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• Jose Arsev

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2017

VOLUMEN MOLAR PARCIAL

DETERMINACION DEL VOLUMEN MOLAR DE UNA MEZCLA BINARIA (𝑪𝟐 𝑯𝟓 𝑶𝑯 − 𝑯𝟐 𝑶)

I. 1.1

OBJETIVOS : Objetivo general



1.2

Determinación del volumen de mezcla y de los volúmenes molares parciales de los componentes de una disolución binaria. Objetivos específicos

 

II.

Caracterización de la mezcla binaria (𝐶2 𝐻5 𝑂𝐻 − 𝐻2 𝑂). Empleo del picnómetro y la determinación de su volumen

MARCO TEORICO

VOLUMEN MOLAR

El volumen molar de una sustancia, simbolizado Vm, es el volumen de un mol de ésta. La unidad del Sistema Internacional de Unidades es el metro cúbico por mol:

𝐦𝟑⁄ 𝐦𝐨𝐥 Un mol de cualquier sustancia contiene 6,022 x1023 partículas. En el caso de sustancias gaseosas moleculares un mol contiene NA moléculas. De aquí resulta, teniendo en cuenta la ley de Avogadro, que un mol de cualquier sustancia gaseosa ocupará siempre el mismo volumen (medido en las mismas condiciones de presión y temperatura).

Experimentalmente, se ha podido comprobar que el volumen que ocupa un mol de cualquier gas ideal en condiciones normales (Presión = 1 atmósfera,

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VOLUMEN MOLAR PARCIAL

Temperatura = 273,15 K = 0 °C) es de 22,4 litros. Este valor se conoce como volumen molar normal de un gas.

MAGNITUD MOLAR PARCIAL Una magnitud molar parcial asociada a otra variable extensiva, es la derivada parcial de dicha variable extensiva X con respecto a la variación del número de moles ni de una de las sustancias del sistema manteniendo la presión, la temperatura y el número de moles de las demás sustancias constantes. La propiedad molar parcial se representa por

. La expresión es la siguiente:

Las magnitudes molares parciales se usan en mezclas para indicar la no actividad de las propiedades extensivas de las mismas, es decir, la propiedad de la mezcla no es igual a la suma de la propiedad de los componentes puros por separado. Por ejemplo el volumen molar de una mezcla binaria no es la suma de los volúmenes molares de los componentes puros:

La propiedad molar parcial de una sustancia pura es igual a la magnitud molar correspondiente:

Matemáticamente

las

magnitudes

molares

parciales

son

funciones

homogéneas de grado cero, es decir, no dependen de la cantidad de sustancia, por tanto variables intensivas.

Para el cálculo de la propiedad molar de una mezcla usamos la siguiente ecuación general a partir de las magnitudes molares parciales: LABORATORIO DE FISICOQUIMICA II

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2017

VOLUMEN MOLAR PARCIAL

(a P y T constantes)

Una propiedad molar parcial muy importante es la energía libre de Gibbs molar parcial o potencial químico. VOLUMEN MOLAR PARCIAL

Sea una solución constituida por moléculas A y B y en la cual los tamaños moleculares y las atracciones intermoleculares de los pares A-A, B-B y A-B son iguales; en estas condiciones se puede esperar un comportamiento lo más simple posible de la solución, esta se consideraría una solución ideal ya que existe uniformidad total de fuerzas intermoleculares que son consecuencia de un tamaño molecular y una estructura molecular semejante.

Definimos el volumen molar y parcial del componente i, como:

𝑽𝒊 = (

𝒅𝑽 ) 𝒅𝒏𝒊 𝑻,𝑷,𝒏

𝒋

Para un sistema binario, se puede escribir:

𝐯𝟏 = 𝐯 − 𝐰𝟐 (

𝛛𝐯 ) 𝛛𝐰𝟐

𝐯𝟐 = 𝐯 + (𝟏 − 𝐰𝟐 ) (

𝛛𝐯 ) 𝛛𝐰𝟐

𝐷𝑜𝑛𝑑𝑒: 𝑣1 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒 1 𝑣2 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒 2 LABORATORIO DE FISICOQUIMICA II

