UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFacultad de Qumica e Ingeniera Qumica

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSMAR27FQI-A

Facultad de qumica e ingeniera qumicaDepartamento acadmico de fisicoqumicaLaboratorio de fisicoqumica IDETERMINACIN CRIOSCPICA DEL PESO MOLECULARProfesor:Garca Villegas, VctorAlumnos:Alvarado Huanca, Manuel Augusto13070026Caycho Quiones, Jos Antonio13070031Echevarria Urbizagastegui, Enzo13070169Gonzles Caramantn Carlos Jhozimar 13070098Saavedra Casco, Yesenia Luz13070200Fecha de realizacin de la prctica:27 de octubreFecha de entrega del informe:3 de noviembreLima-Per2013-II

TABLA DE CONTENIDO

1.RESUMEN...32.INTRODUCCIN..43.FUNDAMENTO TERICO..54.DETALLES EXPERIMENTALES.85.RESULTADOS...106.DISCUSIN DE RESULTADOS147.CONCLUSIONES..158.BIBLIOGRAFA169.CUESTIONARIO..1710.ANEXOS.19

1. RESUMEN

En esta experiencia se realiz la determinacin crioscpica del peso molecular, la cual se llev a cabo bajo las condiciones de % de humedad, 756 mmHg de presin atmosfrica y C en laboratorio.El objetivo primordial de esta experiencia es hallar el peso molecular de la urea, que fue el soluto de la solucin, mediante el mtodo crioscpico o del descenso del punto de congelacin.Para poder llevar a cabo este mtodo se tuvo que determinar el punto de congelacin del solvente para luego poder calibrar el termmetro de Beckman y de esta manera poder hallar la variacin de la temperatura con respecto al punto de congelacin de la solucin pura con la disolucin de urea. Con los datos obtenidos, peso del soluto y solvente, y el clculo de la constante crioscpica Kf, se calcula el peso molecular de la urea.Experimentalmente se obtuvo que T=3 , por lo cual, al calcular el peso molecular, se hallo 63.61.Para finalizar obtuvimos un porcentaje de error para de %5.91 con respecto al valor terico de 60.06 g/mol.

2. INTRODUCIN

La crioscopia usa la ecuacin del descenso crioscpico de Raoult la cual resulta muy til para la determinacin de masas moleculares de solutos. Para llevar a cabo este mtodo y conseguir buenos resultados se necesita un termmetro que permita apreciar las centsimas de grado en la zona de la temperatura de congelacin. Otra aplicacin cientfica de la crioscopia es la determinacin de actividades de disolventes y solutos.La disminucin de la temperatura de congelacin de un disolvente debido a la presencia de un soluto se usa para evitar la solidificacin del agua de refrigeracin en los motores de combustin. En las regiones fras, donde la temperatura puede bajar de los 0 C, se aaden sustancias al agua de refrigeracin para rebajar su temperatura de congelacin y evitar as que esta se congele, ya que, el hielo podra romper el sistema de refrigeracin. El descenso crioscpico tambin se aprovecha para eliminar capas de hielo de las carreteras, autopistas y pistas de aeropuertos.Tambin se emplea para controlar la calidad de los lquidos: la magnitud del descenso crioscpico es una medida directa de la cantidad total de impurezas que puede tener un producto: a mayor descenso crioscpico, ms impurezas contiene la muestra analizada.Existen mltiples aplicaciones analticas para el descenso crioscpico de los lquidos corporales en sangre, orina, lgrimas, etc.

