Volumenes molares



Volúmenes Molares Parciales























Objetivos
Determinar la densidad de diferentes mezclas con distintos volúmenes de agua y acetona utilizando un picnómetro.
Determinar los volúmenes molares parciales de disoluciones binarias a partir de sus densidades.
Determinar los volúmenes molares parciales de disoluciones binarias a una fracción molardeterminada utilizando el método de las ordenadas.


Introducción
Las disoluciones binarias no siempre se comportan como disoluciones ideales, es decir, los volúmenes de una solución A y B no son necesariamente aditivos. Esto es debido a que las disoluciones la mayoría de las veces no tienen estructuras y tamaños similares, y por lo tanto las fuerzas de intermoleculares entre las moléculastampoco son similares.
Para determinar el comportamiento del volumen de una mezcla binaria, en este caso acetona y agua, se debe determinar primero la variación del volumen molar parcial.
Los volúmenes parciales se definen como el volumen dividido el número de moles de la sustancia, es decir se rige bajo la siguiente ecuación:

; donde V: volumen de la disolución, n: cantidad demoles


En este laboratorio se determinaron los volúmenes molares parciales de siete soluciones con distintos volúmenes de agua destilada y acetona a las cuales se les midió la densidad utilizando un picnómetro.









RESULTADOS EXPERIMENTALES


Tabla 1. Masas de agua y acetona.


Masa picnómetro
19,522 g
Masa picnómetro + agua
44,759 g
Masa picnómetro + acetona
39,508g
Masa agua
25,237 g
Masa acetona
19,986 g
Temperatura agua
21ºC
Densidad agua a 18ºC
0,99862 g/mL
Volumen picnómetro calibrado
25,271 mL


Tabla 2. Masa de las disoluciones

Disolución
Masa picnómetro vacío
Masa picnómetro + disolución
Masa disolución
1
19,535 g
41,241 g
21,706 g
2
19,517 g42,033 g
22,516 g
3
19,505 g
42,251 g
22,746 g
4
19,542 g
42,384 g
22,842 g
5
19,557 g
42,741 g
23,184 g
6
19,594 g
43,480 g
23,886 g
7
19,699 g
44,162 g
24,463 g





CALCULOS

Primero, calculamos los volúmenes molares de agua y acetona por separado, sabiendo que MMagua = 18 g/mol y MMacetona = 58,07 g/mol.

Densidad agua: 0,99862 g/mL
Volumen molar del agua:(magua)/(ρagua) = (18 g)/(0,99862 g/mL) = 18,0249 mL

Densidad acetona: (macetona)/(Vpicnómetro) = (19,986 g) /(25,271 mL) = 0,7908 g/mL
Volumen molar de acetona: (macetona)/(ρacetona) = (58,07 g)/(0,7908 g/mL) = 73.4319 mL

Ahora, tomando los datos de la Disolución 1 (80,0 mL de acetona + 20,0 mL de agua), se calculará:

Masa de agua y acetona en la disolución, Masa total de cadadisolución

magua = Vagua x ρagua = 20,0 mL x 0,99862 g/mL = 19,9724 g
macetona = Vacetona x ρacetona = 80,0 mL x 0,7908 g/mL = 63,264 g
mdisolución = magua + macetona = 83,2364 g

Cantidad de moles de agua y acetona y los moles totales en la disolución

Molesagua = (magua)/(MMagua) = (19,9724 g)/(18 g/mol) = 1,1096 mol
Molesacetona = (macetona)/(MMacetona) = (63,264 g)/(58,07 g/mol) = 1,0894mol
Molestotales = 1,1096 mol + 1,0894 mol = 2.199 mol

Densidad de la disolución (se utilizan las masas obtenidas desde el picnómetro en Tabla 2)

ρdisolución = (mdisolución) / (Vpicnómetro) = (21,706 g) / (25,271mL) = 0,8589 g/mL



Volumen total de la disolución

Vdisolución = (mdisolución)/(ρdisolución) = (83,2364 g)/(0,8589 g/mL) = 96,9104 mL


Volumen molar de la disoluciónVmolar = (Vdisolución)/(Molestotales) = (96,9104 mL)/(2,199 mol) = 44,0702 mL

Fracciones molares de agua y acetona en la disolución

= (Molesagua)/(Molestotales) = (1,1096 mol)/(2,199 mol) = 0,5045
= (Molesacetona)/(Molestotales) = (1,0894 mol)/(2,199 mol) = 0,4954

Utilizando este mismo procedimiento, se calcularon todos los datos pedidos para el resto de las disoluciones, lo cual se...