Volúmenes Molares Parciales En Mezclas Binarias

Resumen: En el siguiente práctico se determinaran los volúmenes molares parciales de soluciones metanol/agua en distintas concentraciones (20%, 40%, 60% y 80%), discutiendo los resultados con respecto a las desviaciones del comportamiento ideal de la mezcla. El rango de los volúmenes molares parciales de la soluciones de agua y metanol son de 19,389 (20%), 20,638 (40%), 21,888 (60%) y 23,137(80%) cm3/mol para el agua y 34,512 (20%), 36,736 (40%), 38,960 (60%) y 41,185 (80%) cm3/mol para el metanol; en comparación a los rangos esperados de 20 y 22 cm3/mol para el agua y 33 y 40 cm3/mol.

Introducción

Las soluciones constituidas por moléculas A y B, de tamaños y atracciones intermoleculares (pares A-A, B-B y A-B) son iguales. En estas condiciones se puede esperar uncomportamiento simple o ideal, ya que existe uniformidad total de fuerzas intermoleculares que son consecuencia de un tamaño molecular y una estructura molecular semejante.

Sin embargo, al estudiar soluciones reales, se observan desviaciones del comportamiento ideal debido a que se tiene componentes con tamaños moleculares diferentes en el sistema. Por ejemplo, al mezclar 50 ml de agua con 50 mlde metanol, el volumen de la solución es de 95ml.

En estos casos, no hay manera de determinar que parte de la concentración se debe al agua y cual al alcohol, dificultades que se presentan en otras propiedades termodinámicas.

Para resolver este problema y emplear un método para manejar composiciones variables, Lewis determinó los volúmenes molares parciales, aplicables acualquier propiedad termodinámica extensiva como entalpía, energía interna, energía de Gibbs

El volumen molar parcial de una sustancia A en una composición general, se define como:

VA, m = (δV/δnA) p,T,nB (1)

Expresado en palabras más simples, el volumen molar parcial es la velocidad de cambio del volumen al aumentar la cantidad de sustancia A, manteniendo contante la presión, latemperatura y la cantidad de sustancia de los demás componentes (componente B).

Para determinar los volúmenes molares parciales en una mezcla binaria es adecuado usar el método de las tangentes en un gráfico %m/m vs 1/ρ. Para ello es necesario tener varios tipos de datos, como el volumen aparente del picnómetro o sea el volumen del picnómetro, dado por la diferencia entre la masa delpicnómetro con agua (de preferencia destilada) y la masa del picnómetro vacío, divido por la densidad del agua (0,99567 g/mol):

[pic] (2)

Luego se podrá obtener el peso aparente de las soluciones metanol/agua con la siguiente formula:

[pic] (3)

Parte Experimental

Materiales y Reactivos

- Picnómetro.

- Pipeta Pasteur.

- Baño termoregulado a 25°C.- Probeta.

- Balanza Analítica.

- Matraces Erlenmeyer con soluciones de metanol/agua de 20%, 40%, 60% y 80% v/v.

Procedimiento

Se masa el picnómetro vacío y seco, luego y debido a que las soluciones se encuentran ya preparadas se procede a ambientar (enjuagar con la solución) el picnómetro con una de las soluciones, para luego llenarlo con la solución a medir ysumergirlo en el baño termoregulado a 25°C (partir desde la menos concentrada hasta la más concentrada). Ya pasado ocho minutos en el baño, se seca y se masa el picnómetro con la solución, repetir el procedimiento con los demás porcentajes de la solución.

Resultados brutos obtenidos

Tabla nº1: Resultados medidos para cada concentración de metanol, con replica por cada caso.

||Masa Total1 *[g] |Masa Total2 *[g] |
|% m/m Metanol | | |
|20 |29,0158 |29,0174 |
|40 |28,7381 |28,7378 |
|60 |28,3641 |28,3581...