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Fisicoquímica Informe de Laboratorio Práctica No.7 20/12/
COMPORTAMIENTO DE LAS PROPIEDADES COLIGATIVAS
Laura Castro, Juan Ortiz, Juan Martínez
Ingeniería de Procesos, Escuela de ingeniería, Universidad de los Llanos Vereda Barcelona, Km 12 vía a Puerto López, Villavicencio 500017, Meta, Colombia. Resumen - En el presente informe de laboratorio se presenta como las propiedades coligativas logran depender únicamente de la concentración del soluto sin importar su naturaleza. Para esto se hicieron algunas disoluciones con 15g de sal y 50 mL de agua y de igual forma con azúcar. Lo cual algunas se llevaron al congelador del refrigerador y otras se pusieron a altas temperaturas. Por otro lado, también se utilizaron trozos de zanahoria con un agujero en el centro para luego agregarlos a disoluciones de sal y azúcar, con esto demostramos el proceso de la plasmólisis Palabras Clave - concentración, soluto, naturaleza, disoluciones Abstract- In the present laboratory report it is presented how the colligative properties are able to depend only on the concentration of the solute regardless of its nature. For this some dissolutions were made with 15g of salt and 50 mL of water and in the same way with sugar. Some of them were taken to the freezer of the refrigerator and others were put at high temperatures. On the other hand, pieces of carrot with a hole in the center were also used to add them to salt and sugar solutions, with this we demonstrated the process of plasmolysis. Key words: : concentration, solute, nature, dissolution I. INTRODUCCIÓN En la presente práctica de laboratorio de Físico- química desarrollaremos el concepto de propiedades Coligativas de las soluciones, para tal fin abordaremos los efectos sobre el punto de ebullición, punto de fusión, y presión osmótica en un solvente al disolver un soluto, y verificaremos que los efectos o cambios en la disolución van a depender de la concentración del soluto, mas no de la naturaleza química de este. Esencialmente las propiedades Coligativas de las disoluciones están relacionadas con las fuerzas de unión o de interacción de sus componentes, y dependen de la cantidad de moléculas del soluto no volátil y no de su composición química. Las propiedades Coligativas en las disoluciones están determinadas por: Descenso de presión de vapor. ΔP = Xs P 0
ΔP Descenso de la presión de vapor. X (^) s Fracción molar del soluto. P 0 Presión de vapor del disolvente puro. Presión osmótica πV = nRT (2) π Presión osmótica (atm). V Volumen de disolución (L). n Moles de solutos (mol). R Constante de los gases (0,082 atm·L·mol-1·K- 1). T Temperatura absoluta (K). Aumento del punto de ebullición (Ascenso Ebulloscópico). Su fórmula es: ΔT = ke m
En donde ΔT Descenso crioscópico (ºC ó K). Ke Constante crioscópica (K·kg·mol-1). m Molalidad del soluto (mol·kg-1). Disminución del Punto de Congelación (Descenso Crioscópico). En donde su fórmula es: ΔT = kc m (4) En donde ΔT Descenso crioscópico (ºC ó K). Kc Constante crioscópica (K·kg·mol-1). m Molalidad del soluto (mol·kg-1). De esta manera los objetivos de la practica era reconocer el efecto de un soluto disuelto en un solvente sobre de ebullición, punto de fusión y presión osmótica. Además de determinar el efecto de un electrolito y un no electrolito de las propiedades coligativas. II. MATERIALES Y MÉTODOS Para la elaboración de la práctica de laboratorio se tuvieron en cuenta los materiales y equipos como vasos precipitados, cámara de baño maría y la balanza digital, y un agitador de vidrio, termómetro, mechero, probetas, balanzas y vidrios de reloj. Estos fueron importantes para llevar a cabo la práctica de laboratorio, donde se también se utilizaron otros tipos de material como azúcar, sal, zanahoria y hielo que eran fundamentales para obtener resultado en la práctica. DESCENSO CRIÓSCOPICO.PARTE A. Para la metodología desarrollada en la práctica, Se prepararon dos disoluciones concentradas; Una de Cloruro de Sodio (NaCl), 15 g de Sal en 50 ml de H 2 O. Una de Sacarosa (C 12 H 22 O 11 ), 15 g de azúcar en 50 ml de H 2 O. En otro vaso de precipitado se adicionó solamente H 2 O destilada a un volumen de 50 ml. Los tres recipientes vasos de precipitados anteriores se sometieron a bajas temperatura al guardarlos en el congelador de la nevera. Finalizando la práctica se retiraron del congelador y se registró la temperatura para determinar el punto de fusión en las tres soluciones
DESCENSO CRIÓSCOPICO.PARTE B.
