Universidad Nacional del Callao

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INDICEPginaI. Introduccin.....................3II. Objetivos4III. Marco terico....5IV. Procedimiento experimental...9V. Conclusiones......14VI. Recomendaciones.....15VII. Referencias ........16VIII. Anexos ....17

I. INTRODUCCION

En el laboratorio casi todas las experiencias se realizan con sustancias las cuales necesitamos una cantidad de ella que se puede hallar mediante mediciones, pero estas sustancias tienen pesos moleculares que los identifican estos pesos moleculares se determinan por diferentes mtodos el mtodo a utilizar en esta prctica ser el crioscpico.

La crioscopia es una propiedad coligativa, lo que quiere decir que depende de los nmeros de moles presentes de la sustancia disuelta en un solvente con cantidades determinadas. Este mtodo es utilizado para determinar el peso molecular de un compuesto o ms, disueltos en un solvente, con condiciones ligadas entre s como que no reaccionen o tengan valores distintos para su punto de congelacin, mediante el descenso del punto de congelacin del solvente que conforma la solucin donde el punto de congelacin para una solucin no es la misma que para el disolvente puro, indicando as la presencia de compuestos en un disolvente.

La crioscopia es importante para determinar el porcentaje de cada compuesto o soluto que se encuentra en el solvente as como tambin existen otras aplicaciones tan importantes como el control de productos alimenticios como el control de calidad de la leche, en la medicina, hidrlisis enzimtica de la lactosa y en entre otros. Este uso importante de la crioscopia, una propiedad coligativa, es importante para determinar cantidades de solutos disueltos en un disolvente mediante porcentajes; y a su vez determinar que compuestos conforman al soluto.

II. OBJETIVOS

a. Obtener las curvas de enfriamiento de un solvente puro y de otra con un soluto.b. Determinar el peso molecular de un soluto desconocido por medio del descenso crioscpico.c. Comprobar que el descenso del punto de congelacin no depende del tipo de soluto usado, sino de la naturaleza del solvente.

d. Estudiar el efecto de un soluto en el punto de congelacin de una solucine. Aplicar el mtodo crioscpico para determinar el peso molecular de la sustancia problema del proceso.

III. MARCO TEORICOEn esta experiencia, el punto de congelacin de una disolucin, que contiene una masa conocida de un soluto problema en una cantidad fijada de agua destilada, se determina mediante la observacin de las olidificacin del lquido a partir de la curva de enfriamiento.

Descenso crioscpico

Las propiedades coligativas de las disoluciones dependen de la cantidad de sustancia disuelta (soluto) en relacin a una cantidad dada de disolvente y son independientes de la naturaleza del soluto.Un aspecto fenomenolgico que exhiben las disoluciones diluidas es aquel que hace referencia a la disminucin de su temperatura de solidificacin, o descenso crioscpico, respecto de la temperatura de solidificacin del disolvente puro (figura 1). Este fenmeno es una de las propiedades coligativas de las disoluciones diluidas de solutos no voltiles que pueden medirse con mayor facilidad.

Puede demostrarse que, para disoluciones diluidas en las que el soluto ni se asocia ni se disocia, el descenso crioscpico viene dado en valor absoluto por

Donde m representa la molalidad de la disolucin (nmero de moles de soluto por 1000 g de disolvente) y

Es la constante crioscpica, siendo Tf la temperatura de congelacin del disolvente puro y Lf su calor latente de fusin especfico

Observa que la constante crioscpica kc es una magnitud caracterstica del disolvente y no depende de la naturaleza del soluto. Para el agua destilada, kc = 1.86 K kgmol1. Si se disuelven m2 gramos de la sustancia problema en m1 gramos de disolvente, la molalidad es

Siendo M2 la masa molecular del soluto. De las ecuaciones (1) y (3) se obtiene

Midiendo el descenso crioscpico Tc se puede calcularM2 a partir de la ec. (4).

