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• Ricardo Lopez

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LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA (NELI 03031) LICENCIATURA EN INGENIERÍA QUÍMICA PRÁCTICA 4 VOLUMEN MOLAR PARCIAL Objetivo: El estudiante determinará experimentalmente el volumen molar parcial 𝑉̅ de componentes puros en mezclas binarias líquidas de composición conocida. Material proporcionado por el alumno: Kleenex Material proporcionado en el laboratorio: Picnómetro Bomba de vacío Agua destilada Etanol absoluto Acetona Introducción Investigar sobre propiedades intensivas y extensivas y la no aditividad de las primeras; sobre la variación de la densidad en una mezcla líquida en función de su composición y el volumen molar parcial de los componentes en una mezcla binaria. Desarrollo Experimental I. Determinación del volumen del picnómetro. 1. Pesa el picnómetro vacío con su tapón, con una precisión de milésimas de gramo y regístralo en tu bitácora. 2. En una probeta graduada de 25 mL pon agua destilada y determina su temperatura. Llena el picnómetro con agua destilada. 3. Tapa el picnómetro y seca perfectamente, con un kleenex, el agua que haya rebosado y vuelve a pesar el picnómetro y anótalo. 4. Calcula el volumen del picnómetro en mL utilizando los pesos registrados y la densidad del agua a la temperatura determinada.

II.

Determinación de la densidad del etanol

1. Descarta el agua destilada del picnómetro, adiciona un poco de acetona y con ayuda de una bomba de vacío seca perfectamente el picnómetro. 2. Llena el picnómetro con etanol y repite el pesaje del picnómetro conteniendo al alcohol.

3. Calcula la densidad del etanol en gramos por mL, usando el peso del picnómetro vacío y el volumen del mismo (determinados en la sección anterior).

III.

Determinación de la densidad de mezclas

1. A partir de los pesos moleculares del etanol y del agua prepara por pesada o calculando el volumen a mezclar de agua y etanol (la densidad del agua es 0.99823 g/mL y la del etanol es 0.78934 g/mL) las mezclas que se indican en la Tabla 1. 2. Utiliza una pipeta para medir el volumen de etanol y otra para medir el volumen de agua. La suma de estos volúmenes sin mezclar corresponde al volumen de mezclado ideal. 3. Mezcla los volúmenes de agua y etanol en una probeta graduada de 25 mL limpia y seca, lee el volumen de la mezcla y anótalo en la Tabla 1, este corresponde al volumen de la mezcla en la probeta (Vm prob). 4. Llena el picnómetro con la mezcla anterior, tápalo, sécalo y pésalo (peso del picnómetro lleno con mezcla etanol-agua). Determina la densidad de la mezcla ρm (Método Picnómetro) empleando el peso del picnómetro vacío y el volumen del mismo (determinados en la parte I). Desecha las mezclas de etanol-agua en el recipiente asignado para ello.

Tabla 1. Volumen molar de mezclas de etanol-agua XEtOH

nEtOH

nH2O

WEtOH g

WH2O g

VEtOH mL

VH2O mL

0

Vpic

Vm mL Prob

0 0 0.2 0.1250 0.4 0.1665 0.5 0.2000 0.6 0.2083 0.8 0.2000 1 *Volumen molar

ρm g/mL

𝑉̅mezcla

Pic 18.10*

0.5000 0.2500 0.1995 0.1385 0.0500 0 Vpic 0 de los componentes puros: agua y etanol, respectivamente

58.35*

NOTAS: a) Para el llenado de la tabla se recomienda conocer previo al pesaje, los volúmenes correspondientes a cada masa deseada. b) El volumen específico molar de la mezcla se calcula a partir de:

𝑃𝑀𝐸𝑡𝑂𝐻 𝑋𝐸𝑡𝑂𝐻+ 𝑃𝑀𝐻2𝑂 𝑋𝐻2𝑂

𝑉𝑚𝑝𝑖𝑐 =

𝜌𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎

Ec. (1)

̅𝑉̅𝑚 ̅̅ =

𝑉𝑚𝑝𝑖𝑐 𝑛𝑇

Ec. (2)

5. Calcula el error porcentual entre la medición del volumen de la probeta y el calculado con la densidad picnométrica utilizando:

% Error (Vm) =

IV.

𝑉𝑚 𝑝𝑟𝑜𝑏 −𝑉𝑚 𝑝𝑖𝑐 𝑉𝑚 𝑝𝑖𝑐

𝑥 100 Ec. (3)

Volumen molar parcial de los componentes puros en mezclas binarias

1. Elabora la gráfica de los valores de la última columna de la Tabla 1 (𝑉̅mezcla) en función de la composición (X). 2. Después, trazando una tangente sobre la curva en X = 0.5, lee los volúmenes molares parciales de los componentes puros 𝑉̅A y 𝑉̅B . 3. Repite la operación para las mezclas molares 20 % y 40 % etanol-agua.

V.

Desviación porcentual en el cálculo del volumen de mezclas ideal y el calculado con los volúmenes molares parciales de los componentes puros.

1. Suma los volúmenes de agua y etanol con los cuales preparaste la mezcla 50 % molar (X = 0.5) este valor corresponderá a la Suma (volumen ideal) y sustituye este valor en la siguiente ecuación: % Error (Vm) =

𝑆𝑢𝑚𝑎 𝑉𝑚 𝑉𝑚

𝑥 100 Ec. (4)

2. Con los volúmenes molares parciales 𝑉̅A y 𝑉̅B, correspondientes a la misma mezcla y leídos en la gráfica 𝑉̅m vs. X, determina el volumen de la mezcla Vm con la ecuación (5) y sustitúyelo en la ecuación (4) para calcular el porcentaje de desviación en la determinación del volumen de la mezcla. Vm = nA 𝑉̅A + nB 𝑉̅B Ec. (5) 3. Repite la operación para las mezclas X 0 0.2 y X = 0.4, la suma (volumen ideal) se obtiene de los datos de la Tabla 1.

VI.

Resumen de resultados obtenidos

Con los resultados de los experimentos y los cálculos realizados llena la Tabla 2.

Tabla 2. Resumen de resultados Volumen de la mezcla Vm

XEtOH

Ideal VEtOH + VH2O

Calculado con la densidad picnométrica

Obtenido de los volúmenes molares parciales

% Error % Error (Vm) Entre el % Error (Vm) volumen Entre el ideal y el volumen de calculado probeta y el con los picnométrico volúmenes molares parciales

0.2 0.4 0.5 0.6 0.8 Entre el volumen de mezcla ideal, de probeta, el calculado con la densidad picnométrica o el determinado con los volúmenes molares parciales ¿cuál o cuáles se acercan más al verdadero?.

Referencias Estrada D.G., Mújica V.A., Barceló I.Q., Holguín S.Q., Solís H.C., Torres M.R., Prácticas de Laboratorio de Fisicoquímica de Materiales, UAM Azcapotzalco, 2ª. Edición, México, 2006.

Levine I.N., Principios de Fisicoquímica, Ed. Mc Graw Hill Education, Sexta edición, México, 2009.