UNIVERSIDAD NACIONALAUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN DEPARTAMENTO DE CIENCIAS QUÍMICAS SECCIÓN DE FISICOQUÍMICA MANUAL EXPERIMENTAL DE TERMODINÁMICA QUÍMICA CARRERA: QUÍMICA ASIGNATURA: FISICOQUÍMICA II CLAVE CARRERA: 32 CLAVE ASIGNATURA:1327 Ricardo Baltazar Ayala Gloria Cruz León Rodolfo Gómez Balderas Agosto de 2012 CONTENIDO Introducción……………………………………………………………………….…....…..I Objetivos Generales del Curso……………………...…………………………...….…..II Objetivos de Curso Experimental………...…………………….………………..….…..II Normas del Laboratorio………………………………………………..……………..….III Actividades Experimental y Unidad Temática……………………………...…..………….………………………..….V Actividad Experimental No.- 1 Construcción de Material para Microescala…………………………………………….1 Actividad Experimental No.- 2 Índice de Refracción y Densidad…………………...…...…………………….……..….5 Actividad Experimental No.- 3 Viscosidad………………………………………...……..………….…………...……….14 Actividad Experimental No.- 4 Volúmenes Molares Parciales……………………………….……………….……..….20 Actividad Experimental No.- 5 Entalpía de Fusión.……………………………………...………………………...…….26 Actividad Experimental No.- 6 Entalpía de Ebullición…………………………………...…………………………...….31 Actividad Experimental No.- 7 Propiedades Coligativas………………………………………...………………………37 Actividad Experimental No.- 8 Soluciones Ideales……………………………………………………………………….49 Actividad Experimental No.- 9 Azeótropo……………………………………………………………….………….....….55 Actividad Experimental No.- 10 Equilibrio Líquido-Líquido Ternario…………………………….……………………....61 Proyecto…………………………………………………………..………………………70 INTRODUCCIÓN El trabajo en el Laboratorio de Fisicoquímica II contribuye a desarrollar en el alumno habilidades experimentales que le ayuden a estudiar las propiedades termodinámicas de la materia, ya sean sustancias puras, sistemas en equilibrio químico o de fases, que más tarde aplicará en su desempeño profesional. Actualmente, es importante cuidar el ambiente y aprovechar los recursos naturales de la mejor manera posible, por lo que su transformación en satisfactores debe ser cuidadosamente planeada y controlada, siendo la termodinámica la disciplina metodológica que ofrece los fundamentos necesarios para que desarrollen procesos que ofrezcan el máximo rendimiento con un ahorro considerable tanto de materiales como de energía. Por lo anterior es importante desarrollar la conciencia sobre el cuidado y responsabilidad con el medio ambiente que se debe tener como profesional de la química. Con este fin, se propone que las prácticas contenidas dentro de este manual, se efectúen dentro de lo posible, mediante la técnica de microescala. Esta metodología nos permite utilizar menos reactivos, que a su vez se traduce en una cantidad menor de residuos, esto a su vez genera otros beneficios, como los económicos. El alumno también se beneficia ya que estará expuesto a una menor cantidad de reactivos, lo que reduce las posibles afectaciones a su salud. Para poder realizar el trabajo en microescala, en la primera sesión experimental el alumno se encargará de la elaboración de los materiales necesarios para trabajar con esta metodología, los cuales serán utilizados en diversas sesiones experimentales a lo largo del curso. Las dos primeras sesiones experimentales comprenden el estudio de propiedades macroscópicas de sustancias puras, las cuales son de suma importancia para el estudio de sistemas termodinámicos complejos. Esta etapa ayuda a que los estudiantes desarrollen destrezas en el manejo de instrumental simple (micropicnómetros, viscosímetros, refractómetros, etc.). En las demás sesiones, se aprovechan las habilidades adquiridas para estudiar las propiedades termodinámicas de sistemas complejos (sistemas en equilibrio químico o de fases). Los conocimientos y las habilidades adquiridas en el laboratorio generarán en el alumno un razonamiento crítico respecto al alcance de la aplicación de los distintos modelos que describen los sistemas termodinámicos reales. I ● Generar en el alumno una conciencia sobre el cuidado y responsabilidad con el medio ambiente. ● Describir cualitativamente.OBJETIVO GENERAL DEL CURSO ● Aplicar el concepto de equilibrio termodinámico a sistemas multicomponentes sin reacción química y sin la influencia de campos externos. trabajo en equipo. OBJETIVOS DEL CURSO EXPERIMENTAL ● Que el alumno adquiera las actitudes de responsabilidad. estableciendo sus diferencias sobre bases moleculares. ● Generar en el alumno un razonamiento crítico respecto a los distintos modelos termodinámicos que describen a los sistemas reales. trabajo en el laboratorio ● Desarrollar en el alumno las habilidades experimentales para la determinación de propiedades termodinámicas. en donde sea posible. ● Entender los factores que afectan el equilibrio químico y de fases. los diagramas de fase de los sistemas multicomponentes. ● Corroborar experimentalmente los distintos modelos termodinámicos que describen el equilibrio. las variables de interés incluidas en los procesos de equilibrio de fases. ● Destacar el comportamiento real de los sistemas multicomponentes en relación con el de las soluciones ideales. auxiliado por la regla de las fases. ● Analizar el comportamiento de los sistemas termodinámicos multicomponentes. II . con diferentes grados de aproximación. ante cambios de fase o propiedades que lo describen. ● Calcular. manejo y almacenamiento. Es obligación del alumno revisar LAS HOJAS DE SEGURIDAD. 4. el equipo de protección personal que debe usar en cada sesión experimental. así como tener conocimiento de su uso. 5. para conocer las propiedades físicas. a excepción de que así lo requiera la sesión experimental. por lo general se encuentran en el ambiente vapores de sustancias volátiles y de bajo punto de flamabilidad. No se deben encender cerillos o mecheros. 2.NORMAS DE LABORATORIO (REGLAMENTO INTERNO DE LOS LABORATORIOS DE FISICOQUIMICA) El laboratorio es un lugar potencialmente peligroso si no se siguen ciertas normas generales de seguridad que se recomiendan a continuación: 1. ya que un descuido puede ocasionar una explosión. III . En caso de emergencia consultar acciones de emergencia o primeros auxilios en LAS HOJAS DE SEGURIDAD. deberán usar espejuelos de protección de forma obligatoria o traer anteojos el día de la práctica. Aquellos estudiantes que usan lentes de contacto. químicas y toxicológicas de las sustancias que se utilizan en cada actividad experimental. 3. Es obligación del alumno revisar en LAS HOJAS DE SEGURIDAD de los reactivos y/o productos con los que vaya a trabajar. Se recomienda que el alumno trabaje en el laboratorio solo cuando su profesor o persona responsable de dicho laboratorio este presente. • Lentes de protección y guantes (opcional). Son requisitos indispensables para el trabajo experimental: • Bata (obligatorio). con el propósito de tener una persona que supervise posibles riesgos y ayude en caso necesario. No se debe fumar. Los residuos de los experimentos que deban almacenarse. No se permite consumir alimentos y bebidas en el laboratorio. etc. I . 8. etc. sólo estarán el equipo y las sustancias que se van a usar en el experimento. 14. 9. 10. Si se rompe o daña material y/o equipo. éste debe reintegrarse al laboratorio antes de concluir el curso experimental. prendas.6. materiales y reactivos. En caso de algún percance avisar inmediatamente al profesor. sales venenosas. Se recomienda revisar el instructivo antes de la actividad experimental y preguntar al profesor las dudas que se tengan sobre el particular. Al manejar equipos. El alumno tiene la obligación de estudiar las ORIENTACIONES ACERCA DEL TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE LOS RESIDUOS. 12. deben ser depositados en los recipientes etiquetados que le indique el profesor. 7. mochilas. materiales y reactivos se realiza con el llenado del vale del laboratorio y presentando la credencial otorgada por la UNAM. el alumno deberá dejar limpio su lugar de trabajo y asegurarse de no dejar basura en las tarjas de las mesas de trabajo ni en las de lavado de material. La solicitud de los equipos. se debe ser cuidadoso en su traslado y conexión. calculadora y un cuaderno de anotaciones (Bitácora de trabajo). 11. El lugar de trabajo debe estar despejado de libros. el manual de actividades experimentales. con el propósito de saber qué hacer con los residuos o desechos producidos en cada sesión experimental. 13. El alumno debe lavarse las manos con agua y jabón antes de salir del laboratorio. Tenga cuidado de no confundirse y no mezclar. Una vez terminada la sesión experimental.. álcalis. Se debe tener cuidado al manejar sustancias peligrosas como ácidos. solventes. Equilibrio de fases Unidad 7. Propiedades Coligativas Unidad 8. Equilibrio de fases líquido vapor Unidad 9. Equilibrio de fases Unidad 6. Termodinámica de sistemas multicomponentes Unidad 6. Equilibrio de fases líquido vapor Unidad 8. Equilibrio de fases líquido-líquido y sólido-líquido V .Número 3 Construcción de material para microescala Índice de refracción y densidad Viscosidad 4 Volúmenes molares Parciales 5 6 7 8 9 Entalpía de fusión Entalpía de ebullición Propiedades coligativas Soluciones ideales Azeótropo 10 Equilibrio Ternario 1 2 Unidad temática en el programa de la asignatura Titulo de la práctica Unidad 2. Construir un gotero 4. jeringas desechables.