Práctica No. 2 PROPIEDADES MOLARES PARCIALES

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

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ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

 

 

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA INDUSTRIAL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA III

 

 

PRÁCTICA 2

 

 

 

 

 

PROPIEDADES MOLARES

PARCIALES

 

OBJETIVOS

 

• Determinar el volumen real de mezclas de soluciones.
• Aplicar el principio de Arquímedes para determinar la densidad de cada una de las soluciones.
• Determinar para cada solución, el cambio de volumen de mezclado.
• Determinar los volúmenes molares parciales de agua y alcohol en distintas soluciones binarias, determinando las densidades de las mismas.

 

HIPÓTESIS

Si tomamos una propiedad extensiva cualquiera, por ejemplo el volumen de una mezcla binaria, y suponemos que “al mezclar dos volúmenes cualquiera de dos sustancias puras diferentes, el volumen resultante no es la suma de los volúmenes iniciales, sino que puede presentar diferencias significativas”

 

PROPIEDADES MOLARES PARCIALES

 

El volumen de un líquido puro puede expresarse como:

 

Donde:             n  cantidad de moles

_MV^o volumen molar del líquido puro

 

Para soluciones ideales o para líquidos completamente inmiscibles, el volumen total será:

 

……… (1)

 

para soluciones no ideales, el volumen no se ajusta a la expresión anterior, pero puede demostrarse que:

Si se define volumen molar parcial del componente i

Se obtiene una expresión de la misma forma que la expresión (1):

Donde: _MV_i es el volumen molar parcial del componente i

 

En particular para un sistema de dos componentes:

 

 

DESARROLLO EXPERIMENTAL

 

El método utilizado en la práctica se denomina “MÉTODO DINÁMICO DE CÁLCULO DE DENSIDADES POR MEDIO DEL FLOTADOR” el cual se explica a continuación:

 

Material y equipo

 

• Tubos de Nessler cuidadosamente seleccionados
• Balanza analítica.
• Flotador,  Probeta de 40 ml
• Soporte de madera
• Gancho de alambre
• 2 vasos de precipitado
• 2 bureta de 50 ml cada una
• Agua destilada
• Metanol

Procedimiento experimental

 

1. Montar el equipo como se muestra en el esquema.
2. Revisar que los tubos estén perfectamente limpios y secos
3. Preparar un juego de soluciones Metanol-Agua cuya concentración varíe de 0 a 1 con intervalos de 0.1 en fracción mol con respecto al etanol. Los volúmenes de cada solución pueden calcularse con la ayuda de las siguientes fórmulas, tomando en cuenta que los subíndices 1 son relacionadas al metanol y el 2 serán de agua

 

               

 

4. Una vez calculados los volúmenes, agregar al tubo de Nessler primero el agua y después muy lentamente el metanol.

1. Después de agregar el metanol verificar como quedan los volúmenes y que llama la atención del experimento en ese paso.
2. Enseguida agitar cada tubo para mezclar perfectamente los componentes puros y observar los cambios que ocurren en los volúmenes (tomar nota).
3. Enfriar las soluciones
4. Apoyándose en el principio de Arquímedes determinar la densidad real de los componentes puros y de las soluciones mediante los siguientes pasos:
1. Pesar el flotador en el aire W_F: ponga la balanza en ceros, cuelgue el flotador en el gancho y tome el peso en gramos aproximado hasta la segunda cifra decimal.
2. Pesar el flotador sumergido en el agua W₂ y en el metanol W₁: Ponga en la probeta aproximadamente 35 ml del líquido. Coloque la probeta en el soporte de madera, cuelgue el flotador en el gancho de alambre y sumerja el flotador en la probeta de manera que éste no toque sus paredes ni el fondo de la misma, espere que se estabilice el peso en la balanza y enseguida tome la lectura del peso del flotador en cada uno de los líquidos.
3. Pesar el flotador sumergido en cada solución. Proceda como en el paso anterior.

 

Datos necesarios para cálculos

 

Sustancia	Peso Molecular (PM)	Densidad ( )
Agua
Metanol

 

 

Volumen Total. __________ ml

 

Agregar metanol lentamente, que no se mezcle con el agua

 

 

 

 

Cálculos

 

Con los datos obtenidos calcular:

 

• El empuje del flotador en el agua.

 

 

• E volumen del flotador

 

 

• El empuje del flotador en cada solución

 

 

• La densidad de cada solución

 

 

• El peso molecular de cada solución

 

 

• El volumen molar real para cada solución

 

 

• El volumen ideal de cada solución

 

 

• El cambio de volumen de mezclado de cada solución

 

 

 

 

 

 

 

 

Metanol X1

Agua X2

V1 (ml)

V2 (ml)

W(gr)

EF

ρ (g/ml)

PM (gr)

Vreal (ml)

Videal (ml)

0.8

ΔV (ml)

 

0

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.1

 

0.9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.2

 

0.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.3

 

0.7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.4

 

0.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.5

 

0.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.6

 

0.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.7

 

0.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.8

 

0.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.9

 

0.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Peso del  flotador en el aire. W_F =

 

 

Peso del flotador en el agua. W₁ =

 

 

Peso del flotador en metanol. W₂ =

Conceptos

 

Entregar de tarea las definiciones de lo siguiente ( para derecho a hacer la práctica )

 

1. Propiedades molares:

 

 

 

2. Propiedades molares parciales:

 

 

 

3. Mezclas:

 

 

 

4. Principio de Arquímides:

 

 

 

5. Densidad:

 

 

 

6. Volumen real:

 

 

 

7. Volumen ideal:

 

 

 

8. Peso molecular:

 

 

 

9. Cambio de volumen de mezclado:

 

 

 

10. Empuje

 

 

 

11. Picnometría

 

 

 

12. Líquido puro

 

 

 

13. Tubo Nessler

 

 

 

Datos necesarios para cálculos (teóricos)

 

Densidad del metanol =

 

Peso molecular del metanol =

 

Densidad del agua =

 

Peso molecular del agua =

 

Volumen total =