Mezcla frigorfica

El enfriamiento se produce con ayuda de una mezcla frigorfica que es una mezcla de hielo, agua y sal comn, que se mantiene a una temperatura constante (que puede alcanzar 21 C). Este fenmeno se comprende basndose en la regla de las fases aplicada a la mezcla de NaCl y H2O. Esta regla estableceque el nmero de grados de libertad de la mezcla es l = c +2 , donde c es el nmero de componente independientes (c =2 en este caso) y el nmero de fases.Como la presin es fija, estudiamos el nmero de libertades del sistema cuando slo estn presentes las fases slida y lquida, como se muestra en la figura adjunta (figura 2). Si estn presentes las dos fases (disolucin y hielo) el sistema es monovariante (fijada la presin) y el equilibrio slo existe a lo largo de la curva AE. Anlogamente, la curva BE representa el equilibrio de las dos fases, disolucin y NaCl.2H2O (slido). En E hay tres fases presentes: disolucin, hielo y sal. Como hemos fijado la presin el sistema es invariante. Este punto se denomina "punto eutctico": tiene una temperatura de 21 C y una composicin del 29% de NaCl.La disolucin y el hielo coexisten en todas las temperaturas y composiciones representadas por la regin ACE, cumplindose en ella la "regla de la palanca". Sin embargo por debajo de CE no puede existir lquido y el sistema est formado por un slido constituido por la mezcla eutctica solidificada y hielo. La disolucin y la sal hidratada coexisten en la regin BED.

Solamente en los puntos situados por debajo de la lnea CED pueden coexistir hielo y NaCl.2H2O en forma slida. En consecuencia, cuando se mezclan a una temperatura superior a 21 C no estn en equilibrio, el hielo funde y la sal se disuelve.Si en un recipiente trmicamente aislado hay hielo, sal y agua a 0 C, no existe equilibrio, se funde parte del hielo y se disuelve algo de sal. Esta disolucin es demasiado concentrada para estar en equilibrio con el hielo: se fundir ms hielo, disminuir la concentracin de la disolucin y se disolver ms sal. Como consecuencia de estos procesos la temperatura de todo el sistema disminuye hasta alcanzar temperaturas prximas a 21 C.

Subfusin

La figura 3 muestra esquemticamente los tipos de curvas de enfriamiento que se obtienen al enfriar. En ella se pone de manifiesto que las disoluciones pueden sufrir subfusin antes de que ocurra la solidificacin.

Cuando la disolucin lquida contenida en el vaso crioscpico se encuentra en unas condiciones de presin y temperatura que corresponderan a una fase slida en equilibrio se dice que est en un estado metaestable correspondiente a un lquido subenfriado, y al fenmeno se le denomina subfusin.Eventualmente se debe producir la transicin de fase, apareciendo en el vaso la fase slida.

La disolucin es homognea (densidad uniforme) a nivel macroscpico, pero en una escala espacial microscpica se estn produciendo continuamente fluctuaciones en su densidad. Sin embargo, fluctuaciones importantes suceden solo sobre regiones espaciales muy pequeas. Habra que esperar un tiempo excesivamente largo para que la disolucin presentase una fluctuacin sobre una porcin macroscpica de la misma, de modo que dicha porcin pudiera abandonar su estado metaestable y pasar al estado slido de equilibrio termodinmico.El papel de las pequeas impurezas slidas contenidas en la disolucin es facilitar la aparicin de la fase slida, pues actan como ncleos sobre los que puede crecer dicha fase. Asimismo, una perturbacin mecnica externa que genere variaciones locales en la densidad puede contribuir tambin a la formacin de ncleos sobre los que crecer la fase slida. Dicha fase suele aparecer en las regiones vecinas a las paredes del vaso crioscpico y del termistor, que permiten disminuir la superficie de separacin slido/lquido.

IV. PARTE EXPERIMENTAL Materiales y reactivos Hielo Cloruro de sodio Vaso de precipitado Tubo de ensayo Termmetro Soporte universal PinzasProcedimiento Experiencia 1. Ciclo Hexano1. En un tubo de ensayo colocar 10mL de ciclo hexano, y colocar un termmetro.