* 1 pinzas de corte* 1 mechero Bunsen *Material proporcionado por el alumno 1 . puntas de plástico desechables. etc.1 CONSTRUCCIÓN DE MATERIAL PARA MICROESCALA INTRODUCCIÓN En esta práctica el estudiante construye el material que utilizará en sus prácticas a microescala. menor cantidad de desechos y menor tiempo de operación entre otros beneficios. Las técnicas a microescala han demostrado su gran utilidad en los siguientes aspectos prácticos: menor costo de operación. algunos diseñados y construidos con materiales de fácil adquisición. OBJETIVOS 1. sin que ello reste calidad a los métodos habituales usados tanto en educación como en la industria. MATERIAL. alambres cortos y delgados usualmente de desecho. Aprender a usar su material a microescala. ventiladores de computadoras obsoletas.ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. por ejemplo: plásticos. EQUIPO Y REACTIVOS MATERIAL 5 Pipetas pasteur* EQUIPO REACTIVOS 10 Clips* 1 segueta* 1 pinzas de punta.. Construir microagitadores magnéticos 3. Construir un micropicnómetro 2. La microescala está basada en la utilización de aparatos e instrumentos de medición. Con la Química a microescala se pueden realizar procesos químicos usando pequeñas cantidades de reactivos. contribuyendo a un medioambiente menos contaminado. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL CONSTRUCCIÓN DE MICROPICNÓMETROS 1.5 cm. una a una. Cortar con una lija metálica en el punto D (aproximadamente 0. 2. que sobro de su micropicnómetro.5 cm del capilar original de la pipeta Pasteur). 4. Calentar con el mechero el punto B. hasta el rojo vivo rotar la pipeta Pasteur y jalar como le indican la flechas en la figura 1. Desdoblar el clip y corte en los puntos a. como lo índica la figura 3. como lo indica la figura 4. b. Sujetar la pipeta Pasteur de los puntos A y C. dentro del filamento de la pipeta Pasteur. como lo índica la figura 1. para sellarlo. Calentar el punto B. c. 2 . calentar con el mechero para sellar una punta en g y después cortar la punta h para sellarla. con ayuda de la segueta. 2. Introducir las partes cortadas. e y f . entre el punto B y C hay aproximadamente de 1 a 1. Con una pipeta Pasteur se pueden obtener de 3 a 4 microagitadores. CONSTRUCCIÓN DE MICROAGITADORES MAGNETICOS 1. figura 5 y Figura 6. como lo índica la figura 2. d. 3. Cada equipo deberá construir al menos 4 micropicnómetros.CONSTRUCCIÓN DE UN GOTERO 1.Cortar con la segueta. el punto E como se indica para obtener un gotero. Al construir el micropicnómetro sobrará la parte A que se ve en la figura 1. 3 . ver figura 7. 6 microagitadores y 4 goteros ORIENTACIÓN PARA EL TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE RESIDUOS Los residuos de vidrio serán depositados en un bote etiquetado como residuos de vidrio. V. I. Cervantes. Moran y M. Taller práctico de fisicoquímica en microescala. A. 4 . 2002.G.T. 2. U. Fregoso y N. M. Castañeda. Taller práctico de química general en microescala. 2002. A. A. I. U.BIBLIOGRAFÍA 1. ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. la refracción específica (RS) y la refracción molar (RM) son indicadores de la manera en la cual una molécula interacciona con la luz. presión y longitud de onda de la luz incidente. 5 . refracción específica y refracción molar.2 ÍNDICE DE REFRACCIÓN Y DENSIDAD INTRODUCCIÓN La densidad es una propiedad intensiva que se define como el cociente masa/volumen. 4. 6. 8. Construir curvas patrón del índice de refracción versus composición para una mezcla binaria.. Puesto que existen varias definiciones y escalas alrededor del concepto de densidad. Conocer los distintos métodos para determinar la densidad de líquidos y el principio físico en el que se basan. 2. esta práctica comprende el estudio de dichos conceptos y se extiende a las aplicaciones de esta importante propiedad de la materia. En tanto que la densidad relativa se define como la relación que existe entre el peso de un volumen de sustancia y el peso del mismo volumen de agua. Conocer las distintas escalas para expresar la densidad de líquidos. Determinar la composición de mezclas binarias a partir de mediciones de su índice de refracción. 5. Comprender los conceptos de índice de refracción. Se realizan mediciones del índice de refracción para caracterizar líquidos a partir de sus valores de refracción específica y polarización. Desarrollar habilidades para medir la y densidad. El índice de refracción (η). Comprender el concepto de densidad y las diversas formas de expresarla. En general se habla de densidad relativa al agua a 4 °C. y para determinar la composición de mezclas. En la práctica se estudia la dependencia del índice de refracción con la concentración y se discute la dependencia con la temperatura. 3. a la temperatura dada. Familiarizarse con el funcionamiento y manejo del refractómetro de Abbe. 7. OBJETIVOS 1. Mencione como varía el índice de refracción de una mezcla binaria en función de la concentración. 1propanol y metanol) o calcúlelos a partir del índice de refracción de estas sustancias. Investigue la toxicidad de los reactivos utilizados en la actividad experimental. Mencione la diferencia entre propiedad extensiva y propiedad intensiva 10. Diga si el índice de refracción varía con la temperatura y la presión para líquidos y gases y porqué 4. Explique el fenómeno de refracción y defina el índice de refracción. 11. 18. Describa como se determina la densidad usando el hidrómetro. 9. Mencione algunas aplicaciones de la medición del índice de refracción y/o de refracción molar. y el volumen de la solución este entre 2 y 3 mL. discutir su utilidad. Exprese como se determina la densidad con el método del picnómetro. Explique qué es y cómo se calcula la refracción molar y la refracción específica. Busque en la literatura las densidades del agua. Investigue como varía la densidad de un líquido y de un gas con la temperatura y la presión 17. metanol y 1-propanol a 25°C 12. 15. tal que X H 2O ≈ 0. Explique qué es densidad. Elabore un diagrama de flujo de la actividad experimental. a partir de los volúmenes y la densidad de los componentes puros. 3. proponga volúmenes de agua y metanol. 2. 13. Explique el principio físico en el que se basa y enumere los diferentes tipos de hidrómetros con sus escalas en función de su uso. 8. 6.1 . 16. densidad relativa y peso específico. Explique el funcionamiento del refractómetro de Abbe. 5. Describa como construir una curva patrón de índice de refracción vs fracción mol. 14. 6 .ACTIVIDADES PREVIAS AL EXPERIMENTO 1. Describa cómo se calcula la fracción mol de cada componente en una solución. Investigue los valores de refracción específica para los compuestos puros (agua. A partir de las densidades del punto 11. 7. 3 1.9 1.6 0. 4.5 0. 7 .7 1.5 Los volúmenes y sustancias aquí mostradas pueden ser cambiados si lo considera necesario. Elegir uno de los siguientes pares de sustancias.9 0.4 0.8 0.2 0.1 0.9 0.1 0.3 a b c d e f g h i 0. 2.1 1.6 1. EQUIPO Y REACTIVOS MATERIAL 9 Matraces erlenmeyer de 5 ó 10 mL EQUIPO 1 Refractómetro REACTIVOS 1-propanol con tapón de hule Metanol 2 Pipeta graduada de 2 mL (1/100) Acetona* 2 Vasos de precipitados de 10 mL Almíbar* 1 Termómetro Jugo de frutas* 1 Piseta 5 Jeringas nuevas de 3 mL * 1 Micropicnómetro* 1 guante de látex* 1 Gotero *Material proporcionado por el alumno PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ÍNDICE DE REFRACCIÓN 1.9 0.3 VCH 3OH / mL 1. Para medir los volúmenes utilice una pipeta graduada de 2 mL (1/100) modificada de acuerdo a la figura 8.MATERIAL.9 1.2 0.2 0.2 0.6 1.3 0.6 0. Registrar el valor de la temperatura de trabajo.8 0.9 0.3 0.3 0. 3. Prepare las siguientes soluciones de acuerdo al par de sustancial elegido Para metanol-agua MUESTRA VH 2O / mL a b c d e f g h i 0.7 1.1 Para 1-propanol-agua MUESTRA VH 2O / mL VC3H 7OH / mL 3. 1-propanol-agua o metanol-agua.2 0. Lavar y secar perfectamente el material de vidrio.1 0.9 1.4 1.6 1. Repetir los puntos del 3 al 6 dos veces más. 4. 8. El micropicnómetro se debe manipular con ayuda de un guante de latex. Lavar y secar perfectamente el material de vidrio. Figura 8. A CRITERIO DEL PROFESOR. 2. Medir el índice de refracción de la muestra proporcionada por el profesor. Para el hidrómetro se usan los productos comerciales. como determinar la densidad utilizando el hidrómetro. Aplicar las muestras con un gotero de plástico y después de la medición. DENSIDAD 1. 7. 6. Determinar la masa del micropicnómetro lleno con etanol. NOTA: Ver manejo del refractómetro de Abbe. Determinar la masa del micropicnómetro seco.5. 3. limpiar la superficie del prisma con algodón impregnado de acetona. El profesor explicara de manera demostrativa. NOTA: INDICAR EL MANEJO DE LOS DISTINTOS HIDRÓMETROS. Determinar la masa del micropicnómetro lleno de agua destilada. Medir el índice de refracción de los componente puros y de cada solución de la “a” a la “i” inmediatamente después de ser preparada. Armado de la pipeta para preparar las soluciones. Determinar la masa del micropicnómetro lleno con una muestra problema elegida por el alumno. Medir la temperatura a la cual se trabaja en el laboratorio. 5. Excepto el micropicnómetro. 8 . ORIENTACIÓN PARA EL TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE RESIDUOS Todos los residuos que contengan acetona deberán ser depositados en un recipiente etiquetado como residuos de acetona. 6. 1-propanol y metanol a la temperatura de trabajo. calcule la refracción específica de los compuestos estudiados y comparar con los resultados experimentales. Calcule la refracción molar y la refracción específica de los compuestos puros. 2. 3. Utilizando las contribuciones individuales de átomos y enlaces.Todos los residuos que contengan 1-propanol deberán ser depositados en un recipiente etiquetado como residuos de alcoholes Los residuos de etanol pueden ser desechados directamente en la tarja. Busque en la literatura las densidades del agua. Calcule la fracción mol de ambos componentes para cada solución. TABLA DE RESULTADOS EXPERIMENTALES ÍNDICE DE REFRACCIÓN A: B: Muestra Apuro Bpuro X VA / mL -- -- -- VB /mL -- -- -- a b c d e f g h i η X es la muestra problema proporcionada por el profesor DENSIDAD T= °C Pesada 1 Pesada 2 Pesada 3 mmicropic / g mmicropic + H 2O / g mmicropic + C2 H5OH / g mmicropic + muestra / g INSTRUCCIONES PARA LA ELABORACIÓN DEL REPORTE CONSTRUCCIÓN DE LA CURVA PATRÓN 1. 