Acroleina

Departamento de Ciencias Básicas Fisicoquímica

LABORATORIO DE FISISCOQUIMICA GUIA 3 Propiedades coligativas I. Aumento ebulloscópico y descenso crioscópico I. El Problema:

¿Como determinar la temperatura de equilibrio del estado líquido-sólido para un líquido puro?. ¿Cual es la influencia de un soluto en el punto de congelación? ¿Cual es la influencia de la concentración del soluto en elpunto de congelación? Que es una constante crioscopia y como se determina. ¡Cual es la influencia del soluto no volátil en el punto de ebullición? II. Fundamento teórico: En una solución binaria ( que tiene dos componentes), se puede separar uno de los dos como fase sólida, si esta fase es el soluto o sea esta en menor proporción puede considerarse que la composición de la solución determina lasaturación a presión y temperatura ambiente. Si la fase sólida que se separa es el solvente se dice que la temperatura es el punto de congelación de la solución. El descenso en el punto de congelación de una solución con respecto al solvente hace parte de una serie de propiedades de las soluciones denominadas propiedades coligativas ( dependen de la colección), la aplicación y generalización de estaspropiedades radica en analizar las modificaciones que sufre el potencial químico del solvente líquido por la presencia del soluto, para el caso más simple deben plantearse dos restricciones: El soluto es no volátil y en consecuencia no aparece en la fase vapor El soluto no se disuelve en el solvente sólido Sin embargo, el análisis puede ser ampliado a sistemas que no estén sujetos a estascondiciones. Aplicando la ecuación de Gibbs y considerando la composición del soluto como fracción molar, se obtiene: ∂ lnXi ∂T = ∆Hf RT2 ecuación 1

p

Esta es ecuación de la variación de la solubilidad en fracción molar, con la temperatura, si el subíndice i se refiere al soluto o a la variación del punto de congelación con la composición y siendo ∆Hf el calor de fusión de i , expresado en caloríaspor mol. a la temperatura y presión dadas. Puesto que en general todas la soluciones obedecen la ley de Raoult, puede asumirse que la ecuación 1 es aplicable al punto de congelación de una solución diluida en equilibrio con el solvente sólido puro independiente de si a concentraciones más altas su comportamiento es o no ideal y como es obvio, a cualquier solución ideal.

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Al integrar la ecuación 1 y asumiendo que ∆Hf independiente de la naturaleza se tiene que: LnXi = ∆Hf R T - To T*To ecuación 2

Siendo Xi la fracción molar del solvente, puesto que para una solución diluida la diferencia entre la temperatura de congelación de la solución T y la del solvente puro To , es pequeña, es válido hacer las siguientesaproximaciones: Ln(1-X2) ≈ -X2 ecuación 3

Siendo X2 la fracción molar del soluto (1-X2) ≈ Xo ≈ 1 To*T ≈ To2 ecuación 4 ecuación 5

Llamando (To-T) el descenso crioscópico o el punto de congelación Θ de la solución se tiene: Ln(1 - X2 ) = - ∆Hf * Θ_ R To2 O bien X2 = __∆Hf * Θ R To2 ecuación 7 ecuación 6

Dada la relación entre el descenso crioscópico y la fracción molar del soluto es posible evaluar lospesos moleculares de los solutos empleando n1+n2 ≈ n1 donde n indica el número de moles y los subíndices 1 y 2 se refieren al solvente y al soluto, respectivamente, se tiene: X2 ≈ n2 n1 = W2/M2 W1/M1 ecuación 8

En la ecuación 8 W indica el peso en gramos y M el peso molecular , reemplazando X2 en la ecuación 7 y multiplicando y dividiendo por 1000 resulta: Θ = RTo2M1 1000∆Hf * 1000W2 W1+M2ecuación 9

Puede verse que en la ecuación 9 el término en verde indica la molalidad de la solución y el término en negro es una constante para el solvente dado, en consecuencia la ecuación puede escribirse como: Θ = Kc * m ecuación 10

en la cual Kc es la constante crioscópica del solvente y está dada por:

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KC = RTo2M1...