Benzoico

Fisicoquímica CIBEX

Guía de Trabajos Prácticos 2010

Trabajo Práctico N° 6
- Solubilidad del Ácido Benzoico y Determinación de su Entalpía de Disolución Objetivo: Estudiar la solubilidad del ácido benzoico como una función de la temperatura y calcular la
entalpía molar de disolución.
Fundamentos
Consideremos el equilibrio de disolución del ácido benzoico (B) en solución acuosa. La solución debeestar saturada en este componente. Asociada a este proceso hay cambios de entalpía, que pueden
medirse analizando la dependencia de la solubilidad con la temperatura a presión constante. El
proceso puede representarse como se indica en (1).

B( s ) ↽ ⇀ B( aq, sat )

(1)

Tal como se explicó en el TPNº 4 Curvas de Enfriamiento, la condición de equilibrio requiere la igualdad
de las energías libremolares parciales de cada componente en cada fase. En un sistema de varios
componentes como el que se estudia en este trabajo experimental, la energía libre molar parcial o
potencial químico, µ, expresa la contribución por mol de ese componente a la energía libre total de
cada fase. El potencial químico es una propiedad intensiva en esas condiciones y no depende de los
tamaños relativos de lasfases en equilibrio. Este aspecto se tratará con mayor detalle en las clases
teóricas.
El proceso de disolución puede conducir a una solución
a) Ideal, en cuyo caso la solubilidad de ese componente A en otro componente líquido C no
depende de la naturaleza de este último. La solubilidad se dice ideal y la expresión que
describe que el comportamiento de la solubilidad con la temperatura depende de laentalpía
de fusión de A a la presión de trabajo. La solución ideal que se forma está saturada en A. La
dependencia de la solubilidad con la temperatura cumple con la ecuación:

∆ fusión H m
 ∂ ln x A 
=


RT 2
 ∂T  p ,nC

(2)

La solubilidad en esta ecuación se expresa en fracción molar, aunque se puede escribir en una
escala de molalidad –m, moles de A por kg de C, hallando la relación entrexA y m para la
sustancia A.
En este análisis, siempre se separa el componente que está en exceso, A en este caso,
permaneciendo los moles de C en la solución, tal como se indica en la expresión previa.
b)

Real, en cuyo caso la solubilidad de A en C no depende solamente de la entalpía de fusión de
A, sino que también intervienen las interacciones específicas que pueden existir en amboscomponentes. La sustancia A puede mantener la misma estructura molecular que tiene en el
sólido o puede disociarse como es el caso de sales que dan lugar a equilibrio de Kps. Esto tipo
de equilibrio se analizará más adelante al ver los laboratorio de pilas.
Si se identifica con s a la solubilidad en unidades de molalidad, la dependencia de esta propiedad con
la temperatura mantiene la misma estructuramatemática que la vista para el caso de la solubilidad
ideal, pero ahora la entalpía se designará cómo ∆disHm.
Así, la dependencia de la solubilidad con la temperatura se expresa de la siguiente forma,

 ∂ ln ( s ) 
∆ H
= dis 2 m


RT
 ∂T  p ,nH2O

(3)

Si bien esta ecuación tiene la forma de aquella que describe la solubilidad ideal (ver TP Curvas de
Enfriamiento), no debe confundirse con ella.La ecuación (3) es general y por lo tanto, también puede
ser aplicada a soluciones no ideales, como es el caso del sistema estudiado en este trabajo práctico.
Una expresión alternativa de la ecuación (3) es
1

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∆ H
 ∂s 
= s dis 2 m


RT
 ∂T  p , nH 2O

(4)

Observemos que esta relación permite obtener ∆disHm a partir de la pendiente de larecta tangente a
una curva de s en función de T.
Integrando la ecuación (3) en forma indefinida, y considerando despreciable la variación de la entalpía
de disolución con la temperatura se obtiene

ln( s ) = −

∆ dis H m 1
+ cte
R T

(5)

Mientras que la integral evaluada entre dos temperaturas conduce a

ln( s2 / s1 ) = −

∆ dis H m
R

1 1
 − 
 T2 T1 

(6)

Según la ecuación (6), un...