4. de la “a” a la “i” 9 . 6. Mencione las ventajas y aplicaciones del conocimiento de la densidad. Busque en la literatura la densidad del agua a la temperatura de trabajo. determine el peso especifico del etanol y de la muestra problema. Elabore un diagrama (curva patrón) η vs X H 2O . Ajuste los datos anteriores a la mejor ecuación posible.5. NOTA. incluya los datos del los componentes puros. 10 . determine la composición de la muestra problema que le proporcionó el profesor. 3. Si tiene duda de cómo hacer esto.5 °C. Con el dato anterior. 2. 7. Esta curva patrón será utilizada en actividades experimentales posteriores. 6. pregunte a su asesor. Utilizando la ecuación del ajuste anterior. DENSIDAD 1. determine el volumen del micropicnómetro. 5. NOTA: Los cálculos los realizará con el promedio de las tres mediciones. Determine la densidad y la densidad relativa del etanol y de la muestra problema. Haciendo la aproximación que la temperatura de trabajo fue de 15. 4. Especifique los parámetros que pueden afectar la determinación de la densidad. A. México. J. Bignell. 8° Edition. 301-309. Fisicoquímica. 5. Castellan. 38. Addison Wesley Iberoamericana S. R. Oxford University Press. Perry’s Chemical Engineers´Handbook. Girard. H. 1986. G. 2001. Fisicoquímica. M.cenam. K. Meiser. I. 1987.H. Atkins and J. Physical Chemistry. Compañía Editorial Continental. España 2004. 3.W. 4. de Paula. P. México. 8. Tanaka. http://www. Fisicoquímica. 5° Ed. 9. 2007 11 . A. Metrología. 2010. Willard. 2° Ed. México 1997. USA. McGraw-Hill. W. G. CECSA. 2º Ed.BIBLIOGRAFÍA 1. Peuto and N. McGraw-Hill.mx/ 7. Davis. Laidler y J. 9th Edition. H. Levine. 2. N. Métodos Instrumentales de Análisis. Colocar la muestra en el prisma inferior con un gotero o una pipeta. H. girar los prismas de AMICI para eliminar la franja coloreada y hacer que aparezca bien definida la frontera entre los campos luminosos y oscuro. L. Si es necesario. K. E. Abrir la caja de prismas. Conectar el equipo a la corriente eléctrica y la manguera a la toma de agua. Verificar la temperatura en el termómetro. Cerrar la caja de prismas con el seguro. dejando caer una o dos gotas y sin tocar el prisma con el gotero. La temperatura a la que se realiza la práctica se ajusta. G. manteniendo un flujo constante de agua. M. Dejar secar. ya que el índice de refracción varía significativamente con la temperatura. C. Apagar el aparato y protegerlo del polvo. Girar el botón que se encuentra en la parte derecha del aparato para hacer coincidir la línea divisoria entre los campos con la línea de intersección de los hilos cruzados. Observar por el ocular el campo de medición. I. J. Una vez secos cerrar la caja de prismas. B. girando hacia arriba el prisma superior. Frotar suavemente los prismas superior e inferior con algodón impregnado de acetona. D. Encender el refractómetro y abrir el agua. 12 . Manejo del Refractómetro de Abbe A.Figura 9. Abrir nuevamente la caja de prisma y limpiar estos con algodón impregnado de acetona. Tomar la lectura del índice de refracción en el campo de lecturas. F. HOJA DE RESULTADOS PARA EL PROFESOR ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No..2 ÍNDICE DE REFRACCIÓN Y DENSIDAD Integrantes del equipo 1.- ÍNDICE DE REFRACCIÓN A: B: Muestra Apuro Bpuro X VA / mL -- -- -- VB /mL -- -- -- a b c d e f g h η X es la muestra problema proporcionada por el profesor DENSIDAD T= °C Pesada 1 Pesada 2 mmicropic / g mmicropic + H 2O / g mmicropic + C2 H5OH / g mmicropic + muestra / g 13 Pesada 3 i .- Fecha: 4.- Prof: 2.5.- Grupo: 3. es la propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando se aplica una fuerza. Investigue cómo se define la viscosidad. OBJETIVOS 1. Estudiar la variación de la viscosidad con el cambio de temperatura. 2. 5. y la diferencia entre fluidos Newtonianos y no Newtonianos. 4. Comprender el concepto de viscosidad y familiarizarse con las unidades en las que se expresa. esta directamente relacionado con su viscosidad. Determinar la viscosidad experimental de algunos líquidos puros y aceites lubricantes.3 VISCOSIDAD INTRODUCCIÓN La viscosidad. que se mide en un viscosímetro que tiene un orificio de tamaño conocido. se mide con un viscosímetro tipo Saybolt. Comente los diferentes métodos de determinación de viscosidad y el principio en el que se basan. Incluir viscosímetro de Ostwald. los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir. los fluidos de baja viscosidad fluyen con facilidad. El tiempo que tarda en salir una cantidad determinada de líquido a través de un orificio.ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 3. Mientras que la viscosidad de una sustancia simple se mide con un viscosímetro de Ostwald. Discuta el origen de la viscosidad de acuerdo a la teoría molecular de los fluidos. Investigue la variación de la viscosidad con la temperatura para líquidos y para gases. ACTIVIDADES PREVIAS AL EXPERIMENTO 1. como son los aceites lubricantes. La fuerza con la que una capa de fluido en movimiento arrastra consigo a las capas adyacentes del fluido determina su viscosidad. Comprender el origen de la viscosidad en términos de la teoría molecular para fluidos. 3. la viscosidad de productos derivados del petróleo. 2. 14 . 4. En particular resulta interesante estudiar las variaciones de la viscosidad en función de la temperatura. Desarrollar habilidades para medir la viscosidad.. 15 . Elabore un diagrama de flujo de la actividad experimental. O bien utilice un termostato. todas a la misma temperatura. metanol y del etanol a temperatura ambiente. Investigue la toxicidad de los reactivos utilizados en la actividad experimental. tres veces consecutivas para el metanol y tres consecutiva para el etanol. se recomienda a 30 y 40°C aprox. viscosidad cinemática y las unidades en que se expresan cada una de ellas. 7. 1 Vaso de Precipitados de 2 L 1 Termómetro 1 Propipeta 1 Piseta *Material proporcionado por el alumno PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. 3. mida tres veces consecutivas para el agua. 4. 6. Ver figura 10. Colocar el viscosímetro de Ostwald dentro de un baño de agua a temperatura constante. 2. 8. es decir. Repetir lo anterior a otras dos temperatura. EQUIPO Y REACTIVOS MATERIAL 1 Soporte universal con pinzas EQUIPO 1 Termostato o parrilla REACTIVOS Metanol 1 Pinzas para bureta con agitador magnético Etanol 1 Cronómetro* 1 Viscosímetro de Ostwald 3 Vasos de precipitados de 50 mL. Repetir el punto anterior tres veces. Define la viscosidad absoluta o dinámica. Hacer mediciones del tiempo de flujo del agua. A partir de la ecuación de Poiseville deducir la ecuación para determinar la viscosidad (utilizando un viscosímetro Ostwald). viscosidad relativa. MATERIAL.5. medir el tiempo que tarda la muestra en pasar de la marca superior (1)a la marca inferior (2) de bulbo (A). 16 . Manejo del Viscosímetro de Ostwald. 1. en una cantidad tal que al succionar con la perilla por el extremo delgado del aparato (E). Verter la muestra por el extremo grueso del viscosímetro (D).Figura 10. el bulbo superior (A) y el inferior (C) queden a la mitad de su volumen. Succionar por el extremo delgado (E) con la perilla y obligar al líquido a pasar sobre la marca (1) superior del bulbo (A). ORIENTACIÓN PARA EL TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE RESIDUOS Todos los residuos que contengan metanol deberán ser depositados en un recipiente etiquetado como residuos de alcoholes Los residuos de etanol pueden ser desechados directamente en la tarja. 2. Con el cronómetro. 3. 5. 3. 2. Busque en la literatura las densidades del metanol y etanol a las temperaturas de trabajo. 4. Clasificar los líquidos estudiados como Newtonianos o no Newtonianos. 17 . Para hacer los cálculos utilice el promedio de las tres mediciones. Con los datos anteriores determina la viscosidad relativa y cinemática del metanol y etanol a cada temperatura.TABLA DE RESULTADOS EXPERIMENTALES T1 = °C t1 / s t2 / s t3 / s t1 / s t2 / s t3 / s t1 / s t2 / s t3 / s AGUA METANOL ETANOL T2 = °C AGUA METANOL ETANOL T3 = °C AGUA METANOL ETANOL INSTRUCCIONES PARA LA ELABORACION DEL REPORTE 1. Explique a qué se debe la diferencia de las viscosidades de los tres líquidos. Busque en la literatura el valor de la viscosidad y densidad del agua a las temperaturas de trabajo. 18 . H. 1975. México. John Wiey & Sons. España 2004.Graw Hill. McGraw-Hill. H. 4. N.D. Fundamentos de fisicoquímica. Fisicoquímica. 3.BIBLIOGRAFÍA 1. Normas. Limusa. Maron y F. Mc. 5. ASTM: D445-53. Crockfor. Prutton. Farrington. I. D567 y D446. 2. 1972. S. 2nd Edition. México. Levine. C. 1975. USA. 5° Ed. D. Laboratory Manual of Physical Chemistry. Curso de Fisicoquímica Experimental. .- Grupo: 3.5.- Prof: 2.HOJA DE RESULTADOS PARA EL PROFESOR ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No.- Fecha: 4.