Volumen parcial molar
Se realizo la medida de los volúmenes molares parciales a diferentes concentraciones de solvente mediante el calculo de volúmenes molares específicos de una solución de agua – etanol, teniendo una curva de volumen especifico vs porcentaje en masa de etanol, y haciendo uso de la técnica de la recta en el origen se derivo y construyo una recta tangente, a partir de un ajuste a lagrafica Ve vs wb, y así obtuvimos dichos valores a concentraciones de 10%, 20%, 30%, 40% , 50% , 60% , 70%, 80%, y 90% en masa de etanol.
Objetivos:
* Determinar el volumen molar parcial del agua y etanol en disolución, a diferentes concentraciones.
* Hallar una relación matemática entre el volumen parcial molar de una sustancia diluida en otra, para así tratar de encontrar sucomportamiento frente a diferentes concentraciones de disolución.
* Verificar la variación de volumen en una disolución real.
Fundamento teórico
Magnitudes molares parciales
Supongamos que obtenemos una disolución mezclando n1,n2,…, nr moles de sustancias 1,2,..., r; a temperatura y presión constantes. El volumen total de los componentes sin mezclar a T y P es:Vsm=n1V1*+…+nrVr*=i=1i=rVi*, donde se usa el asterisco para indicar que se trata de una propiedad de una sustancia pura y sm significa sin mezclar, Vi* es el volumen molar dela especia i pura a T y P. después de mezclarlos se encuentra que el volumen no coincide con el calculado Vsm. Lo mismo ocurre para otras cantidades extensivas como U, H,S, cada una de tales son funciones de estado y pueden especificarse enfunción de P, T, ni(para i=1,…,r; si es una mezcla de r componentes). Por consiguiente, en el caso del volumen se tiene:
V=V(T,P,n1,n2, …,nr)
dV=∂V∂TP,nidT+∂V∂PT,nidP+i=1r∂V∂niP,T,nj≠idT
Se define el volumen molar parcial Vm,i=∂V∂niP,T,nj≠i como la variación del volumen en un sistema debido a una variación en los moles de los componentes de dicha disolución. Reemplazando esto en laecuación de arribe se tiene y para condiciones de presión y temperaturas constante durante dicha variación en las moles de la sustancia que: V=n1V1+…+nrVr=i=1i=rVi, así se tiene que la variación entre el total de la disolución a mezclar con la obtenida luego de mezclar es ∆Vmez=Vsm-V. [1][3]
Determinación de las magnitudes molares parciales
Empezamos con el estudio a partir de datosexperimentales. Por simplicidad consideramos una solución de dos componentes. Siendo A el solvente y B el soluto. [1][3]
Método de la tangente:
Para medir Vm,B=∂V∂nBP,T,nA, hacemos uso de disoluciones con el mismo numero de moles de A pero variando nB y graficamos los volúmenes medidos de las disoluciones frente a nB. La pendiente de la curva a cualquier composición es Vm,B para esacomposición. [1][3]
Método de la intersección
En este método, para una disolución de dos componentes, se representa V/n frente a xb, siendo V el volumen de la disolución y n las moles de A mas las moles de B, y xb la fracción molar de B. se traza la tangente a la curva a una posición particular xbo; la intersección de la tangente con el eje V/n nos da el volumen parcial de A a lacomposición xbo; la intersección en la línea vertical xb=1 proporciona el volumen molar parcial a una composición xbose demuestra a través de sucesivos desarrollos la ecuación[1][3]:
Ve=wb∂Ve∂wboT,P+Ve,a
Esta es la ecuación de una recta a una determinada concentración wbo cuya ordenada en el origen es el volumen especifico parcial de a, y la intersección en al ordenada para wb=1 nos da elvolumen especifico parcial de b, ambos a la composición wbo.[2][3]
Resultados
Tabla 1: materiales, reactivos y quipos
Tabla de datos:
Tabla 2: Medidas de los volúmenes, masas y densidades para
el gua y etanol.
Tabla 3: medidas de los volúmenes, masas y densidades registradas.
Cálculos, gráficas y resultados:
* Formulas:
Ve=1/ρmezcla…………………………………………..………..(1)...
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