2. Armar el equipo necesario para el experimento.

3. Medir y anotar la temperatura cada 7 segundos, hasta encontrar la temperatura del punto de congelacin.

4. Realizar la grfica respectiva.

Experiencia 2. Ciclo Hexano + 1. Luego de haber esperado que el ciclo hexano volviera a su temperatura normal, se le agrega 0.5g de , seguidamente se toma la temperatura.

2. Colocar el tubo de ensayo, en el equipo armado anteriormente.

3. Medir y anotar la temperatura cada 7 segundos, hasta llegar a la temperatura de punto de congelacin.

4. Realizar la grfica respectiva.

V. ANALISIS Y RESULTADOSTabulando los datos obtenidos Ciclo hexano

T (C)3027211613108

t (s)071421283542

Ciclo hexano +

T (C)3024191513109

t (s)071421283542

Luego la grfica es la siguiente:

Las temperaturas constantes son:

Segn la ecuacin:

De dato se tiene que:

Entonces:

VI. CONCLUSIONES

a. A partir del punto de congelacin o de ebullicin se puede determinar el peso molecular del soluto presente en la solucin.

b. La disminucin de la temperatura de congelacin de la solucin respecto al disolvente puro es inversamente proporcional a la concentracin molal.

c. El descenso en la temperatura de congelacin es una consecuencia directa de la disminucin de la presin de vapor por parte del solvente al agregarle un soluto.

VII. RECOMENDACIONES

a. Se recomienda evitar que el termmetro toque las paredes del tubo de prueba ya que registrara una temperatura distinta a la que se requiere. b. Se debe de prestar mucha atencin a cualquier cambio en la solucin que se est analizando. Cualquier variacin debe ser registrada.

c. Se debe de tener cuidado con la formacin de cristales cuando se deja enfriar la solucin en los intervalos de tiempo.

d. Manejar los materiales y equipos con cuidado.e. Ser cuidadosos al tomar la temperatura y el tiempo tratando de ser lo ms preciso posible.

VIII. REFERENCIAS

a. PETRUCCI, Qumica General

b. BROWN, Qumica: La ciencia Central, Prentice Hall, Mxico, 1998

c. RALPH A. BURNS, Fundamentos de Qumica

d. LUIS POSTIGO, Qumica General Aplicada

IX. ANEXOS

Aplicaciones de la crioscopia:

Anticongelantes

La disminucin de la temperatura de congelacin de un disolvente debido a la presencia de un soluto se usa para evitar la solidificacin del agua de refrigeracin en los motores de combustin. En las regiones fras, donde la temperatura puede bajar de los 0C, se aaden sustancias al agua de refrigeracin para rebajar su temperatura de congelacin y evitar as que esta se congele, ya que, de producirse, el aumento del volumen del hielo podra romper el sistema de refrigeracin.El descenso crioscpico tambin se aprovecha para eliminar capas de hielo de las carreteras, autopistas y pistas de aeropuertos.

Control de calidad industrialEl descenso crioscpico se utiliza en la industria para determinar masas moleculares de productos qumicos que se fabrican, al igual que se hace a nivel de laboratorio. Tambin se emplea para controlar la calidad de los lquidos: la magnitud del descenso crioscpico es una medida directa de la cantidad total de impurezas que puede tener un producto: a mayor descenso crioscpico, ms impurezas contiene la muestra analizada.

En la industria agroalimentaria, esta propiedad se aprovecha para detectar adulteraciones en la leche. La leche se puede adulterar aadiendo agua sin que sea apreciable a simple vista. Para detectar si se ha aadido agua se realiza una determinacin de su temperatura de congelacin.

Propiedades Coligativas y ConduccinPodra parecer que las propiedades coligativas no tienen ningn propsito o utilidad en nuestro da a da, pero participan en muchas actividades aunque no lo parezca. Una de las actividades que guarda ms relacin con las propiedades coligativas es la conduccin, ms concretamente el mantenimiento del motor y las carreteras, sin el cual seramos incapaces de utilizar nuestros automviles por las vas sin que hubiese un problema de refrigeracin o un accidente por deslizamiento.