- T1 = °C t1 / s t2 / s t3 / s t1 / s t2 / s t3 / s t1 / s t2 / s t3 / s AGUA METANOL ETANOL T2 = °C AGUA METANOL ETANOL T3 = °C AGUA METANOL ETANOL 19 .3 VISCOSIDAD Integrantes del equipo 1. el cual nos dice como cambia una propiedad extensiva al momento de llevar cabo la formación de la solución. Determinar experimentalmente el cambio en el volumen molar de mezclado 20 . etc (excepto la masa). por ejemplo. sino también de la composición de la disolución. A partir del conocimiento de las propiedades de mezclado es posible conocer las propiedades molares parciales de cada uno de los componentes presentes en la disolución. esta característica es valida para cualquier propiedad extensiva. Un conocimiento completo de estas propiedades nos permite evaluar tanto las propiedades de la disolución. este puede ser fácilmente determinado si se conocen las densidades de una serie de disoluciones a diferente composición. nos dicen como varía la propiedad molar con respecto a la adición del componente i. las propiedades molares parciales se pueden determinar si se conoce primeramente la propiedad de mezclado correspondiente en todo el intervalo de composición.. Desde el punto de vista experimental. La Entropía. Comprender el concepto y la importancia de las propiedades molares parciales. manteniendo la cantidad de los demás componente invariantes.ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. La termodinámica de las disoluciones se define en términos de las propiedades de mezclado. por ejemplo la Energía Libre de Gibbs. la Entalpía. si se mezclan dos o más componentes. 2. Las propiedades molares parciales no solo dependen de la temperatura y presión. en este caso hablamos del cambio en el volumen de mezclado. OBJETIVOS 1. es decir una disolución. En el caso del volumen de mezclado.4 VOLUMENES MOLARES PARCIALES INTRODUCCIÓN La mayoría de los estudios en el áre a de química tienen lugar en sistemas multicomponentes y de estos los más simples son los formados por dos componentes y una sola fase. todo a temperatura y presión constantes. La propiedad molar parcial del componente i en la solución. el volumen de la solución será diferente a la suma de los volúmenes de los componentes puros. sin embargo como ya dijimos. como la de los componentes que la forman en su estado puro. Para no tener que secar el picnómetro después de pesarlo con agua. 6. MATERIAL. 4. ACTIVIDADES PREVIAS AL EXPERIMENTO 1. enjuágalo con un poco de etanol. Determinar la temperatura de trabajo. EQUIPO Y REACTIVOS MATERIAL 1 micropcnómetro* EQUIPO REACTIVOS Etanol 2 vasos de precipitado de 20 mL 9 matraces erlenmeyer de 5 o 10 mL con tapón de hule 2 pipetas graduadas de 2 mL (1/100) 2 jeringas desechables de 3 mL con aguja* 1 termómetro 1 Piseta 1 guante de hule* *Material proporcionado por el alumno PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Pesar el micropicnómetro vacío. 3. 7. Deducir la ecuación de Gibbs-Duhem.3. 2. Para llenar el micropicnómetro utiliza las jeringas. Determinar los volúmenes molares parciales de la disolución etanol-agua. 2. 5. Explicar qué es el volumen molar parcial y porque varía con la composición de una mezcla. Mencionar en qué consisten las propiedades molares parciales. ¿Cuál es la importancia de las propiedades molares parciales? 4. después pesar lleno con agua destilada y después lleno con etanol. Investigue la toxicidad de los reactivos utilizados en la actividad experimental. Preparar las siguientes soluciones 21 . Elabore un diagrama de flujo de la actividad experimental. Describir algún método para determinar cantidades molares parciales. Lavar y secar perfectamente todo el material de vidrio. 3. ORIENTACIÓN PARA EL TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE RESIDUOS Todos los residuos de etanol pueden ser vertidos a la tarja RESULTADOS T= °C mmicropic = g mmicropic + H 2O = g mmicropic + C2 H5OH = g Solución a b c d e f g h i VH 2O / mL VC2 H 5OH / mL mmicropic+sol / g mmicropic+sol es la masa del micropicnómetro lleno con solución INSTRUCCIONES PARA LA ELABORACIÓN DEL REPORTE 1. Pesar el micropicnómetro lleno con cada una de las soluciones.2 0. 22 .8 1.1 VC2 H 5OH / mL 0.5 0.Solución a b c d E f g h i VH 2O / mL 1.9 NOTA.2 1.3 0.9 1.4 1. Para medir los volúmenes utilizar una pipeta graduada de 2 mL (1/100) modificada de acuerdo a la figura 8. Puede cambiar los volúmenes aquí sugeridos por los que usted considere más convenientes.7 1.5 1.4 0.5 0. Con este dato determine el volumen del picnómetro.6 1.6 0.5 1. Busque en la literatura la densidad del agua a la temperatura de trabajo. 5. Calcule la densidad del etanol.1 0.8 0. 2. Vsol = AX C2 H 5OH + BX C2 H 5OH + C donde A. 11. Con los datos del punto 9 determine VH 2O y VC2 H 5OH para cada una de las muestras. X C2 H 5OH 2 8. 5. Elabore un grafico VH 2O vs X C2 H 5OH y otro VC2 H 5OH vs X C2 H 5OH 12. 4.3. Incluye al agua y al etanol puros 6. 7. Calcule nuevamente el Vsol para cada muestra utilizando la ecuación del punto 8. 23 . Compare sus resultados con los reportados en la literatura. Discuta el comportamiento de la curva obtenida. Calcule el cambio en el volumen molar de mezclado ∆ Vmez de cada una de las muestras. 9. incluya las sustancias puras. Ajuste la gráfica anterior a la siguiente ecuación. NOTA. Aunque la curva parece ser una recta no lo es. B y C son parámetros ajustables. Trace un gráfico Vsol vs. incluye al agua y al etanol puros. X C2 H 5OH . Calcule la densidad de la disolución ρ sol y el volumen molar de la solución Vsol de cada una de las soluciones. Trace un grafico ∆ Vmez vs. Calcule nH 2O y nC2 H 5OH en cada solución y con estos datos calcule X H 2O y X C2 H 5OH de cada una de las soluciones. 10. N. Atkins and J. 1998 4. Baird and F. Jia Yao. 3. USA. Getzen. 30. 9th Edition. H. J. México. 8° Edition. Oxford University Press. 2001. C. A. Perry’s Chemical Engineers´Handbook. McGraw-Hill. 301-309. Fundamentos de fisicoquímica. Peuto and N. McGraw-Hill. W. 1975. España 2004. Metrología. USA 1976. Maron y F. Tong-Chun Bai. Tanaka. 6. I. Girard. 38. Physical Chemistry. 1347-1361. John Wiley & Sons. D. W. 2. 5° Ed. H. W. G. Crockfor. and Shi-Jun Han. R. M. Fisicoquímica. P. J.BIBLIOGRAFÍA 1. Laboratory Manual of Physical Chemistry. Davis. 2007 7. 2nd edithion. Limusa. Chem. S. Thermodynamics. Levine. de Paula. Nowell. H. 2010. W. Prutton. 24 . Bignell. 5. T= °C mmicropic = g mmicropic + H 2O = g mmicropic + C2 H5OH = g Solución a b c d VH 2O / mL VC2 H 5OH / mL mmicropic+sol / g 25 e f g h i .- Fecha: 4.- Grupo: 3.4 VOLÚMENES MOLARES PARCIALES Integrantes del equipo 1.5.HOJA DE RESULTADOS PARA EL PROFESOR ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No..- Prof: 2. 4. y en especial estamos interesados en el cambio de entalpía. Elabore un diagrama de flujo de la actividad experimental. podemos por ejemplo. Una transición de fase ocurre por una transferencia de calor entre el sistema y los alrededores.ACTIVIDAD EXPERIEMNTAL No. Ese punto caracterizado por la temperatura y la presión se llama punto de fusión. así un cambio de fase ocurre a temperatura y presión constante y suele ir acompañado por cambios en distintas propiedades. dicho sistema tendrá sólo un grado de libertad. pero sin movernos de la línea de transición. 2. al que algunas veces se le llama calor latente. ACTIVIDADES PREVIAS AL EXPERIMENTO 1. modificar la temperatura a la que están en equilibrio las fases. Una sucesión de puntos de fusión forman una línea de transición sólido-líquido o simplemente línea de fusión. Investigar los métodos para determinar cambios de entalpía durante un proceso. un trozo de hielo flotando en una cierta cantidad de agua líquida. 3. de acuerdo a la regla de las fases de Gibbs. hasta 251. 5. Describir diferentes tipos de calorímetros. a lo largo de esta línea coexisten en equilibrio ambas fases. ya sea T o P. pero una vez elegida la temperatura. que es igual a la transferencia de calor que mencionamos arriba.5MPa que corresponde al punto triple (hielo I-hielo III-líquido).16K y 611Pa que es el punto triple (hielo I-líquidogas). esto significa que para describir un estado intensivo sólo requerimos definir una variable intensiva. En el caso del agua la línea de fusión va desde 273. Investigar cómo se determina la constante del calorímetro y para qué sirve. la entropía.. En un equilibrio sólido-líquido.15K y 207. Definir entalpía y la variación de entalpía de un proceso. 26 . Determinar el cambio de entalpía de fusión para el agua.5 ENTALPÍA DE FUSIÓN INTRODUCCIÓN Podemos imaginar un sistema formado por un solo componente y dos fases. por ejemplo. OBJETIVOS 1. como por ejemplo el volumen. la presión quedará fija. ( Regresar el hielo al congelador después de pesar y esperar por 15 minutos. registrar el valor de esta temperatura. Pesar en un vidrio de reloj un trozo de hielo de aproximadamente 20 g. registrar el valor de esta temperatura. Medir 100 mL de esta agua con una probeta. 4 min). 3. Medir 100 mL de agua destilada en una probeta a una temperatura de alrededor de 50 °C ±5°C y colocarlos en el frasco Dewar y tapar. 4. 4 min). CALOR DE FUSIÓN 1. 2. Tapar el frasco y medir la temperatura del agua hasta que ésta permanezca constante (aprox. Medir la temperatura hasta que se alcance el equilibrio térmico (aprox. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL CONSTANTE DEL CALORÍMETRO 1. EQUIPO Y REACTIVOS MATERIAL 1 Frasco Dewar EQUIPO REACTIVOS Hielo 1 Soportes universales 1 Aro de metal 1 Termómetro de precisión de 0 a 100 °C 1 Probeta de 100 mL. Fijar el termómetro en el tapón horadado del frasco Dewar. 1 Agitador de vidrio 1 Agitador magnético 1 Probeta graduada de 10 mL. Junto con el hielo. agregarla al frasco Dewar y taparlo. colocar el termómetro dentro del congelador para medir la temperatura. registrar el valor de esta temperatura.MATERIAL. 27 . Es muy importante que el hielo este a una temperatura por debajo de –10 ºC y que se conozca la cantidad exacta de hielo agregada. esperar hasta que la temperatura permanezca constante al menos durante dos minutos. registrar el valor de esta temperatura. Medir 100 mL de agua destilada en una probeta y colocarlos en el frasco Dewar. 2. Calentar agua destilada a una temperatura de 50°C±5°C. Medir la temperatura del sistema cada 30 segundos hasta que permanezca constante (aprox 4min). Talta / mL TH 2O .Talta / °C Teq / °C CALOR DE FUSIÓN VH 2O / mL mhielo / g TH 2O / °C Thielo / °C Teq /°C ANALISIS DE RESULTADOS 1. 