• Author / Uploaded
• Junior Quispe

• Categories
• Líquidos
• Cantidades fisicas
• Química
• Gases
• Naturaleza

Citation preview

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

LABORATORIO DE QUIMICA GENERAL TEMA:

LIQUIDOS Y SOLUCIONES

INTEGRANTES:  MENDEZ SULCA, MANUEL JESÚS  MESTANZA CCOICCA, LUIS ALBERTO  QUISPE CASTILLO, JUNIOR PERCY PROFESORA: CLARA MARINA, TURRIATE FECHA: 13 DE OCTUBRE DE 2014

LIMA- PERÚ

20141100F 20142598H 20141205B

ÍNDICE

MARCO TEORICO

3

PARTE EXPERIMENTAL

9

3.1

Materiales y equipos

9

3.2

Procedimiento y resultados parciales

12

1) DISCUSIÓN DE RESULTADOS

16

2) CONCLUSIONES

16

3) SUGERENCIAS

16

4) REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

17

OBJETIVOS

-

Realizar un estudio de manera experimental las propiedades generales de los líquidos y algunas propiedades de las soluciones acuosas.

-

Saber interpretar los diversos colores que toma la solución al agregar los indicadores.

MARCO TEÓRICO LIQUIDOS El estado líquido es un estado de agregación de la materia intermedio entre el estado sólido y el gaseoso. Las moléculas de los líquidos no están tan próximas como las de los sólidos, pero están menos separadas que las de los gases. Las moléculas en el estado líquido ocupan posiciones al azar que varían con el tiempo. Las distancias intermoleculares son constantes dentro de un estrecho margen. En algunos líquidos, las moléculas tienen una orientación preferente, lo que hace que el líquido presente propiedades anisótropas (propiedades, como el índice de refracción, que varían según la dirección dentro del material). Los líquidos presentan tensión superficial y capilaridad, generalmente se dilatan cuando se incrementa su temperatura y pierden volumen cuando se enfrían, aunque sometidos a compresión su volumen es muy poco variable a diferencia de lo que sucede con otros fluidos como los gases. Los objetos inmersos en algún líquido son sujetos a un fenómeno conocido como flotabilidad.

A).Presión de vapor Todos los sólidos y líquidos producen vapores consistentes en átomos o moléculas que se han evaporado de sus formas condensadas. Si la sustancia, sólida o líquida, ocupa una parte de un recipiente cerrado, las moléculas que escapan no se pueden difundir ilimitadamente sino que se acumulan en el espacio libre por encima de la superficie del sólido o el líquido, y se establece un equilibrio dinámico entre los átomos y las moléculas que escapan del líquido o sólido y las que vuelven a él. La presión correspondiente a este equilibrio es la presión de vapor y depende sólo dela naturaleza del líquido o el sólido y de la temperatura, pero no depende del volumen del vapor; por tanto, los vapores saturados no cumplen la ley de Boyle-Mariotte. La presión de vapor en los líquidos crece rápidamente al aumentar la temperatura; así, cuando la presión de vapor es igual a 1 atmósfera, el líquido se encuentra en su punto de ebullición ya que el vapor, al vencer la presión exterior, se puede formar en toda la masa del líquido y no sólo en su superficie.

Cuando un soluto no volátil se disuelve en un líquido disminuye la presión de vapor del disolvente, pues las moléculas de soluto, al ser de mayor volumen, se comportan como una barrera que impide el paso de las moléculas de disolvente al estado de vapor.

B.) Punto de ebullición El punto de ebullición es aquella temperatura en la cual la materia cambia de estado líquido a estado gaseoso, es decir hierve. Expresado de otra manera, en un líquido, el punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a la presión del medio que rodea al líquido. En esas condiciones se puede formar vapor en cualquier punto del líquido. La temperatura de una sustancia o cuerpo depende de la energía cinética media de las moléculas. A temperaturas inferiores al punto de ebullición, sólo una pequeña fracción de las moléculas en la superficie tiene energía suficiente para romper la tensión superficial y escapar. Este incremento de energía constituye un intercambio de calor que da lugar al aumento de la entropía del sistema (tendencia al desorden de las partículas que lo componen).

C.) Viscosidad La viscosidad es la resistencia que tiene un líquido a fluir; está relacionada con las fuerzas intermoleculares de atracción, con el tamaño y las formas de los constituyentes de las partículas. La viscosidad puede medirse utilizando un viscosímetro, en el cual se mide el tiempo que un volumen de líquido tarda en fluir a través de un pequeño embudo de tamaño conocido, a una temperatura dada. Las interacciones intermoleculares, y por consiguiente la viscosidad, disminuyen al aumentar la temperatura, mientras no exista cambios en la composición.

D.) Tensión superficial

Las moléculas que se encuentran bajo la superficie de un líquido sufren atracciones desde todas las direcciones, pero las que están en la superficie son atraídas solamente hacia el interior. Las interacciones “tiran” de la capa superficial hacia adentro. Desde el punto de vista energético, la situación más estable es aquella en que la superficie es mínima; por esta razón las gotas de los líquidos tienden a ser esféricas. La tensión superficial es una medida de las fuerzas internas que deben vencerse para expansionar la superficie de un líquido.

