DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUÍMICA - UTN

Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional La Plata
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUÍMICA
CÁTEDRA DE FISICOQUÍMICA
TRABAJO PRÁCTICO DE LABORATORIO Nº 4
Descenso crioscópico
Objeto de la experiencia: Determinar el descenso del punto de congelamiento
Introducción: Una solución, que puede ser sólida, líquida o gaseosa, puede ser
descripta como una mezcla homogénea de dos o más sustancias que forman una
sola fase (dispersión molecular). El componente que se encuentra en mayor
proporción en la solución se llama solvente mientras que el restante, es decir la
sustancia disuelta, se denomina soluto. Si la concentración de este último es
pequeña, la solución es diluida. En la presente práctica, se considera
particularmente este tipo de soluciones.
Raoult, luego de muchas determinaciones experimentales, demostró que al
disolver un soluto en un líquido se observa la disminución de la presión de vapor
de este último. La relación cuantitativa entre dicho descenso y la composición de
la solución
lleva el nombre de la Ley de Raoult; esta última expresa que el
descenso relativo de la presión de vapor es igual a la fracción molar del soluto en
la solución:
p0 – p / p = x2
donde po 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 x2, como se mencionara,
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la fracción molar del soluto.
Tales soluciones, es decir aquéllas que cumplen exactamente con la Ley de
Raoult a cualquier concentración y a todas las temperaturas, se denominan
ideales. En realidad, muy pocas soluciones se comportan idealmente; sin
embargo, para soluciones diluidas las desviaciones son pequeñas y pueden
generalmente despreciarse.
Descenso del punto de congelamiento: Una consecuencia directa
del
descenso de la presión de vapor del solvente en una solución es que el punto de
congelación de la solución es más bajo que el del solvente puro.
Aplicando la ecuación integrada de Clausius-Clapeyron, se puede demostrar que
el descenso
T del punto de congelación es directamente proporcional a la
molalidad de la solución:
T = Kf m
Donde Kf es la constante de descenso molal definida por:
Kf = R (T0)2 / 1000 lf
Siendo lf el calor de fusión por gramo y T0 el punto de congelación del solvente.
Parte experimental:
Se empleará el equipo de la Figura 1; aspectos en detalle del mismo se observan
en la Figura 2. La Tabla I indica las características principales del aparato. Como
solvente se emplearán agua destilada y tolueno bidestilado; los solutos serán
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cloruro de sodio y caucho clorado R-10, en diferentes concentraciones,
respectivamente.
Las etapas son las siguientes:
1. En primer lugar se debe determinar la constante molal del descenso del punto
de congelamiento; ésta se obtendrá por cálculo a partir de la ecuación
correspondiente y también por medida directa del descenso del punto de
congelamiento con un soluto de peso molecular conocido. Se compararán los
resultados obtenidos.
Nota: se debe buscar en la bibliografía los valores requeridos y proponer las
sustancias de peso molecular conocido entre las siguientes: cloruro de sodio,
cloruro de potasio y sulfato de sodio para análisis y caucho clorado R-20 y resina
vinílica VAGH con pesos moleculares medios determinados por medidas
viscosimétricas.
2. Posteriormente, se determinarán los puntos de congelamiento de las diferentes
soluciones y se calcularán los T.
3. Finalmente, se graficarán los
T obtenidos en función de la molalidad de la
solución con el fin de obtener gráficamente el valor de la constante del descenso
molal para cada solvente y compararla con las obtenidas por cálculo y por medida
directa con un soluto de peso molecular conocido.
Como solvente se emplearán agua destilada y tolueno bidestilado; los solutos
serán cloruro de sodio y caucho clorado R-10, en diferentes concentraciones,
respectivamente.
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Figura 1
Tabla I. Características técnicas
Tensión de
Potencia
alimentación
110/240 V
Rango de
Precisión
Peso
±0,1°C
4 kg
temperatura
220 W
50/60 Hz
0-300°C
(potenciométrica)
Etapas operativas:
- Colocar la muestra en el interior del tubo capilar (aproximadamente 3 mm de
profundidad) y éste en el equipo.
- Encender el aparato y la luz.
- Fijar la temperatura con el potenciómetro.
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- Incrementar la temperatura del aceite calefaccionante rápidamente hasta el
cambio visual de fase en la muestra (fusión). Leer la temperatura en el
termómetro.
- Ajustar la temperatura con el potenciómetro a un valor 10-15°C inferior a la
lectura anterior.
- Permitir al aceite de siliconas enfriar el sistema.
- Ubicar una nueva muestra en un capilar y disponer el mismo en el dispositivo
correspondiente.
- Fijar la elevación de temperatura deseada con el programa adecuado y observar
la muestra hasta alcanzar el punto de fusión final.
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