3. FUNDAMENTO TERICO

PUNTO DE SOLIDIFICACIN O PUNTO DE CONGELACINTemperatura a la que un lquido sometido a una presin determinada se transforma en slido. El punto de solidificacin de un lquido puro (no mezclado) es en esencia el mismo que el punto de fusin de la misma sustancia en su estado slido, y se puede definir como la temperatura a la que el estado slido y el estado lquido de una sustancia se encuentran en equilibrio. Si aplicamos calor a una mezcla de sustancia slida y lquida en su punto de solidificacin, la temperatura de la sustancia permanecer constante hasta su licuacin total, ya que el calor se absorbe, no para calentar la sustancia, sino para aportar el calor latente de la fusin. Del mismo modo, si se sustrae el calor de una mezcla de sustancia slida y lquida en su punto de solidificacin, la sustancia permanecer a la misma temperatura hasta solidificarse completamente, pues el calor es liberado por la sustancia en su proceso de transformacin de lquido a slido. As, el punto de solidificacin o el punto de fusin de una sustancia pura pueden definirse como la temperatura a la que la solidificacin o fusin continan una vez comenzado el proceso.Todos los slidos se funden al calentarse y alcanzar sus respectivos puntos de fusin, pero la mayora de los lquidos pueden permanecer en este estado aunque se enfren por debajo de su punto de solidificacin. Un lquido puede permanecer en este estado de sobre enfriamiento durante cierto tiempo. Este fenmeno se explica por la teora molecular, que define a las molculas de los slidos como molculas ordenadas, y a las de los lquidos, desordenadas. Para que un lquido se solidifique, necesita tener un ncleo (un punto de orden molecular) alrededor del cual puedan cristalizar las molculas desordenadas. La formacin de un ncleo depende del azar, pero una vez formado, el lquido sobre enfriado se solidificar rpidamente. El punto de solidificacin de una disolucin es ms bajo que el punto de solidificacin del disolvente puro antes de la introduccin del soluto (sustancia disuelta).La cantidad a la que desciende el punto de solidificacin depende de la concentracin molecular del soluto y de que la disolucin sea un electrolito. Las disoluciones no electrolticas tienen puntos de solidificacin ms altos, en una concentracin dada de soluto, que los electrlitos. La masa molecular de una sustancia desconocida o no identificada puede determinarse midiendo la cantidad que desciende el punto de solidificacin de un disolvente, cuando se disuelve en l una cantidad conocida de la sustancia no identificada. Este proceso que determina las masas moleculares se denomina crioscopa.

DESCENSO DEL PUNTO DE CONGELACIONCuando se enfra una solucin diluida se alcanza finalmente la una temperatura a la cual el disolvente slido comienza a separarse de la solucin. La temperatura a la cual comienza a separarse se llama punto de congelacin de la solucin. Mas generalmente, el punto de congelacin de una solucin se puede definir como la temperatura a la cual una solucin particular esta en equilibrio con el disolvente slido.

El abatimiento del punto de congelacin de una sustancia de una solucin es una consecuencia de la reduccin en la presin de vapor del disolvente por la disolucin del soluto. Para comprender lo anterior, considrese el diagrama presin de vapor-temperatura que se muestra en la figura 2. En este diagrama, AB es la curva de sublimacin del disolvente slido, en tanto CD es la curva de presin de vapor del solvente lquido puro. En el punto de congelacin del disolvente puro las fases slida y lquida estn en equilibrio y, en consecuencia, ambas deben tener a esta temperatura idnticas presiones de vapor. El nico punto del diagrama en el que las dos formas del disolvente puro tienen la misma presin de vapor es B, la interseccin de AB y CD y, por lo tanto, To, la temperatura correspondiente a B, debe ser el punto de congelacin del disolvente puro. Sin embargo, cuando un soluto se disuelve en un disolvente, la presin de vapor de este ltimo se reduce y no puede existir por ms tiempo el equilibrio a To. Para determinar el nuevo punto de equilibrio entre la solucin del soluto y el disolvente slido, se debe hallar la temperatura a la que la presin de vapor de la solucin es igual a la del slido, es decir, la temperatura a la cual la curva de presin de vapor de la solucin, EF, siempre est abajo de la del disolvente puro, la interseccin de EF y AB slo puede ocurrir, en un punto como E, para el cual la temperatura es menor que To. Por tanto, cualquier solucin del soluto en el disolvente debe tener un punto de congelacin, T, inferior al del disolvente, To.El descenso del punto de congelacin de una solucin se define como y representa el nmero de grados en que el punto de congelacin de una solucin es menor que el disolvente puro. En vista de la facilidad con que se pueden obtener datos bastante precisos del punto de congelacin, tales datos son particularmente apropiados para determinar masas moleculares de solutos. Los clculos son exactamente anlogos a los efectuados en relacin con la elevacin del punto de elevacin del punto de ebullicin, as como tambin las ecuaciones y los datos requeridos:

...........................(1)Con base en la cual la masa molecular ser:

...........................(2)

