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DESCENSO DEL PUNTO DE CONGELACION EN UNA SOLUCION BINARIA A Angie Tatiana Ayala Acevedo, b Mery Valentina Zuluaga López c Kenny Yesid Mejía Lozano aayala.angie@correounivalle.edu.co bmery.zuluaga@correounivalle.edu.co cKenny.mejia@correounivalle.edu.co Fecha de realización: Febrero 16 de 2021. Fecha de entrega: Marzo 3 de 2021. Departamento de Química, Facultad de Ciencias Naturales y Exactas, Universidad del Valle sede Yumbo, Colombia Resumen En la práctica de laboratorio, se determinó el descenso del punto de congelación y la constante crioscópica a partir del alcohol estearilico en solución binaria con respecto a una sustancia desconocida a la cual se le determinó el valor de la constante crioscópica y la molalidad dando como resultado un peso molecular de 612.5 g/mol de la sustancia desconocida. Palabras clave: propiedades coligativas, punto de congelación, molalidad. Objetivos Determinar el descenso del punto de congelación del alcohol esteárico puro y en solución. Calcular la molalidad y el peso molecular de una sustancia desconocida a partir de una conocida como es el alcohol esteárico. Analizar los comportamientos del alcohol esteárico en la solución con respecto a su punto de fusión en el descenso crioscópico. Datos, cálculos y resultados En las siguientes tablas y figuras se encontrara información respectiva con la que se trabajó en el informe. Tabla 1. Reactivos y masa. SUSTANCIA MASA Alcohol estearilico 5,01 g Sustancia problema 0,49 g Tubo de ensayo 17,56 g Tabla 2. Datos experimentales. Figura 1.temperatura vs tiempo DELTA DE TEMPERATURA Δ Tf = T2-T1 Δ Tf = 57ºC - 58ºC Δ Tf = -1 °C CONSTANTE DE FUSION (Kf) Kf = R*M*T2/ Δ Hf R = 8.314 [J/mol.K] M(C18H38O) = 0.27 kg/mol T(C18H38O) = 58°C = 331.15 K Δ Hf= 40100 J/mol Kf= 8.314 𝑥 0.27 𝑥331.152 40100 Kf= 6.14 ºC/m MOLALIDAD DE LA SUSTANCIA PROBLEMA ∆Tf= Kf.m m = ∆Tf/Kf m= |-1°C / 6.14°C/m| m = 0.16 kg/mol PESO MOLECULAR DE LA SUSTANCIA PROBLEMA m = n soluto / kg solvente n soluto = (m)(kg solvente) n soluto = (0.16 mol/kg)(0.005 kg) n soluto =8x10-4 mol n = masa (g) / PM PM = g / n PM = 0,49𝑔 8×10−4𝑚𝑜𝑙 PM =612.5 g/mol Análisis de resultados Las propiedades coligativas de las disoluciones son aquellas propiedades que dependen del número de moléculas o iones disueltos, independientemente de su naturaleza. En estas propiedades encontramos el descenso del punto de congelación con la que experimentalmente es más fácil Min. alcohol estearilico sust. problema 0.0 60 78 0.5 60 70 1.0 59 66 1.5 58 62 2.0 58 60 2.5 58 58 3.0 58 58 3.5 58 57 4.0 58 57 4.5 58 57 5.0 58 57 5.5 58 57 6.0 58 57 6.5 58 57 7.0 58 57 7.5 58 57 8.0 58 57 8.5 58 57 9.0 58 57 9.5 58 57 10.0 56 57 10.5 56 57 11.0 54 54 11.5 53 54 12.0 52 52 12.5 50 51 determinar la molalidad y el peso molecular de la sustancia problema. La molalidad (m) es una unidad útil para las propiedades coligativas porque es una razón más directa entre las moléculas de la disolución, pues ésta depende de las cantidades de disolvente y soluto en unidades de moles sobre kilogramos; a diferencia de la molaridad en la que se trabaja con volumen y esta se vería afectada en el proceso (Raymond, 2007). Para el compuesto puro como el alcohol estearilico, es posible determinar fácilmente la temperatura de congelación ya que se tiene un solo componente donde habrá un solo equilibrio sólido-líquido y la temperatura disminuirá hasta mantenerse completamente constante en el tiempo en este caso a 58ºC. Cuando se agrega un soluto no volátil como lo es la sustancia problema a un disolvente, se forma una solución de molalidad (m), la solución en su conjunto disminuye su punto de congelamiento donde su temperatura constante en el punto de congelación es de 57ºC. se puede observar por medio de la tabla que en esta variación hay una cercanía en el punto de congelación al haber agregado valores bastante similares del número de moles de cada soluto. De acá, se puede decir que se comprueba; que la propiedad coligativa de descenso del punto de congelación es independiente de la naturaleza del soluto, pero dependiente de la cantidad de soluto agregado a la mezcla, así como también depende de la naturaleza del solvente. Sin embargo, se podría pensar que, al ser bastante parecidas las estructuras del alcohol estearilico y de la sustancia problema, no se den cambios demasiado grandes al momento de calcular el descenso de la temperatura, por eso es recomendable trabajar con solutos de naturaleza distinta, quizá unos más polares o apolares, para poder asegurar la independencia de la naturaleza del soluto (Brown T, 2004). Cuando se llega al punto de solidificación ocurre que la presión del líquido iguala a la presión del vapor, esta temperatura es de 58°C ocurriendo un cambio en la temperatura de -1 °C y se debe a que las moléculas de las partículas del solvente puro están más cerca entre ellas a nivel intermolecular (Peru, 2010). Conclusiones Se comprobó que la propiedad coligativa del descenso del punto de congelación es independiente del tipo de soluto usado, ya que se obtuvieron valores bastante parecido entre el alcohol estearilico y la solución problema, y que más bien, esta propiedad depende de la naturaleza del solvente y de la cantidad de soluto agregado. Se pudo determinar la molalidad y el peso molecular de la sustancia problema, a partir de la constante de fusión encontrada con el delta de temperatura; gracias a las figuras realizadas. Las soluciones congelan a temperaturas inferiores a las del solvente puro, esto es a una consecuencia de la disminución de la presión de vapor ocasionado por dicho soluto; debido a que como la solución ha bajado su presión de vapor (con respecto al líquido puro) el sólido deberá formarse a una temperatura inferior. Referencias Brown T, L. (2004). QUIMICA: LA CIENCIA CENTRAL. En L. J.A. MEXICO: PEARSON EDUCACION 11º Ed. Peru, P. U. (2010). Propiedades coligativas. Peru. Raymond. (2007). Quimica 9º Ed. mexico: McGraw-Hill interamericana. Anexos 1. El descenso en el punto de fusión de una sustancia, delta Tf se puede relacionar con la Fracción molar o la molalidad de la solución. ¿Por qué la forma más común de expresar la concentración, moles por litro, no se usa en este caso? R/ Porque al trabajar con volumen este puede cambiar en el momento en el que haya un delta de temperatura.
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