocar nuevamente el mechero bajo el vaso de precipitados y ajustar la llama de
manera tal que conserve la temperatura del baño María caliente.
8. Pesar aproximadamente 0,5 g de azufre finamente pulverizado (la presencia de
partículas grandes dificulta la disolución posterior del azufre).
9. Cuando el naftaleno este completamente fundido, quitar con precaución el conjunto
tapón - termómetro - agitador, y cuidadosamente verter todo el azufre en el naftaleno
fundido.
10. Colocar nuevamente el conjunto tapón – termómetro - agitador y agitar vigorosamente
hasta que el azufre se haya disuelto. Esta operación se realiza rápida y fácilmente si el
azufre usado está finamente pulverizado, de lo contrario, puede resultar dificultosa.
11. Una vez lograda la disolución del azufre por completo, retirar el tubo del baño. Con
agitación continua medir la temperatura, a partir de 83°C, a intervalos de 15 segundos
hasta que aparezcan los primeros cristales de naftaleno y que la solución quede
totalmente solidificada.
LIMPIEZA DEL DISPOSITIVO EMPLEADO.
Para proceder al limpieza del aparato, colocar el tubo con tapón incluido en el baño de agua
caliente nuevamente hasta lograr la fusión de la solución.
Quitar con cuidado el conjunto tapón – termómetro - agitador y volcar la solución fundida
sobre un papel. ¡¡No arrojar la solución fundida a la pileta del laboratorio!!
Para eliminar los restos de solución adheridos al tubo, termómetro, etc., colocar éstos en un
baño de agua a 90°C. No calentar directamente; en primer lugar, tener en cuenta que los vapores
de naftaleno son inflamables; en segundo lugar, recordar que si se eleva la temperatura del
termómetro por encima de los 100°C, este se rompe.
Es aconsejable acudir al laboratorio con un poco de alcohol y “virulana” para facilitar la
limpieza del tubo.
INFORME TP N°4
PROPIEDADES COLIGATIVAS
Objetivo: determinación de la masa molar a partir del descenso del punto de solidificación.
¾ Datos obtenidos:
Masa de naftaleno (g1) =
Masa de azufre (g2) =
................................
...................................
Temperatura de solidificación del naftaleno (t0) ..............................
Temperatura de fusión de la solución (t) = ...............................
Descenso del punto de solidificación ( t0 – t) =
.............................
Molalidad de la solución ( Δt / kc ) = ...........................
¾ Cálculos:
Masa molar del azufre = 1000 . g2 / m . g1 =
.................................
Masa atómica del azufre ( tabla periódica ) = .........................
Atomicidad del azufre en solución = a = M 2 / A 2 = .............................
Error absoluto = a - 8 = ............................
Error relativo porcentual = ( Error absoluto / 8 ) . 100 = ..........................
ACTIVIDADES DE APLICACIÓN
1. En un mismo par de coordenadas, graficar la curva de enfriamiento correspondiente al
naftaleno y a la solución. Adjuntarlo al informe.
2. Calcular el número de átomos de azufre presentes en un mol del mismo.
3. Mencionar otro método similar al empleado en la práctica que permita determinar la masa
molar de un soluto en solución diluida. Fundamentar.
4. Resolver los siguientes problemas:
a) Cuando se disuelve 15,0 g de etanol (C2H5OH) en 750 g de ácido fórmico, el punto de
congelamiento de la solución es 7,20°C. Sabiendo que el punto de congelamiento del ácido
fórmico es 8,40°C, calcular kc para el ácido fórmico.
Rta: 2,76 °C/m
b) ¿Cuál es el punto de ebullición normal de una solución de sacarosa ( C12H22O11) 1,25 m
Rta: 100,64°C.
sabiendo que ke del agua pura es 0,512 °C/mol?