4. DETALLES EXPERIMENTALES

Determinacin del peso molecular de un soluto en solucin

a Armamos el sistema como muestra la siguiente imagen. Tubos A y C deben estar limpios y secos.

b Colocamos el tubo A dentro del tubo C (chaqueta de aire).c Sumergimos todo este conjunto en el bao de enfriamiento que debe encontrarse a una temperatura 8 menor que la temperatura de cristalizacin del solvente. Observamos como desciende el Hg del termmetro.d Cuando la temperatura este prxima a la de congelacin, leemos la temperatura cada 30 s, hasta obtener varios valores constantes, que corresponden al punto de congelacin del solvente puro.

e Retiramos las chaquetas de aire y fundimos el solvente, mediante calentamiento con las manos.f Pesamos soluto y agregamos al tubo A, usando el lado B.g Agitamos el solvente hasta disolver completamente el soluto y luego colocamos el tubo A en la chaqueta de aire.h Determinamos el punto de congelacin de la solucin, repitiendo c) y d). Tendremos en cuenta que la solucin no congela a temperatura constante.Al terminar el experimento retiramos cuidadosamente el termmetro Beckmann de la solucin, y dejamos todo limpio.

5. RESULTADOS

Tabla N1: Condiciones de laboratorio AproximadasP (mmHg)756

T (C)19

Tabla N2: solucin pura (Agua) T(C)T(s)

50

4.5830

4.1960

3.84120

3.73130

3.64140

3.52150

3.42160

3.32170

3.22180

3.13190

3.02200

2.93210

2.84220

2.75230

2.67240

2.57250

2.48260

2.40270

2.32280

2.24290

2.15300

2.04310

1.95320

1.90330

1.83340

1.74350

1.65360

2.59370

T(C)T(s)

1.52380

1.45390

1.36400

1.29410

2.21420

1.12430

1.05440

0.96450

0.91460

0.84470

0.76480

0.69490

0.64500

0.56510

0.49520

0.43530

0.35540

0.28550

0.22560

0.16570

0.09580

0.04590

-0.04600

-0.1610

3.14850

3.18860

3.195870

3.20880

3.20890

3.20900

T(C)T(s)

50

4.8420

4.6640

4.4660

4.3180

4.14100

3.97120

3.76140

3.59160

3.37170

3.22180

3.09190

3.00200

2.89210

2.77220

2.64240

2.5260

2.38280

2.25300

2.12320

2.00340

1.88360

1.76380

1.64400

1.51420

2.7.460

T(C)T(s)

2.93480

2.94500

2.945520

2.95540

2.95560

2.95580

2.95600

2.95620

2.95640

2.945660

2.94680

2.94700

2.94720

2.94760

2.94780

2.935800

2.93820

2.93840

2.93860

2.93880

2.93900

2.93920

2.93940

2.93960

2.925980

2.9251000

Tabla N2: solucin de Urea

Grafica 1: Curvas de enfriamiento

Luego de graficar ambas curvas vemos que la variacin de temperatura es de aproximadamente .Usando la siguiente formula se calcula el peso molecular del soluto (urea)

Donde: M: peso molecular del solutoW1: peso en g de solvente =25gW2: peso en g de soluto=0.2565gT: descenso del punto de congelacin = 0.3 CKf: constante crioscpica=1.86Adems:M (TEORICO)=60.06g/mol CLCULO DEL PESO MOLECULAR DE LA UREA:

M (exp) = 63.61g/mol

PORCENTAJE DE ERROR:

% ERROR = -5.91 %

6. DISCUSIN DE RESULTADOS

En esta experiencia, el porcentaje de error fue de -5.91%, un error pequeo que puede ser fcilmente explicado por las posibles causas de error que debemos tomar en cuenta: El termmetro Beckmann, al tener una escala de poco ms de 5C de variacin, no pudo leer completamente la variacin que hubo en el sobre enfriamiento. La pequea divisin que tena el Beckmann pudo engaar fcilmente a la vista del medidor, quien, al estar constantemente observando con una lupa, era ms propenso a cometer errores de medicin. Agitacin no lo suficientemente cuidadosa, la cual pudo generar energa que se pudo haber convertido en calor, generando que demore en bajar la temperatura y que, aumente ligeramente en algunos casos. El contacto del tubo B con el medio ambiente, tratando de generar un aumento en la temperatura tras el excesivo sobreenfriamiento, pudo haber generado otro posible error. El pequeo error generado al interpretar la grfica para hallar la variacin de temperatura del solvente con urea por medio de la prolongacin de la ltima pendiente.