Se adicionó NaCl espolvoreando este sobre el hielo sin tocar el hilo, luego de 30 segundo se observó que el hilo se pega al hielo, esto puede responder a ASCENSO EBULLOSCÓPICO. En las soluciones preparadas y rotuladas de: Cloruro de Sodio (NaCl), 15 g de Sal en 50 ml de H 2 O, Sacarosa (C 12 H 22 O 11 ), 15 g de azúcar en 50 ml de H 2 O, y H 2 O destilada 50 ml. Se llevaron a calentamiento los vasos de las tres soluciones y se registró el punto de ebullición en cada una de ellas. PRESIÓN OSMÓTICA. Deshidratación osmótica, Presión Osmótica. Al inicio de la práctica se cortaron dos trozos de 2 cm de zanahoria con un hueco concéntrico, estos se sumergieron, uno en la solución de (NaCl 30gm/100ml H 2 0) y el otro trozo se sumergió en la mitad de concentración (NaCl 15gm/100ml H 2 0). Se realizó seis registros de peso de cada trozo de zanahoria cada 20 minutos. lll. Resultados Tabla 1. DESCENSO DE CRIOSCÓPICO DE SAL Y AZÚCAR
Descenso crioscópico
Muestras
Temperatura
(°C)
Agua 3,
Sal -2,
Azúcar -0,
En la tabla 1 se puede observar el descenso cronoscopio de la sal y azúcar son diferentes, esto es debido a que, al reaccionar el agua con la sal forman una reacción endotérmica, donde la sal absorbe la energía de la reacción, por eso se puede observar como la sal tiene un punto de congelación más bajo que la azúcar. Tabla 2. DESCENSO CRIOSCÓPICO DE LA SAL.
Sal
se debe a que los iones se arreglan al redor de las moléculas de agua, que son polares, el verter sal sobre el hielo no derrite el hielo, lo que se consigue es la disminución de la temperatura del punto de congelación, un efecto que se le conoce como descenso cronoscopio. PARTE C Tabla 4. ASCENSO EBULLOSCÓPICO DE SAL Y AZÚCAR.
Ascenso ebulloscópico
Muestras
Temperatura
(°C)
Agua 95
Azúcar 96,
Sal 100,
En la tabla 4 se observa que los puntos de ebullición de las sustancias varían, esto debido a la composición de cada uno, en la sal se puede observar que se requiere suministrar mayor energía en forma de calor para que esta pueda llegar a su punto de ebullición. Tabla 5. ASCENSO EBULLOSCÓPICO DE LA SAL.
Sal
Masa(g) 14,
Moles(mol) 0,
Molalidad (m) 5
Ascenso ebulloscópico
°C
Error relativo 2%
n sto = masa masamolecular 14,98 g NaCl NaCl 58,44 g mol =0,25 m
ol
m = nsoluto kgsolvente 0, 0,05 kg = 5 m ΔT = ke m (3) ¿ 0,512∗ 5 =2,56 ° C T (^) eSln = T (^) eSte + ΔTe ¿ 100 +2,56=102,63 ° C Tabla VI ASCENSO EBULLOSCÓPICO DEL AZÚCAR.
Azúcar
Masa(g) 14,
Moles(mol) 0,
Molalidad (m) 0,
Ascenso
ebulloscópico °C
Error relativo 4%
n sto = masa masamolecular 14,97 g C 12 H (^) 22 O 11 C 12 H 22 O 11 342,3 g mol =0,04 mol m = nsoluto kgsolvente 0, 0,05 kg =0,8 m T = k (^) e m (3) ¿ 0,512∗0,8=0,40 ° C T (^) eSln = T (^) eSte + ΔTe ¿ 100 +0,40=100,40 ° C
En las tablas 5 y 6 se puede ver el acenso ebulloscopio de la sal (tabla5) y el azúcar (tabla
- se observa que la sal requiere mayor energía que el azúcar para poder llegar a su punto de ebullición en una solución con agua esto es debido a que la sal, esto a que los iones de sal ocupan más espacio, provocando menos colisiones entre las moléculas de agua. Tabla 6. OSMOSIS DE 15G DE SAL
Sal 15g
Tiempo
(min)
Masa
(g)
Tabla 7. OSMOSIS DE 30G DE SAL
Sal 30g
Tiempo
(min)
Masa
(g)
En las tablas 7 y 8 se puede ver el proceso de plasmólisis donde las células al perder agua se contraen, separando el citoplasma de la membrana de la célula, esto ocasionando que a medida que pasa el tiempo pese menos nuestros pedazos de zanahoria III. CONCLUSIONES Las propiedades coligativas contienen un aumento de temperatura de ebullición, también una disminución en la presión de vapor y a su vez en la temperatura de congelación, esto es de vital importancia ya que, si una nueva sustancia se adiciona a un solvente, modifica su punto de ebullición Se logró observar como en un determinado tiempo, la temperatura del agua se vuelve constante, esto indica que el agua llego a su punto de congelación. La presión de vapor que contiene una solución puede variar dependiendo de la concentración que contiene el soluto en la disolución Al observar la congelación, concluimos que se logra producir debido a que la presión de vapor del líquido se iguala a la presión de vapor del sólido. Por otro lado, al poner un soluto en una solución se necesita de una mayor energía para lograr obtener una congelación completa REFERENCIAS
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