Laboratorio de Fisicoquímica I Calorimetría

CALOR DE DISOLUCIÓN

OBJETIVOS:

Determinación del calor de disolución por medida de solubilidad. Estudio de la solubilidad del ácido oxálico como una función de la

temperatura y cálculo de la entalpía molar de solución ΔHsol

FUNDAMENTO TEÓRICO:

SOLUBILIDAD

La solubilidad es una medida de la capacidad de una determinada sustancia para disolverse en otra. Puede expresarse en moles por litro, en gramos por litro, o en porcentaje de soluto; en algunas condiciones se puede sobrepasarla, denominándose a estas soluciones sobresaturadas.El término solubilidad se utiliza tanto para designar al fenómeno cualitativo del proceso de disolución como para expresar cuantitativamente la concentración de las soluciones. La solubilidad de una sustancia depende de la naturaleza del disolvente y del soluto, así como de la temperatura y la presión del sistema, es decir, de la tendencia del sistema a alcanzar el valor máximo de entropía

DISOLUCION

Disoluciones, en química, mezclas homogéneas de dos o más sustancias. La sustancia presente en mayor cantidad suele recibir el nombre de disolvente, y a la de menor cantidad se le llama soluto y es la sustancia disuelta. El soluto puede ser un gas, un líquido o un sólido, y el disolvente puede ser también un gas, un líquido o un sólido.

Propiedades físicas de las disoluciones

Cuando se añade un soluto a un disolvente, se alteran algunas propiedades físicas del disolvente. Al aumentar la cantidad del soluto, sube el punto de ebullición y desciende el punto de solidificación. Así, para evitar la congelación del agua utilizada en la refrigeración de los motores de los automóviles, se le

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añade un anticongelante (soluto), como el 1,2-etanodiol (HOCH2CH2OH). Por otra parte, al añadir un soluto se rebaja la presión de vapor del disolvente.Otra propiedad destacable de una disolución es su capacidad para ejercer una presión osmótica. Si separamos dos disoluciones de concentraciones diferentes por una membrana semipermeable (una membrana que permite el paso de las moléculas del disolvente, pero impide el paso de las del soluto), las moléculas del disolvente pasarán de la disolución menos concentrada a la disolución de mayor concentración, haciendo a esta última más diluida.

Solubilidad y Calor

Cuando se disuelve NaOH en agua, se desprende energía en forma de calor1. Este hecho experimental lo hemos podido constatar en el laboratorio . En general, todo proceso de disolución lleva asociado un valor de energía (calor) que puede liberarse en el proceso, ocasionando un aumento de la temperatura.También podría absorberse; en este caso provocaría una disminución.Cuando la disolución tiene lugar en condiciones de presión constante, a esa energía absorbida o liberada, se la denomina calor de disolución o entalpía de disolución,

Solubilidad, temperatura y ΔHdisolución:La relación matemática que existe entre la solubilidad y la temperatura, quedaReflejada en una función que engloba a la entalpía de disolución:

d lns = ΔHdisolución dT RT2

DONDE

s = solubilidadT = temperaturaR = constante de los gases ideales

Integrando y suponiendo que ΔHdisolución es un valor constante que no depende de la Temperatura, se llega a:

lns = -ΔHdisolución ( 1 - 1 ) R T2 T1

PARTE EXPERIMENTAL:

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MATERIALES Y REACTIVOS:

Termómetro Probeta

Matraz

Bureta

Vageta

Rejilla

Mechero

Agua destilada

Hidróxido de sodio 0.3N

Ácido benzoico

PROCEDIMIENTO

Paso 1

Preparar una solución de ácido oxálico saturada a 50ºC en baño maría disolviendo aproximadamente 10 gramos por cada 100 cc de agua destilada.Se calienta la solución saturada hasta que se haya disuelto todo el sólido (prácticamente hasta ebullición). De esta manera, al enfriarse se tiene seguridad de estar trabajando con una solución saturada y se favorece la formación de cristales grandes que resultan convenientes para el Trabajo

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PASO 2

Masar un pesafiltros limpio y seco y anotar la masa, luego con la pipeta sacar 5 ml de la solución saturada de ácido oxálico a 35ºC y echarlo en el pesafiltros e inmediatamente masar en una balanza analítica y anotar la masa.

PASO 3Vaciar todo el contenido del pesafiltro a un matraz erlenmeyer y titularlo con NaOH 0.3N utilizando como indicador la fenolftaleína, anotar el volumen gastado de NaOH.Repetir los pasos 2 y 3 para las temperaturas de 30ºC y 25ºC

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RESULTADOS EXPERIMENTALES

MASA DEL PESAFILTROS VACÍO

Wpesafiltro vacío= 42.2156 g

MASA DEL PESASILTRO MÁS EL ÁCIDO OXÁLICO

A 25ºCWpesafiltros + Ac Oxálico + agua= 47.5588g

A 30ºCWpesafiltros + Ac Oxálico +agua= 47.7264g

A 35ºCWpesafiltros + Ac Oxálico + agua= 48.4919

Volumen gastado de hidróxido de sodio 0.3N

V25ºC= 41.7mlV30ºC= 49.8mlV35ºC=57.8ml

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CÁLCULOS

Calculamos la concentración de ácido oxálico con el volumen gastado de hidróxido de sodio a diferentes temperaturas

#Equivalentes gramo de ácido = #Equivalentes gramo de hidróxido de sodio(1)

NAc oxálico vAc oxálico = NNaOH vNaOH (2)

N = θ M (3)

Pero el θ del ácido oxálico es 2 entoncesN = 2 M Reemplazando en la expresión (2)

2 M vAc oxálico = NNaOH vNaOH

Reemplazando valores para cada temperatura.NOTA: el volumen de ácido oxálico que se toma en cada temperatura es una muestra de 5ml = 5X10-3L con la ayuda del pesafiltros.

A 25ºC 2Mx5ml =0.3x41.7ml

Entonces M = 1.251mol/L

Hallando la masa del ácido oxálico

Hallando la masa del agua

Hallando la solubilidad del ácido oxálico a 25ºC

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A 30ºC 2Mx5ml =0.3x49.8ml Entonces M = 1.494mol/L

Hallando la masa del ácido oxálico

Hallando la masa del agua

Hallando la solubilidad del ácido oxálico a 30ºC

A 35ºC 2Mx5ml =0.3x57.8ml Entonces M = 1.734mol/L

Hallando la masa del ácido oxálico

Hallando la masa del agua

Hallando la solubilidad del ácido oxálico a 35ºC

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Tabla de datos obtenidos en el laboratorioT(ºC) T(K) T(K-1) Solubilidad ”S”

(g/100gH2O))Log(S)

25 298 0.003356 15.4 1.187530 303 0.003300 18.3 1.262435 308 0.003247 18.7 1.2718

GRAFICAS Kelvin-1 VS log (Solubilidad)

Usamos la ecuación de claissus:

Hallamos valor de de disolución del ácido oxálico tomando dos

puntos de la gráfica:

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