E.) Capilaridad Todas las fuerzas que tienden a mantener unido un líquido se denominan fuerzas cohesivas. Las fuerzas de atracción entre un líquido y otra superficie se denominan adhesivas. El agua moja un tubo de vidrio aumentando su superficie y ascendiendo por los lados del tubo debido a las grandes fuerzas adhesivas entre el agua y el vidrio cuya estructura es similar. En la superficie del agua, el menisco, adquiere una forma cóncava en contacto con el vidrio. Por el contrario el mercurio no moja el vidrio, porque sus fuerzas cohesivas son mucho mayores que su atracción por el vidrio, por lo tanto, su menisco es convexo. La capilaridad ocurre cuando el extremo de un tubo de vidrio capilar, o sea un tubo de vidrio de pequeño calibre (sección), se sumerge en un líquido. Si las fuerzas adhesivas son mayores que las cohesivas, el líquido ascenderá por el tubo hasta que se neutralicen entre sí las fuerzas adhesivas y el peso del líquido.

SOLUCIONES Una disolución (del latín disolutio), también llamada solución, es una mezcla homogénea a nivel molecular o iónico de una o más sustancias, que no reaccionan entre sí, cuyos componentes se encuentran en proporción que varía entre ciertos límites. Describe un sistema en el cual una o más sustancias están mezcladas o disueltas en forma homogénea en otra sustancia. Un ejemplo común podría ser un sólido disuelto en un líquido, como la sal o el azúcar disuelto en agua; o incluso el oro en mercurio, formando una amalgama.

A.) Concentración

La concentración de una disolución es la proporción o relación que hay entre la cantidad de soluto y la cantidad de disolvente, donde el soluto es la sustancia que se disuelve, el disolvente la sustancia que disuelve al soluto, y la disolución es el resultado de la mezcla homogénea de las dos anteriores. A menor proporción de soluto disuelto en el disolvente, menos concentrada está la disolución, y a mayor proporción más concentrada ésta.

B.) Molaridad La molaridad (M), o concentración molar, es la cantidad de sustancia (n) de soluto por cada litro de disolución. Por ejemplo, si se disuelven 0,5 moles de soluto en 1000 mL de disolución, se tiene una concentración de ese soluto de 0,5 M (0,5 molar). Para preparar una disolución de esta concentración habitualmente se disuelve primero el soluto en un volumen menor, por ejemplo 300 mL, y se traslada esa disolución a un matraz aforado, para después enrasarlo con más disolvente hasta los 1000 mL.

C.) Molalidad: La molalidad (m) es el número de moles de soluto que contiene un kilogramo de disolvente. Para preparar disoluciones de una determinada molalidad, no se emplea un matraz aforado como en el caso de la molaridad, sino que se puede hacer en un vaso de precipitados y pesando con una balanza analítica, previo peso del vaso vacío para poderle restar el correspondiente valor. La principal ventaja de este método de medida respecto a la molaridad es que como el volumen de una disolución depende de la temperatura y de la presión, cuando éstas cambian, el volumen cambia con ellas. Gracias a que la molalidad no está en función del volumen, es independiente de la temperatura y la presión, y puede medirse con mayor precisión. Expresado en función de los pesos del soluto y solvente, además de la masa molecular del soluto. �= (�������)1000(�������)�(���������)

Llenar un tubo de prueba con 2.5 ml de alcohol etílico

Introducir el capilar en el tubo que contiene el alcohol con el extremo cerrado hacia arriba.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

EXPERIMENTO Nº1: Determinacion del punto de ebullición del alcohol etilico

EXPERIMENTO –Nº2 :

Calentar el vaso con un mechero, agitando el agua constantemente. Retirar el mechero al observar la primera burbuja que sale del capilar. Anotar a que temperatura se observa la última burbuja que sale del capilar

Sujetar un termómetro al tubo de prueba con una liga y colocarlo en un vaso de precipitado, luego llenar este último con agua hasta sus ¾ partes,

NaCO3Agregar en cada tubo de ensayo 3 ml de HCl, NH4Cl, NaCH3COO, NaHCO3, NaCO3, NaOH. Respectivamente.

Echar 3 gotas de fenolftaleína a cada muestra

EXPERIMENTO Nº3 Echar 3 gotas de anaranjado de metilo a las muestras que no cambiaron de color.

Llenar el recipiente con cloruro de sodio hasta unos 2cm al borde superior

Medir la temperatura y colocar el densimetro

EXPERIMENTO Nº4

Colocar en un tubo de prueba 8 gramos de naftaleno y 2 gramos de la sustancia de peso molecular desconocido, y fijarlo con una pinza.

Sumergir el tubo en un vaso de 250 ml y llenarlo hasta sus ¾ partes

Calentar el agua para que se funda la mezcla. Cuando la solución se torne turbia (opaca) retire la muestra y mueva la solución con el termómetro por unos segundos, y retíralo inmediatamente. Anotar la temperatura .