7. CONCLUSIONES

El peso molecular hallado experimentalmente en laboratorio es la cual no difiere significativamente del valor terico de esto nos indica que hubo cierta exactitud en el resultado. El porcentaje de error obtenido es 5.91% As como el punto de ebullicin de un solvente puede aumentar debido a la adicin de un soluto, el punto de congelacin de ese solvente desciende. El descenso de la temperatura an debajo de la temperatura de congelacin, se le conoce como sobreenfriamiento, esto se debe nicamente al descenso lento de la temperatura, puesto que, un descenso brusco de la temperatura, no generara enfriamiento. Este sobre enfriamiento tambin se pierde bruscamente, generando un aumento de temperatura inmediato con tendencia al punto de congelacin. Este mtodo nos puede ayudar a identificar un solvente desconocido comparando su masa molecular experimental con la de tablas.

8. BIBLIOGRAFA

Ponz Muzzo, Gastn, Fisicoqumica, 1era ed., Ed. Universo S.A., 1969. Pg 298-305. Qumica - Fsica. Barrow Gordon. Editorial Reverte. Espaa 1968. Pgs. 674 - 678. www.rincondelvago.com/descenso-crioscpico_4.htmal Glasstone, Samuel Tratado de Qumica Fsica, 1era ed., Ed., Espaa, 1979, Pgs. 574-579. http://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_congelaci%C3%B3n

9. CUESTIONARIO

1. Defina el concepto general de una propiedad coligativa.

Cuando un soluto y un solvente dan origen a una solucin, la presencia del soluto determina una modificacin de estas propiedades con relacin a su estado normal en forma aislada, es decir, lquido puro. Estas modificaciones se conocen como PROPIEDADES DE UNA SOLUCIN. Teniendo en cuenta lo anterior las soluciones se clasifican en dos grandes grupos: Propiedades constitutivas: son aquellas que dependen de la naturaleza de las partculas disueltas. Ejemplo: viscosidad, densidad, conductividad elctrica, etc. Propiedades coligativas o colectivas: son aquellas que dependen del nmero de partculas (molculas, tomos o iones) disueltas en una cantidad fija de solvente. Las cuales son: - descenso en la presin de vapor del solvente, - aumento del punto de ebullicin, - disminucin del punto de congelacin, - presin osmtica. Es decir, son propiedades de las soluciones que solo dependen del nmero de partculas de soluto presente en la solucin y no de la naturaleza de estas partculas.

2. Explique la diferencia de las propiedades coligativas entre soluciones de electrolitos y no electrolitos.

En el estudio de las propiedades coligativas se debern tener en cuenta dos caractersticas importantes de las soluciones y los solutos. Soluciones: Es importante tener en mente que se est hablando de soluciones relativamente diluidas, es decir, disoluciones cuyas concentraciones son 0,2 Molar, en donde tericamente las fuerzas de atraccin intermolecular entre soluto y solvente sern mnimas. Solutos: Los solutos se presentarn como: Electrolitos: disocian en solucin y conducen la corriente elctrica. No Electrolito: no disocian en solucin. A su vez el soluto no electrolito puede ser voltil o no voltil.Las soluciones no electrolticas no se disocian parcialmente en contacto con el agua, aunque sean slidos como la sacarosa. En cambio, las soluciones electrolticas adems de permitir el paso de corriente, se disocian en un grado que puede ser medido como factor de Van't Hoff el cual nos permite saber el grado de disociacin de la sustancia electroltica.

3. Mencione algunas limitaciones del mtodo crioscpico en la determinacin de pesos moleculares

Una de las limitaciones del mtodo crioscpico para la medicin de pesos moleculares es que se deben usar termmetros de buena calidad y muy bien calibrados, adems de que con agua, existe el sobre enfriamiento (baja de T de un lquido por debajo de su punto de fusin) el cual puede crear errores en las mediciones. Tambin, se debe usar un sistema que baje la T rpida y eficazmente.

10. ANEXOS

Factor de Vant Hoff (i):

Ecuacin de Clausius-Clapeyron:

DETERMINACIN CRIOSCpica del peso molecular

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