2. Busque en la literatura el Cphielo y con este dato calcule ∆ H f . H 2O . Busque en la literatura la densidad del agua a todas las temperaturas a las que se trabajo.3.Tbaja / °C TH 2O . 3. así como el CpH 2O . Añadir el hielo al frasco Dewar y medir la temperatura del sistema cada 30 segundos hasta que permanezca constante. determine la constante del calorímetro (Considerar el CpH 2O del agua constante). de nuevo considerar el Cphielo constante. 28 .Tbaja / mL VH 2O . registrar el valor de esta temperatura. RESULTADOS CONSTANTE DEL CALORÍMETRO VH 2O . Con los datos anteriores y los registrados experimentalmente. Fundamentos de Termodinámica. España. Perry’s Chemical Engineers´Handbook. John Wiey & Sons. A. Laboratory Manual of Physical Chemistry. 1997. N. México. O. Prutton. 5. Mc. H. Maron y C. USA. D. Fundamentos de Fisicoquímica. 1972. McGraw-Hill.H. S. 5° ed. México. Crockfor.BIBLIOGRAFÍA 1. Levine Fisicoquímica Vol. Farrington. 1975. 1. Levenspiel. Prentice Hall Hispanoamericano S. D. 2. 6. 2004. Mc Graw Hill. México. F. 3. Curso de Fisicoquímica Experimental. 4.Graw Hill. I. 2007 29 . 1975. 8° Edition. Limusa. Talta / mL TH 2O .- Prof: 2.5 ENTALPÍA DE FUSIÓN.Talta / °C CALOR DE FUSIÓN VH 2O / mL mhielo / g TH 2O / °C Thielo / °C 30 Teq /°C Teq / °C . Integrantes del equipo 1.Tbaja / °C TH 2O .5.- Grupo: 3..RESULTADOS CONSTANTE DEL CALORÍMETRO VH 2O .- Fecha: 4.HOJA DE RESULTADOS PARA EL PROFESOR ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No.Tbaja / mL VH 2O . 2. Integra la ecuación de Clausius-Clapeyron. Aplicar la ecuación de Clausius-Clapeyron al equilibrio liq-vap. Deduce la ecuación de Clapeyron e indica su importancia. aplicando la ecuación del gas ideal. Determinar la presión de vapor. indicando las aproximaciones suposiciones realizadas. En este experimento solo estudiaremos con la ayuda de la ecuación de Clapeyron el equilibrio entre un líquido y un gas. ¿Cuáles son las ecuaciones de Antoine. sin embargo esto es importante porque las bases para comprender el equilibrio en sistemas multicomponentes. Cuando se tiene un sistema formado por un componente. dichas transiciones de fase aparecen con mucha frecuencia en nuestra vida cotidiana. 4. suelen utilizarse diagramas de fases para ilustrar su comportamiento termodinámico.ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. Harlacher y Liley? 31 y . En este tipo de sistemas se suele hablar del equilibrio de fases. El equilibrio de fases lleva implícito el concepto de transición de fase. desde la ebullición del agua en una cafetera. ¿Qué es la presión de vapor? 2. hasta el derretimiento de los glaciares en los polos. 3.. 3. ACTIVIDADES PREVIAS AL EXPERIMENTO 1. también estudiaremos los distintos modelos que predicen el equilibrio líquido-vapor OBJETIVOS 1.6 ENTALPÍA DE EBULLICIÓN INTRODUCCIÓN En muy ocasiones el equilibrio se puede considerar cuando se tiene un sistema de un solo componente. Establecer equilibrio de fases implica definir la temperatura y la presión del sistema a la cual coexisten dos o tres fases simultáneamente. Determinar las ecuaciones de Antoine para el equilibrio líquido-vapor. que ocurre cuando el valor del potencial químico del componente en cada fase es el mismo. determinando las temperaturas y las presiones a las cuales se encuentran en equilibrio. EQUIPO Y REACTIVOS MATERIAL 1 Soporte universal EQUIPO 1 Parrilla con agitador.5. (utilice hielo para este fin). REACTIVOS Hielo 3. 4. Una muestra de 4 a 4. 32 . MATERIAL. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. La probeta deberá quedar completamente sumergida en el agua. siendo la ultima por encima de 75°C.5 mL de aire deberá quedar atrapada dentro de la probeta. 3. 6. 5. pinzas con nuez 1 Termómetro de precisión de 0 a 100 °C 1 Vaso de precipitados de 2 litros 1 Agitador de vidrio 1 Agitador magnético 1 Probeta graduada de 10 mL. Agregar hielo al vaso hasta que la temperatura esté por debajo de 3°C. Retirar el hielo y agregar agua suficiente para que la probeta quede completamente sumergida en el agua. Ver figura 11. Introducir la probeta invertida al vaso de precipitados de 2 L que se ha llenado previamente con agua. En total se deben tener 12 lecturas. Colocar el termómetro en el agua. 2. Medir el volumen de aire atrapado en la probeta y la temperatura. Calentar y agitar hasta que la temperatura este por encima de 30°C y volver a medir la temperatura y el volumen. Seguir calentando y agitando. el bulbo del termómetro deberá quedar a la altura del aire atrapado en la probeta. Elabore un diagrama de flujo de la actividad experimental. Toma mediciones adicionales de temperatura y volumen. Determine naire a la temperatura más baja. Investigue el valor de la presión atmosférica del lugar donde llevo a cabo el experimento. Calcule la presión parcial de aire y la presión de vapor del agua para cada lectura. 33 . TABLA DE RESULTADOS EXPERIMENTALES P= 1 2 3 4 5 6 7 8 8 10 11 12 T / °C Vaire / mL INSTRUCCIONES PARA LA ELABORACIÓN DEL REPORTE 1. 2. Montaje experimental para la determinación de la presión de vapor.Figura 11. Asumiendo que la presión de vapor del agua es despreciable con relación a la presión atmosférica a bajas temperaturas. 3. 4. determine el ∆ H eb. 34 . y compárelo con lo reportado en la literatura. A partir del ajuste anterior y de la ecuación de Clausuis-Clapeyron. H 2O a cada temperatura. Elabore un gráfico de PH 2O vs T y ajustar estos datos a la ecuación de Antoine. Si tiene duda de cómo se hace esto. pregunte a su asesor.4. Elabore un gráfico ∆ H eb . H 2O vs T. 5. H. Fisicoquímica. J. H. N. Mc. Graw–Hill. J. Physical Chemistry. Laidler y J. 7° Ed. 2010. W. México 1997. McGraw-Hill. México. Mc. M. 4. Fundamentos de fisicoquímica. O´Connell. 2007 35 . USA. Atkins and J. Perry’s Chemical Engineers´Handbook. 5th edition. S. B. Meiser.BIBLIOGRAFÍA 1. México. E. C. H. USA 2000. Limusa. 2007 3. 1975. Prutton. Abbot. 9th Edition. I. Maron y F. M. Prausnitz and J. K. Graw–Hill. The Properties of gases and Liquids. 6. Compañía Editorial Continental. J. Smith. C. 2. McGraw-Hill. 5. P. Oxford University Press. Levine. 8° Edition. Van Ness y M. M. Introducción a la Termodinámica para Ingeniería Química. Poling. de Paula. Fisicoquímica. 7. 5° Ed. P. España 2004. - Grupo: 3.- Prof: 2.HOJA DE RESULTADOS PARA EL PROFESOR ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No.- Fecha: 4.6 ENTALPÍA DE EBULLICIÓN Integrantes del equipo 1.5..- P= 1 2 3 4 5 6 T / °C Vaire / mL 36 7 8 8 10 11 12 . la consecuencia es que la temperatura de fusión de la solución es menor a la del disolvente puro. una solución ideal diluida o el de una solución real. El descenso del punto de fusión es una de las propiedades coligativas de soluciones que puede medirse con más exactitud y facilidad. la primera es que la presión de vapor de la solución es menor que la del disolvente puro. esto trae como consecuencia dos cosas. Si también se considera que el soluto y el disolvente no forman soluciones en fase sólida. INTRODUCCIÓN Cuando se agrega un soluto no volátil a un disolvente volátil. 37 . la otra consecuencia es que la temperatura de ebullición de la solución sea mayor que la del disolvente puro. esto es la llamada disminución de la temperatura de fusión. Otro fenómeno que se presenta es el de la presión osmótica. donde la solubilidad es menor. las propiedades de la solución formada difieren de aquellas del disolvente puro. estos pueden ser el de una solución ideal. OBJETIVOS 1. si esta está en contacto con el disolvente puro a través de una membrana permeable solo al disolvente. a esto se le llama disminución de la presión de vapor. Ya que el soluto es no volátil. el cual permite que una solución ascienda grandes alturas. 2..7 PROPIEDADES COLIGATIVAS.ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. la condición de equilibrio establece que el potencial químico del disolvente en la fase líquida deber ser igual al potencial químico del disolvente en la fase vapor (puro). aunque el procedimiento se limita a temperaturas bajas. La determinación exacta de estas cuatro propiedades dependerá del modelo que se elija para su estudio. Determinar la masa molar de un soluto por medio de una propiedad coligativa. A este conjunto de cuatro propiedades se le conoce como propiedades coligativas. Lo anterior se logra mediante curvas de enfriamiento para el disolvente puro y para la solución. Observar el descenso en la temperatura de fusión de una solución. una ves más el potencial químico del disolvente en la fase líquida deber ser igual al potencial químico del disolvente en la fase sólida (puro). esto se conoce como aumento en la temperatura de ebullición. Escribe y describe las ecuaciones para calcular las propiedades coligativas considerando a la solución como ideal y como diluida ideal.ACTIVIDADES PREVIAS AL EXPERIMENTO 1. Es muy importante conocer la cantidad de terbutanol que se colocó en el vaso con una precisión de 0. Elabore un diagrama de flujo de la actividad experimental.1°C 1 balanza analítica Alcohol Terbutílico 2 Vasos de precipitados de 600 ml 1 Parrilla Benzofenona 2 Termómetros 1 Termostato 1 Vaso de precipitados de 10 mL 1 Espátula 1 cronómetro* 1 pipeta Pasteur 1 lupa 1 Tubo de ensayo 15 x 2cm Papel encerado *Material proporcionado por el alumno PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1.0001g. preparar dos baños de temperatura constante a 40°C y 15°C aproximadamente. Dar al menos cuatro ejemplos de cada tipo. fundirlo en el baño de agua caliente. 3. 4. Discute cada una de las propiedades coligativas. Investigue la toxicidad de los reactivos utilizados en la actividad experimental. 