RESULTADOS Experimento 1 * La primera burbuja sale aproximadamente a 60 ºC * La ultima burbuja sale a la temperatura de 72.5 ºC lnPv= A−

B C +t

Para nuestro experimento:

Pv=752.69 mmHg

A=8.32109. B= 1718.10, C=237.52

Resolviendo t= 78.04

Experimento 2

Solución HCl NaOH NH4Cl NaCH3COO NaHCO3 Na2CO3

Papel indicador 1 13 7 7 9 13

Fenolftaleína Incoloro Incoloro Rosa 1 Rosa 3 Rosa 3 Rosa 2

Anaranjado de metilo Rojo anaranjado

Experimento 3 * Se obtuvo una lectura en el densímetro de 1.010 kg/m3. ρ(

g ) ml

%masa

1.0053

1

1.010

x

1.0125

2

Resolviendo X= 1.65 Se concluye que la solución tiene 1.65 % masa de NaCl

Experimento 4 * Se obtiene como temperatura de congelamiento 80 ºC. * Se observa que el naftaleno actúa como solvente.

* Se necesitó que hierva el agua para provocar el cambio de estado. Cálculos y resultados: * Temperatura de congelación 58°C * Masa del naftaleno: 8g * Masa de la sustancia desconocida: 2g Basándonos en la tabla de constantes molares de puntos de congelación obtenemos los siguientes datos: * Kc del naftaleno = 6.9 ºC/m * Punto de congelación = 80,2 °C

∆ TC=6.94

ºC/m∗n( soluto) mste (kg)

2 ´ M 80.2−80= 0.008 6.94∗

0.2=

1735 ´ M

´ =8675 g/mol M

CUESTIONARIO 1. ¿En qué momento empieza a hervir un líquido?

El punto de ebullición es aquella temperatura en la cual la materia cambia de estado líquido a estado gaseoso, es decir hierve. Expresado de otra manera, en un líquido, el punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a la presión de medio que rodea al líquido y empieza a hervir. 2. ¿A qué se debe la presencia de burbujas en un líquido en ebullición? El vapor no solamente proviene de la superficie sino que también se forma en el interior del líquido produciendo burbujas y turbulencia que es característica de la ebullición. 3. ¿Qué diferencia hay entre ebullición y evaporación? La evaporación es un proceso por el cual una sustancia en estado líquido pasa al estado gaseoso, tras haber adquirido energía suficiente para vencer la tensión superficial. A diferencia de la ebullición, este proceso se produce a cualquier temperatura, siendo más rápido cuanto más elevada es esta. No es necesario que toda la masa alcance el punto de ebullición. 4. ¿cómo influye la presión barométrica en el punto de ebullición de un liquido? La presión barométrica influye mucho en la el punto de ebullición debido a que el punto de ebullición es el punto donde la presión de vapor es igual a la presión externa (presión barométrica) entonces, si la presión barométrica disminuye o aumenta, el punto de ebullición disminuirá y aumentará. 5. ¿cuál es la estructura de la sacarosa? ¿Porque se disuelve en agua? El agua es polar entonces cualquier compuesto que sea polar es soluble en agua. El azúcar de mesa se llama sacarosa, la sacarosa está formada por glucosa más fructosa. La glucosa al ser polar será soluble en agua.

6. ¿cuál es la diferencia entre soluciones acidas básicas y neutras? Cuando la concentración de protones y de oxhidrilos es la misma, la solución es neutra. Cuando se añade un ácido al agua pura (neutra) aumenta su concentración de protones, y ello da lugar a soluciones ácidas. Cuando se añade una base al agua pura (neutra) aumenta la concentración de oxhidrilos, y ello da origen a soluciones básicas. Por tanto, una solución neutra tiene una concentración de iones hidrógeno (protones) igual a 10-7 moles/litro; una solución ácida tiene una concentración de protones mayor que 10-7; y una solución básica tiene una concentración de protones menor que 10 7 .moles/litro. 7. si el pH del jugo de toronja es 3 (pH = 3) y el de la cerveza es 5 (pH=5) ¿Cuántas veces es más ácido el jugo de toronja que la cerveza? PH = -Log[H+] 10-PH = [H+]  10-3 = [H+toronja]  10-5 = [H+cerveza]  10-5 100% 10-3 x X = 10-4% - Quiere decir que el jugo de toronja es 10-4 veces más ácido que la cerveza. 8. Determinar los PH de una solución 0.02N de HCl y de una solución 0.02N de NaOH HCl + H2O

H3O + Cl (se disocia completamente por ser acido fuerte) +

-

[H3O+] = [H] = 0.02N = 0.02M = 0.02mol/L PH = -Log(0.02) = 1.698 NaOH [OH] = 0.02N = 0.02M P(OH) = -Log(0.02) = 1.698 PH =14 – P(OH) = 12.302

Na+ +OH-

OBSERVACIONES: Tener mucho cuidado con las soluciones usadas pues estas son muy reactivas al momento de calentar las soluciones se pediría a los estudiantes que no se pongan a jugar pues esto puede causar un grave accidente. Se le debe dar la seriedad del caso a todos los experimentos pues aunque sea muy sencillo se usa líquidos muy reactivos.