Propiedades coligativas

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MÓDULO I - PRÁCTICA 1 DETERMINACIÓN DE PESOS MOLECULARES POR CRIOSCOPÍA

El objetivo de la práctica es medir la magnitud del descenso en la temperatura de congelación de un disolvente cuando contiene un soluto disuelto, con el fin de determinar el peso molecular desconocido del soluto. 1. Principios Teóricos. En general, cuando un soluto (s) se disuelve en un disolvente líquido (d), elpunto de congelación de éste disminuye. Este fenómeno es una de las propiedades coligativas, es decir, una propiedad cuya magnitud depende primariamente del número de moles del soluto disuelto con relación a una determinada cantidad de disolvente. Supongamos una pequeña cantidad de soluto disuelta en un disolvente, que se encuentra en equilibrio con el disolvente sólido. En el desarrollo siguiente sehacen dos suposiciones: a) el soluto es insoluble en el disolvente sólido; b) la disolución es diluida. En el equilibrio, el potencial químico del disolvente es igual en las dos fases:

µ d (s) = µ d (l) * µ d (s) = µd (l) + RTlnx d
* µ d (l)-µ d (s)

(1) (2)

donde µd (l) es el potencial químico del disolvente líquido puro.

*

ln xd = ln ( 1-x s ) = -

RT

=-

∆G f RT
(3)siendo ∆Gf la variación de energía de Gibbs del proceso de fusión del disolvente puro. Para la disolución y el disolvente puro se puede escribir, respectivamente:

(5) Siendo T y T0 las temperaturas de congelación de la disolución y del disolvente puro, respectivamente. Restando ambas ecuaciones:

RT ∆H f ∆S f ln 1 = + RT0 R

ln(1 - xs ) = -

∆H f

+

∆S f R

(4)

ln ( 1-x s )= −∆H f T0 -T ∆H f  1 1   − = − ⋅ R  T T0  R T · T0  

donde ∆Hf es el calor molar de fusión del disolvente. Llamamos ∆Tc=T0 - T al descenso crioscópico.

(6)

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Se realizan ahora dos aproximaciones: T y T0 no difieren mucho y, por tanto: T·T0 ≈ T02. La fracción molar de soluto es pequeña y, por tanto, ln (1 - xs)≈ − xs Por tanto: xs = y reordenando: ∆H f ·∆Tc RT02 (7)

RT02 M dRT02 ms = K c ms xs = ∆Tc = ∆H f 1000∆H f donde Md es el peso molecular del disolvente y ms es la molalidad del soluto.

(8)

Así, para disoluciones no muy concentradas, la cantidad en que disminuye la temperatura de congelación, ∆Tc, es proporcional al número de moles de soluto disuelto en una cantidad dada de disolvente.

Kc es la constante crioscópica del disolvente, que se define como:Kc = Para el agua, Kc = 1.855 K·Kg·mol . Así, si en un experimento se mide ∆Tc para diferentes disoluciones que contienen diferentes pesos de soluto, Ps, disueltos siempre en el mismo peso del disolvente, Pd, se obtendrá una recta al representar ∆Tc frente a Ps, de cuya pendiente se puede calcular el peso molecular del soluto, Ms.
2. Materiales y Reactivos.
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RT02 M d 1000∆H f

(9)

1pipeta de 50 ml. 5 vasos de precipitado de 100 ml. 5 botellas de 250 ml. 1 termómetro digital. 1 sensor de temperatura. 1 pie con nuez y pinza. 1 termómetro de alcohol. 1 reloj. 2 erlenmeyer (50 mL) de medida. 1 placa agitadora. 1 imán para agitar. 1 recipiente de poliestireno. 1 vaso de plástico de 1 L para realizar la mezcla hielo-sal. 1 frasco lavador. 1 secador eléctrico (material común). Solutoproblema.

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3. Procedimiento Experimental.

En este experimento se determina, mediante curvas de enfriamiento, el punto de congelación de una solución que contiene un peso conocido, Ps, de un soluto "desconocido" en un peso conocido, Pd, de agua. Para ello se preparan cinco disoluciones de diferentes concentraciones que les indicará el/la profesor/a. Se colocan unos mililitros (~ 50 mL)en el erlenmeyer de medida, previamente seco, se mete el imán-agitador dentro del erlenmeyer y la sonda del termómetro sostenida con la pinza unida al pie; todo el dispositivo se coloca dentro del recipiente de poliestireno que se encuentra acoplado a la placa agitadora y se pone a agitar suavemente la disolución. En el vaso de 1 L se prepara una mezcla de hielosal (una parte en volumen de sal...