38 . Explica que se entiende por propiedades constitutivas y por propiedades coligativas. MATERIAL. En los vasos de 600 mL. En el tubo de ensayo colocar 5 g de terbutanol. 5. 2. para su medición 3. EQUIPO Y REACTIVOS MATERIAL EQUIPO REACTIVOS 1 Termómetro de precisión 0. Sumergir el tubo que contiene el terbutanol en el baño de agua caliente y esperar a que la temperatura llegue a un valor entre 38 y 40 °C. Nota: si el alcohol se encuentra cristalizado. 2. 0001g 7. Repetir los puntos 3 y 4 dos veces más. aún cuando la temperatura continúe disminuyendo.4. Nota: a diferencia del disolvente puro.0001g 9. En el otro tubo de ensayo colocar 5 g de terbutanol y de 100 a 200 mg de la muestra problema. la temperatura de la solución no permanece constante durante la cristalización. Al tubo con terbutanol fundido agregar de 100 a 200 mg de benzofenona sólida utilizando un papel encerando. Repetir los puntos 3 y 4 por triplicado para este sistema. 5. Trasferir el tubo al baño de agua fría y tome una lectura de la temperatura cada 15 s. 6. Tomar 6 lecturas más. después de observar que la temperatura se mantiene constante durante uno o dos min. Es muy importante conocer la cantidad de terbutanol y muestra problema que se colocan en el vaso con una precisión de 0. La muestra no debe de quedar adherida a las paredes de tubo. Repetir los puntos 3 y 4 por triplicado para este sistema. Es muy importante conocer la cantidad de benzofenona que se coloco en el tubo con una precisión de 0. ORIENTACIÓN PARA EL TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE RESIDUOS Todos los residuos se depositarán en un frasco etiquetado como residuos de alcoholes 39 . 8. TABLA DE RESULTADOS EXPERIMENTASLES a) terbutanol Ensayo 1 t/s 0 T / °C Ensayo 2 t/s Ensayo 3 T / °C 0 t/s 0 40 T / °C . b) terbutanol / benzofenona mterbutanol = mbenzofenona = g Ensayo 1 t/s 0 T / °C g Ensayo 2 t/s Ensayo 3 T / °C 0 t/s 0 41 T / °C . c ) terbutanol / muestra problema mterbutanol = mmuestra = g Ensayo 1 t/s 0 T / °C g Ensayo 2 t/s Ensayo 3 T / °C 0 t/s 0 42 T / °C . 8. calcule la constante crioscópica Kf y compárelo con el calculado en el punto 2.INSTRUCCIONES PARA LA ELABORACIÓN DEL REPORTE 1. La temperatura de fusión para el componente puro es aquella donde la temperatura permanece constante. Calcule la constante crioscópica Kf del terbutanol a partir de los siguientes datos reportados en la literatura Tf= 298. aunque después disminuya 2. ¿Qué presión osmótica generaría la adición de benzofenona? 9. 3. ¿Cuál sería la disminución de presión de vapor del terbutanol? 43 . 4. determine la masa molar de la muestra problema. Investigue el valor de la constante ebulloscópica Kb del terbutanol y obtenga el incremento en la temperatura de ebullición que se observaría experimentalmente con la benzofenona. de la solucion terbutanolbenzofenona y de la solución terbutanol-muestra. Trace las curvas de enfriamiento (T vs t) del disolvente y de las soluciones.782 kJ/mol. 6. y a partir de éstas determine la temperatura de fusión del terbutanol. Utilizando el Kf del punto 4. 7. Con los valores de disminución de punto de congelación obtenidos por la adición de benzofenona y asumiendo que la solución se comporta como una solución diluida ideal. Calcule la molalidad de la bezofenona en la solución que preparó.5 K y ∆ H fus = 6. I. 2. 9th Edition. USA. 5. 1975. USA. Mc. 5th edition. 2nd Edithion. S. Poling. C. 6. 5° Ed. E. Limusa. 4.html 7. McGraw-Hill. N De Never. Atkins and J. The Properties of gases and Liquids.gov/chemistry/form-ser.nist. http://webbook. Perry’s Chemical Engineers´Handbook. Prutton. Prausnitz and J. P. J. 8° Edition. Graw–Hill. 2002. Fisicoquímica. USA 2000. 2007. Fundamentos de fisicoquímica. B. Maron y F. Physical and Chemical Equilibrium for Chemical Engineers. N. P. de Paula. 44 . España 2004. Oxford University Press. H. McGraw-Hill. John Wiley & Sons. M. O´Connell. México. Physical Chemistry. Inc. 3.BIBLIOGRAFÍA 1. 2010. Levine. W. 5.- Fecha: 4.HOJA DE RESULTADOS PARA EL PROFESOR ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No.- Prof: 2.- 45 .. Integrantes del equipo 1.7 PROPIEDADES COLIGATIVAS.- Grupo: 3. HOJA DE RESULTADOS PARA EL PROFESOR a) terbutanol Ensayo 1 t/s 0 T / °C Ensayo 2 t/s Ensayo 3 T / °C 0 t/s 0 46 T / °C . b) terbutanol / benzofenona mterbutanol = mbenzofenona = g Ensayo 1 t/s 0 T / °C g Ensayo 2 t/s Ensayo 3 T / °C 0 t/s 0 47 T / °C . c )Terbutanol / muestra problema mterbutanol = mmuestra = g Ensayo 1 t/s 0 T / °C g Ensayo 2 t/s Ensayo 3 T / °C 0 t/s 0 48 T / °C . B-B) deben de ser iguales. las cuales no pueden ser ignoradas. El modelo de solución ideal sirve como base para el estudio de las soluciones reales. En este experimento estudiaremos el equilibrio líquido-vapor de una solución ideal. así que estas diferencias nos proporcionan información acerca de las interacciones. los componentes tienen elevada toxicidad. En el sentido estricto de la palabra. las soluciones ideales no existen. El modelo de solución ideal es aquel en el que las moléculas de las distintas especies químicas son tan parecidas una a otras que las moléculas de un componente pueden sustituir a las moléculas de otro componente sin que se produzca variación alguna en las propiedades de la solución. pero se conocen pares de componentes que tienen un comportamiento casi igual al de una solución ideal. en la mayoría de las soluciones consideradas como ideales. sin embargo. Explique las diferencias entre una solución ideal y una real. A-B. por lo tanto hemos optado por una solución que si bien es considerada real. Obtener datos experimentales del equilibrio liquido vapor. 2. Explique qué entiende por punto de rocío y punto de burbuja. su comportamiento es lo suficientemente cercano al ideal para cumplir nuestros objetivos.8 SOLUCIONES IDEALES INTRODUCCIÓN En una solución líquida formada por los componentes A y B existen interacciones intermoleculares. ejemplos de estos son los pares Benceno-Tolueno. 49 . para una mezcla binaria ideal y construir el diagrama de equilibrio T vs X ACTIVIDADES PREVIAS AL EXPERIMENTO 1. las interacciones intermoleculares entre los distintos pares de moléculas (A-A. C2H5Cl-C2H5Br. etc.Si(CH3)4. Para que lo anterior se cumpla. C(CH3)4. OBJETIVO 1. las desviaciones del comportamiento ideal se deben a las diferencias entre las interacciones moleculares.ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. MATERIAL. Describa el método para construir el diagrama P vs X a temperatura constante y T vs X a presión constante para una solución ideal. sin que la temperatura cambie. En esta sesión experimental se utilizará la curva patrón de la mezcla agua. sólo cuando esto suceda. añadir al matraz 1 mL de agua (tenga cuidado al añadir el agua ya que si lo añade por las paredes. ESTA SESIÓN REQUIERE EL USO OBLIGATORIO DE LENTES DE SEGURIDAD 1. tomar una muestra del residuo que todavía se encuentra en el matraz (utilice una jeringa) y medir su índice de refracción. Elabore un diagrama de flujo de la actividad experimental. tomar una muestra del destilado y medir su índice de refracción.3. Armar el dispositivo de destilación simple con el microkit. Ver figura 11. Calentar el metanol y medir la temperatura de ebullición (cuando ésta permanece constante). 4. 3. Con la misma pipeta graduada de 10 mL. es posible que el matraz se rompa). es posible que el matraz se rompa) 6. 5. Investigue la toxicidad de los reactivos utilizados en la actividad experimental. EQUIPO Y REACTIVOS MATERIAL 1 Kit de destilación a microescala EQUIPO 1 Refractómetro 1 termómetro 1 Mantilla 1 Pipeta graduada de 10 mL 1 Reóstato REACTIVOS Metanol 2 Vasos de precipitados de 10 mL 1 Piseta 2 Jeringas de 3 mL nuevas* *Material proporcionado por el alumno PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.metanol que realizaste en la práctica de índice de refracción y densidad. 4. Regresar el destilado al matraz (tenga cuidado al regresar el destilado al matraz. Con una pipeta graduada de 10 mL. ya que si lo añade por las paredes. Calentar la solución y cuando esta alcance la temperatura de ebullición (cuando ésta permanece constante). 50 . 5. en el segundo caso utilizando la ecuación de Antoine. 2. Colocar unas piedras de ebullición en el matraz. añadir 10 mL de metanol al matraz. el índice de refracción del destilado y del residuo que quede en el matraz. 8. Medir la temperatura de ebullición del agua como en el punto 3. Repetir el procedimiento del punto 4. 2 mL y 11 mL. 9. 10. Añadir 2 mL de agua a la solución que se encuentra en el matraz. Figura 11. En cada adición medir la temperatura de ebullición.7. Dispositivo de destilación ORIENTACIÓN PARA EL TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE RESIDUOS Todos los residuos de metanol deberán ser depositados en un frasco etiquetado como residuos de alcoholes 51 . Hacer adiciones sucesivas de agua de 2 mL. 3. elabore el diagrama T vs X sobre el anterior. Calcule X H 2O y YH 2O a cada temperatura. 2. asuma que la solución es ideal. 4.TABLA DE RESULTADOS EXPERIMENTALES Destilación ηdestilado ηresiduo CH3OH --- --- --- --- Teb 1 2 3 4 5 H2O INSTRUCCIONES PARA LA ELABORACIÓN DEL REPORTE 1. Utilizando su curva patrón y con los índices de refracción de la fase vapor (destilado) y de la fase líquida (residuo). Calcule el ∆ Gmez en todo el intervalo de composición y elabore un gráfico ∆ Gmez vs X H 2O 52 . sin olvidar los datos de los componentes puros. Con ayuda de los datos anteriores. Busque en la literatura los coeficientes de la ecuación de Antoine para el H 2O y CH3OH. Con estos datos elabore el diagrama T vs X a la presión donde realizó el experimento. Prausnitz. Abbot. Fifth edition. USA 2000. México 1972. Van Ness y M.J.. Balzhiser. M. J. J. The Properties of gases and Liquids. Mc. Eliassen. 