Qu problemas pueden surgir en la va que las propiedades coligativas solucionen? Existen zonas de la tierra donde en ciertas pocas, o en la mayora del ao, padecen unas temperaturas por debajo de los 0C. En estos sitos se presencian nevadas, o si no han alcanzado los 0C, lluvias que al darse temperaturas tan bajas, congelan el agua de la lluvia o hacen que se mantenga la nieve. Estas condiciones meteorolgicas forman capas de nieve y hielo que pueden ser peligrosas. No fueron tan problemticas hasta que en los aos treinta, con la expansin del automvil, se necesitaron soluciones para el hielo y nieve en las vas, ya que por ella circulan los vehculos que, adems de ser muy pesados, van a mucha velocidad que puede traer graves consecuencias. Los problemas vienen debido a la prdida de adherencia provocada por la presencia del hielo que hace que los vehculos deslicen, haciendo muy difcil la frenada y la maniobrabilidad, pudiendo causar as muchos accidentes. Por ello se toman medidas contra estas trampas climticas. La ms comn es el vertido de sal sobre las carreteras heladas.Cmo puede la sal ayudar con este problema?

Ya mencionamos mientras introducamos las propiedades coligativas, que el punto de congelacin de una sustancia pura era mayor que el de una disolucin de sta. Por ello, en las carreteras heladas, al verter la sal, se humedece formando una disolucin de agua y sal que no se congela a 0C sino a temperaturas ms bajas. De esta manera se disuelve el hielo de las carreteras quedando solo agua salada que no congelar a menos que desciendan mucho las temperaturas.La sal ms usada para este proceso es el cloruro sdico (NaCl), posiblemente por su abundancia y efectividad.Para la distribucin de la sal, se utilizan camiones especiales en las pocas del ao conflictivas y se echa la sal directamente a las carreteras o en forma de disolucin muy concentrada en agua. No obstante, se estn desarrollando nuevos mtodos para la distribucin de la sal a base de tanques con lquidos anticongelantes que utilizan aspersores en el suelo, o elementos de la va que disparen agua y que, a la vez, detecten los descensos de temperatura crticos y la formacin de hielo. De esta manera, las ruedas de los coches podrn contribuir a la distribucin de las disoluciones anticongelantes. Se piensa que estas medidas son especialmente importantes en las salidas de tneles puesto que, en los tneles, los coches pueden circular a mayor velocidad, por la ausencia de hielo en la va, y pueden olvidarse de reducir la velocidad al salir del tnel y volver a encontrarse con el hielo.Sin embargo, estas medidas tienen su impacto ecolgico, ya que se invierten toneladas de sal, y el agua salada de las carreteras puede acabar en zonas de plantas y causar ciertos problemas de los que hablaremos ms adelante.

Propiedades Coligativas en la Cocina

En la cocina las propiedades tienen unas interacciones prcticamente anecdticas, casuales o de trucos culinarios caseros. Relacionado con las ollas, se puede ver que si se guisa con agua con sal en la olla, comenzar a hervir a mayor temperatura que 100C, lo cual podra ser perjudicial para un plato o beneficioso, ya que se cocina a mayores temperaturas, ms rpido.

El descenso crioscpico se aprovecha tambin a la hora de limpiar la escarcha que se forma en los congeladores con el paso del tiempo. Aadiendo sal a esta escarcha formada por agua congelada, se deshelar ms rpido y ser ms sencillo retirar la escarcha fundida.

Un truco conocido est relacionado con mantener las bebidas fras. Se trata de que si vas a llenar un conteniente con bebidas que deban estar fras, lo normal es meterlas en hielo con agua de manera que se mantuviesen fras, pero pudiesen estar sueltas para ser recogidas. Pero como la temperatura del agua es mayor que la del hielo, tender a estabilizarse y, por tanto, tardar relativamente poco en calentarse. El truco usado es usar agua salada muy fra con hielos, de esa manera, conseguirs que las bebidas estn en un medio fro durante ms tiempo, ya que los hielos se disolvern por razones coligativas de descenso crioscpico no por razones relacionadas con la temperatura. El agua salada aguantar temperaturas menores que cero grados y tardar ms en calentarse, mantenindolas fras ms tiempo.

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