3. R. Prentice Hall. Samuel and J. 5. Inc. 2. 1. Prausnitz and J. B.BIBLIOGRAFIA. Daniels F. Inc. Ed. Mc. M. M. Prentice Hall. Computer Calculations for Multicomponent Vapor-Liquid Equilibra. 1972. M. 7° Ed. Smith. 1967. Introducción a la Termodinámica para Ingeniería Química. E. Graw–Hill. Graw–Hill. 53 . C. 4. Poling. Curso de Fisicoquímica Experimental 7ª.M. USA. P. N. Chemical Engineering Thermodynamics. Mc Graw Hill. H. 2007. O´Connell.J. México. - Prof: 2.8 SOLUCIONES IDEALES Integrantes del equipo 1.5.HOJA DE RESULTADOS PARA EL PROFESOR ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No..- Fecha: 4.- Destilación ηdestilado ηresiduo CH3OH --- --- --- --- 1 2 3 4 5 H2O 54 Teb .- Grupo: 3. mediante los modelos de Margules y Van Laar. este se realiza a presiones menores de 1 atm. Obtener datos experimentales del equilibrio liquido vapor. tanto en fase liquida como gaseosa. lo cual permite suponer que la fase gaseosa es ideal. La primera aproximación que se hace para estudiar el equilibrio líquido vapor es suponer la idealidad. no se puede separar por medio de una destilación fraccionada. En este experimento pretendemos predecir el comportamiento de la solución asumiendo un comportamiento real. Si la diferencia entre el modelo ideal y la solución real es grande. para una mezcla binaria ideal y construir el diagrama de equilibrio T vs X ACTIVIDADES PREVIAS AL EXPERIMENTO 1. El correcto diseño de las columnas de destilación requiere de datos precisos del equilibrio líquido vapor y el uso de métodos generalizados que predigan satisfactoriamente las propiedades de la mezcla.ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. es posible que el sistema presente lo que se llama un azeótropo. 55 . si se quiere ser todavía más preciso será necesario considerar a la fase vapor como real.9 AZEÓTROPO INTRODUCCIÓN La destilación es la común de las operaciones de separación de mezclas binarias dentro de la industria química. es decir. En tales casos se requiere tomar en cuenta la no idealidad de la fase líquida. OBJETIVO 1. Las mezclas reales que se apartan un poco de este comportamiento pueden separarse fácilmente mediante una destilación fraccionada. el cual ocurre cuando una solución real se comporta como si fuera un componente puro. sin embargo en muchos estudios del equilibrio liquido vapor. Explique porqué algunas soluciones presentan desviaciones positivas y otras presentan desviaciones negativas. Con una pipeta graduada de 10 mL. Explique qué es la actividad y el coeficiente de actividad y como se relacionan con las propiedades de exceso y la utilidad que tienen en la descripción del equilibrio líquido vapor. toma una muestra del residuo que todavía se encuentra en el matraz (utilice una jeringa) y mide su índice de refracción. sin que la temperatura cambie. En esta sesión experimental se utilizará la curva patrón para la mezcla agua-propanol que realizaste en la práctica índice de refracción y densidad. 2. 5. Armar el dispositivo de destilación como en la figura 11. 3. sólo cuando esto suceda. Investigue la toxicidad de los reactivos utilizados en la actividad experimental. 3. 4. Elabore un diagrama de flujo de la actividad experimental. Caliente la solución y cuando esta alcance la temperatura de ebullición (cuando ésta permanece constante). añada 10 mL de agua al matraz. Caliente el agua y mida la temperatura de ebullición (cuando ésta permanece constante). Coloque unas piedras de ebullición en el matraz. Regresar el destilado al matraz (tenga cuidado al regresar el destilado al matraz. toma una muestra del destilado y mide su índice de refracción. ESTA SESIÓN REQUIERE EL USO OBLIGATORIO DE LENTES DE SEGURIDAD 1. es posible que el matraz se rompa) 56 . añada al matraz 3 mL de n-propanol (tenga cuidado al añadir el n-propanol ya que si lo añade por las paredes. 4. EQUIPO Y REACTIVOS MATERIAL 1 Kit de destilación a microescala EQUIPO 1 Mantilla 1 termómetro 1 Reóstato REACTIVOS 1-Propanol 1 Pipeta graduada de 10 mL 2 Vasos de precipitados de 10 mL 1 Piseta 2 Jeringas de 3 mL nuevas* *Material proporcionado por el alumno PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. Con la misma pipeta graduada de 10 mL. es posible que el matraz se rompa) 6.2. ya que si lo añade por las paredes. MATERIAL. 8. Añada 3 mL de n-propanol a la solución que se encuentra en el matraz.5 mL y 1 mL. Utilizando la curva patrón y con los índices de refracción de la fase vapor (destilado) y de la fase líquida (residuo). 0. y 3 mL. solo que ahora de inicio coloque en el matraz 7 mL de propanol y añada los siguientes volúmenes de agua. 0. 57 . Haga adiciones sucesivas de n-propanol de 4 mL. Repita el procedimiento del punto 6.3mL.7. 9. 0. como en el punto 6.2 mL. 10. Repita el procedimiento desde el punto 1. ORIENTACIÓN PARA EL TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE RESIDUOS Todos los residuos de 1-propanol deberán ser depositados en un frasco etiquetado como residuos de alcoholes TABLA DE RESULTADOS EXPERIMENTALES Destilación ηdestilado ηresiduo H2O --- --- --- --- Teb 1 2 3 4 5 6 7 8 C3H8OH INSTRUCCIONES PARA LA ELABORACIÓN DEL REPORTE 1. Calcule X H 2O y YH 2O a cada temperatura. En cada adición. mida la temperatura de ebullición. el índice de refracción del destilado y de la solución que quede en el matraz. 3.2.. Calcule el ∆ Gmez y G E / RT en todo el intervalo de composición y elabore los gráficos ∆ Gmez vs X H 2O y G E / RT vs X H 2O . Utilice la ecuación de Antoine para evaluar las presiones de vapor de los componentes puros y calcule γ H 2O yγ C3 H 7 OH para todas las composiciones. E 6. Elabore un gráfico RTX H 2O X C3 H 7OH / G vs X H 2O y a partir de este calcule los parámetros de Van Laar 8. Busque en la literatura los coeficientes de la ecuación de Antoine para el H2O y C3H7OH 4. E 7. 58 . Compare sus resultados con lo reportado en la literatura.Elabora el diagrama T vs X sin olvidar los datos de los componentes puros. Elabore un gráfico G / RTX H 2O X C3 H 7OH vs X H 2O y a partir de este calcule los parámetros de Margules. 5. J. R. Smith. USA 2000. J. O´Connell.J. Mc. M. Graw–Hill. Eliassen. 41. Montón. J. and M. Poling. 2007. México.J. H. Curso de Fisicoquímica Experimental 7ª. Balzhizer. Mc Graw Hill. Inc. Mc. Gabaldón. C. P. The Properties of gases and Liquids. 1972. N. Rodrigo. 5. 7° Ed.. USA. Marzal. R. M. M. 1. B.E. 3. 5th edition. 5. Prausnitz. 1176-1180. Graw–Hill. Introducción a la Termodinámica para Ingeniería Química. Smith. Eng. C. M. Computer Calculations for Multicomponent Vapor-Liquid Equilibra. 6. Prentice Hall International. E. Termodinámica química para ingenieros. H. M. Samuels y J. J. Daniela F. Prausnitz and J. Abbot. M. B.BIBLIOGRAFÍA. Mexico 1972. A. 59 . Van Ness y M. P. Van Ness y M. Prentice Hall. 1967. 2. D. 4. C. Chem. Ed. Data 1996. J. - Fecha: 4.- Grupo: 3.9 AZEÓTROPO Integrantes del equipo 1.- Prof: 2.- DESTILACIÓN Destilación ηdestilado ηresiduo H2O --- --- --- --- 1 2 3 4 5 6 7 8 C3H8OH 60 Teb .5..HOJA DE RESULTADOS PARA EL PROFESOR ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. que es llamada línea de unión. El caso más simple es aquel donde los tres componentes son miscibles. donde cada lado del triangulo corresponde a la composición de un componente. Es este caso supongamos que mezclamos estos dos componentes. El caso que nos interesa es aquel donde un par de componentes son parcialmente miscibles. Dependiendo de la miscibilidad de cada par de componentes. teniendo como resultado dos fases. aquí hablamos de tres composiciones. cosa que resulta imposible. usualmente la temperatura y la presión son mantenidas constantes. Las otras dos composiciones corresponden a las dos fases que se formaron.10 EQUILIBRIO LÍQUIDO-LÍQUIDO TERNARIO INTRODUCCIÓN Para realizar un diagrama de fases para un sistema formado por tres componentes requeriríamos de 4 dimensiones. con formación de un par de líquidos parcialmente miscible. estas deberán unirse por una línea recta.. Tradicionalmente. pero si mantenemos constantes dos variable. dependerá la forma del diagrama de fases. las dos dimensiones corresponden a las composiciones de dos de los tres componentes. una es la composición global del sistema que se calcula a partir de las cantidades de los tres componentes que se mezclaron inicialmente.ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. es posible realizar un diagrama bidimensional. podemos realizar más mediciones variando las cantidades iniciales de los tres componentes y obtener más líneas de unión. Si uniéramos los extremos de las distintas líneas de unión el resultado es conocido como la línea de saturación. dicha línea de saturación encierra un área (en forma de campana) dentro de la cual existen dos fases y fuera de esta campana el sistema solo presenta una fase. si ahora añadimos un tercer componente. este se distribuirá en las dos fases. La complejidad de este tipo de diagramas crece dependiendo de la miscbilidad de cada par de componentes. OBJETIVOS 1. Estudiar un sistema de tres componentes líquidos. si graficamos estas tres composiciones en un diagrama triangular. 61 . los diagramas de fases de tres componentes se han hecho en un diagrama triangular a temperatura y presión constante. 5. Describa el método para trazar gráficos en coordenadas triangulares.2. Investigue los diferentes tipos de equilibrio que se presentan en sistemas compuestos de tres componentes líquidos que presentan miscibilidad parcial. MATERIAL. ACTIVIDADES PREVIAS AL EXPERIMENTO 1. Elabore un diagrama de flujo de la actividad experimental. agua y ácido acético a 25°C. Averigüe las densidades de cloroformo. 3. Acético 1 Pinzas para bureta Cloroformo 1 Pipeta volumétrica de 1 mL Hidróxido 1 Pipeta volumétrica de 2 mL sodio 2 Pipetas volumétricas de 10 mL Indicador de 2 Pipetas graduadas de 2 mL (1/100) fenolftaleina 1 Matraz erlenmeyer de 25 mL 4 Matraces erlenmeyer de 10 mL con tapón de hule 2 vasos de precipitados de 10 mL 1 Bureta de 10 mL 1 vidrio de reloj 1 matraz aforado de 50 mL 1 Embudo de separación 3 Jeringas nuevas de 3 mL con aguja* 1 Termómetro 1 Micropicnómetro* 1 Microagitador magnético* *Material proporcionado por el alumno 62 de . Determinar experimentalmente el equilibrio líquido-líquido para sistemas de 3 componentes y construir un diagrama de composición triangular. EQUIPO Y REACTIVOS MATERIAL 1 Soporte universal EQUIPO 1 Parrila con agitador REACTIVOS Ac. 2. Investigue la toxicidad de los reactivos utilizados en la actividad experimental. 4. 25 0. para obtener nuevamente una mezcla turbia. Agitar está mezcla y observar cierta turbidez (esto indica la presencia de dos fases).15 0. Se recomienda llevar a cabo esta parte al inicio de la sesión.05 0.40 0. Repetir el mismo proceso que en los pasos anteriores.10 0. repetir la valoración con ácido acético hasta que la mezcla turbia se vuelva una solución.60 1.20 0.40 1.00 4. tapar y agitar. 2.00 (ac) 0. Mezcla a b c d e f g h i j VCHCl3 / mL 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 (ag) 0.00 2. agregar gota a gota CH 3COOH desde una pipeta graduada de 2 mL (1/100) agitando durante todo el proceso hasta que la mezcla turbia se vuelva una solución.00 8.PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL DETERMINACIÓN DE LA CURVA DE SOLUBILIDAD 1. 2 mL de CHCl 3. con una pipeta graduada de 2 mL (1/100).00 6. 3. (ag) significa agregado y (ac) acumulado. añadir 0. El volumen de CHCl3 permanece constante a lo largo del experimento DETERMINACIÓN DE LAS LINEAS DE REPARTO Preparar las siguientes mezclas en embudos de separación (utilice las pipetas volumetricas). con las cantidades indicadas en la siguiente tabla. verter con una pipeta volumétrica. En el matraz de 25 mL.10 0.05 mL de H 2O.00 2.00 VH 2O / mL Los volúmenes aquí mostrados pueden ser cambiados por los que considere más apropiados.00 2.1 mL de H 2O.15 0.00 2. Las pipetas graduadas deben ser modificadas de acuerdo a la figura 8. Dejar reposar por lo menos 90 min para que las fases se separen.10 0. Estas cantidades son suficientes para dos equipos Mezcla VCHCl3 / mL VH 2O / mL VCH 3COOH / mL K 10 10 2 L 10 10 6 63 . A este mismo matraz adicionar 0. El volumen de la alícuota de la fase acuosa y la concentración de NaOH pueden ser cambiados si así lo considera necesario el profesor. deberán ser depositados en un frasco etiquetado como residuos de cloroformo. Los residuos de ácido acético deberán se depositados en un frasco etiquetado como solución acuosa ácida. Separar las fases (fase acuosa y fase orgánica) con ayuda de un embudo de separación. 3. Esta cantidad de solución es suficiente para dos equipos.1. Valorar 1 mL de fase acuosa de la mezcla “K” con la solución de NaOH y utilizando la fenolftaleina como indicador. RESULTADOS CURVA DE SOLUBILIDAD T= °C Mezcla a b c d e f g h i VCHCl3 / mL (ag) VH 2O / mL (ac) LINEAS DE REPARTO Mezcla VCHCl3 / mL VH 2O / mL K L 64 VCH 3COOH / mL j . Preparar 50 mL de [NaOH]=0. 4.5M. 2. ORIENTACIÓN PARA EL TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE RESIDUOS Los residuos que contengas cloroformo. 4. Determinar la densidad de ambas fases utilizando el método del picnómetro. Repetir el procedimiento para la fase acuosa de la mezcla “L”. las cantidades iniciales de los tres componentes y de la densidad de la fase orgánica. 3. 65 . No confundir las cantidades de la fase acuosa. X H 2O y X CHCl3 en la alícuota (fase acuosa) de las mezclas “K” y “L”. Considerando que el volumen de una solución es igual a la suma de los volúmenes de los componentes puros.L = g Valoración de la fase acuosa [NaOH] = M Mezcla Valicuota / mL VNaOH / mL K L INSTRUCCIONES PARA LA ELABORACIÓN DEL REPORTE 1. K = g mmicropic + f . Asumiendo que el agua y el cloroformo son inmiscibles y con los datos del punto 2 construya la curva de solubilidad en un diagrama triangular. Con los datos anteriores calcule la fracción mol de cada componente de las mezclas (de “a” a “j”). H2O y CH3COOH a la temperatura de trabajo. L = g mmicropic + f . determine X CH 3COOH . 4. A partir de las fracciones mol anteriores. Grafique estos datos en el diagrama del punto 3. Calcule la composición global del las mezclas “K” y “L” y grafique estos puntos en el diagrama anterior. 6. 5. Calcule el nCH 3COOH en la alícuota (mezclas “K” y “L”) que valoró con NaOH. 2. con las cantidades de la alícuota. calcule n f .org . K = g mmicropic + f .org .ac . 7. ac .ac para las mezclas “K” y “L”. Busque en la literatura las densidades del CHCl 3.mmicropic = g mmicropic + H 2O = g mmicropic + f . 8. Con el dato anterior y las fracciones mol del punto 6, calcule nCH 3COOH , nH 2O y nCHCl3 en la fase acuosa para las mezclas “K” y “L”. 9. A partir de las cantidades iniciales y de los datos del punto anterior calcule nCH 3COOH , nH 2O y nCHCl3 en la fase orgánica para las mezclas “K” y “L”. 10. Finalmente calcule X CH 3COOH , X H 2O y X CHCl3 en la fase orgánica y grafique estos datos en el diagrama triangular. Si los resultados son correctos, las coordenadas que indican la composición global, la composición de la fase acuosa y la composición de la fase orgánica, se deben de unir por una línea recta. 11. Compare sus resultados con lo reportado en la literatura. 66 BIBLIOGRAFÍA. 1. R. E. Treybal. Mass Transfer operations. 3th edition. McGraw Hill, USA, 1980. 2. R. E. Treybal. Liquid Extraction. McGraw Hill, USA, 1951 3. J. C. King. Separation Processes. 2nd Edition. McGraw Hill. USA, 1981 4. Perry’s Chemical Engineers´Handbook. 8° Edition. McGraw-Hill, 2007 5. M. Urquiza. Experimentos de Fisicoquímica. Limusa-Wiley, México, 1969 6. K. P. Mischenko. Prácticas de Química Física. Mir, URSS, 1985 7. I. N. Levine. Fisicoquímica. 5° Ed. McGraw-Hill, España, 2004. 8. A. V. Brancker, T. G. Hunter and W. Nash. J. Phys. Chem. 44 (6), 683–698, 1940 67 HOJA DE RESULTADOS PARA EL PROFESOR ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No.- 10 EQUILIBRIO TERNARIO Integrantes del equipo 1.- Prof: 2.- Grupo: 3.- Fecha: 4.5.CURVA DE SOLUBILIDAD T= °C Mezcla a b c d e f g h i j VCHCl3 / mL (ag) VH 2O / mL (ac) LINEAS DE REPARTO VCHCl3 / mL Mezcla VH 2O / mL VCH 3COOH / mL K L mmicropic = g mmicropic + H 2O = g mmicropic + f , ac , K = g mmicropic + f ,ac , L = g mmicropic + f ,org , K = g mmicropic + f ,org ,L = g 68 Valoración de la fase acuosa [NaOH] = M Mezcla Valicuota / mL VNaOH / mL K L 69 . conductímetros. el cual debe contener lo siguiente: a) Una carátula donde se indique Nombre del proyecto. Los proyectos pueden ser de varios tipos 1) Rediseño o mejoramiento de un experimento de este manual. espectrofotómetros. 3) Rediseño o mejoramiento de un proceso industrial. 2) PROTOCOLO DEL PROYECTO Una vez obtenido la autorización para la realización del proyecto. El profesor dará el visto bueno en función de los objetivos y de la viabilidad. 70 . incluyendo resultados y análisis así como las conclusiones finales del proyecto. que además permita evaluar el proceso metodológico propuesto en la solución del problema. se deberá entregar el Protocolo del Proyecto. (pH-metro. Al finalizar el semestre deberá entregar el informe final completo. para después presentar al profesor los posibles proyectos a realizar. respecto al equipo que puede ser usado. este escrito quedará como constancia de trabajo a ser desarrollado experimentalmente. Laboratorio. este puede ser todo aquel que se encuentre disponible en el laboratorio. hemerográfica y/o cibergráfica. materiales y equipo.PROYECTO Elaborar un proyecto escrito en el que se fundamente la organización. Los proyectos se realizaran de acuerdo a las siguientes etapas 1) DEFINICIÓN DEL PROYECTO Esta etapa consiste en una investigación bibliográfica. estructuración y viabilidad de la propuesta de investigación. Grupo. Semestre e Integrantes del equipo b) Introducción c) Antecedentes d) Justificación e) Planteamiento del problema e hipótesis f) Objetivos g) Desarrollo experimental En el desarrollo experimental se deberá incluir la secuencia metodológica. dependiendo de los recursos materiales con los que cuenta el laboratorio. 2) Reproducción de una investigación publicada en la literatura especializada. Editorial. Titulo. 71 . Volumen. Las respuestas dadas por los autores serán tomadas en cuenta para la evaluación. Para Publicaciones especializadas. h) Conclusiones i) Bibliografía En el caso de la bibliografía deberá ser presentada de acuerdo a lo siguiente: Para libros. etc. Páginas.). Año. Año Para Cibergrafía se deberá escribir la dirección completa indicando fecha de consulta 3) EXPERIMENTACIÓN Por motivos de calendario. Número. resultados esperados y/o tratamiento de los mismos y cuando el proyecto lo permita un tratamiento estadístico. la experimentación se debera realizar en una sola sesión experimental 4) TRATAMIENTO Y/O DISPOSICIÓN DE RESIDUOS. Edición. Autores.refractómetros. Titulo de la revista. 5) INFORME Al termino del proyecto los autores deberán entregar un informe el cual deberá contener el siguiente formato a) Nombre del proyecto b) Autores c) Introducción (Marco teórico) d) Objetivos e) Equipo. Autores. materiales y reactivos f) Metodología g) Resultados h) Análisis y/o tratamiento de resultados i) Conclusiones j) Bibliografía 6) PRESENTACIÓN DEL PROYECTO Los resultados del proyecto deberán ser presentados ante el grupo por todos los autores. al término de la presentación se contará con una sesión de preguntas y respuestas. País.