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VOLUMEN MOLAR PARCIAL 𝑣 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑤2 = 𝑓𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑒𝑛 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒 2 𝜕𝑣 ( ) = 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑙𝑎 𝑓𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑒𝑛 𝜕𝑤2 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒 2

𝐸𝑙 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑉)𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑝𝑜𝑑𝑒𝑚𝑜𝑠 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟𝑙𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑎 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛: ̅𝒊 𝑽 = ∑ 𝒏𝒊 𝑽

Que aplicando a un sistema binario: 𝑽 = 𝒏𝟏 𝑽𝟏 + 𝒏𝟐 𝑽𝟐

𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑎𝑟 𝑙𝑎𝑠 𝜌 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛: 𝐸𝑚𝑝𝑙𝑒𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑐𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜

𝛒𝐓=𝟐𝟓𝐂º =( 𝐦

𝐦𝟐 − 𝐦𝟎 𝐓=𝟐𝟓𝐂º )𝛒 𝐦𝟏 − 𝐦𝟎 𝐇𝟐𝐎

Al estudiar este tipo de casos, no hay manera de determinar que parte de la concentración se debe al agua y que parte se debe al alcohol, dificultades semejantes se observan en otras propiedades termodinámicas. Para resolver este problema y emplear un método para manejar composiciones variables, Lewis inventó las cantidades molares parciales, aplicables a cualquier propiedad termodinámica extensiva como entalpía, energía interna, energía de Gibbs o el volumen.

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VOLUMEN MOLAR PARCIAL III.

MATERIALES Y REACTIVOS

balanza analítica

picnómetro

etanol

agua destilada

termómetro

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VOLUMEN MOLAR PARCIAL IV.



PROCEDIMIENTO

Preparar 30 gramos de las siguientes soluciones de alcohol – agua en porcentajes en peso: 0, 5, 10, 30, 50, 70, 90, 100.



Disponer de un picnómetro limpio y seco. Determinar su peso 𝑚0 .



Llenarlo con agua y determinar su peso 𝑚1 .



Vaciar el picnómetro y llenar con la primera solución de etanol. Determinamos su peso 𝑚2 .



Repetir el procedimiento con cada una de las demás soluciones de etanol.

V.

RESULTADOS

CONCENTRACION

m ALCOHOL (g)

m H2O (g)

ρ (g/cm3)

% PESO (w2)

ν (cm3 /g)

0%

0

30

0

0,99713 1,002878261

5%

1,5072

28,5123

0,050207

0,9887 1,011429149

10%

3,003

27,223

0,099352

0,9814 1,018952517

30%

9,038

21,1203

0,2997

0,958 1,043841336

50%

15,0753

15,5102

0,4929

0,9231 1,083306251

70%

21,022

8,978

0,7007

0,879 1,137656428

90%

27,035

2,965

0,9011

0,843

100%

30

0

1

1,18623962

0,789 1,267427123

ν = f(w)

ν' = f'(w)

0.2879X3-0.2382X2+0.2066X+1

0.8637X2-0.4764X+0.2066

1,002878261

1,209478261

0.2879X3-0.2382X2+0.2066X+1

0.8637X2-0.4764X+0.2066

1,002147956

1,187006507

0.2879X3-0.2382X2+0.2066X+1

0.8637X2-0.4764X+0.2066

1,002281834

1,170075968

0.2879X3-0.2382X2+0.2066X+1

0.8637X2-0.4764X+0.2066

1,001463597

1,142864128

0.2879X3-0.2382X2+0.2066X+1

0.8637X2-0.4764X+0.2066

0,993786389

1,175405098

0.2879X3-0.2382X2+0.2066X+1

0.8637X2-0.4764X+0.2066

0,929656177

1,226502546

0.2879X3-0.2382X2+0.2066X+1

0.8637X2-0.4764X+0.2066

0,754951416

1,233575547

0.2879X3-0.2382X2+0.2066X+1

0.8637X2-0.4764X+0.2066

0,673527123

1,267427123

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v1=v-w2(dv/dw2)

v2=v+(1-w2)(dv/dw2)

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VOLUMEN MOLAR PARCIAL

1=v1

2=v2

1

2

46,13239999

21,77060869 21,77060869

46,09880598

21,36611712 22,60787123

46,10496436

21,06136743 23,54949887

46,06732545

20,57155431 28,21263692

45,71417389

21,15729177 33,26137897

42,76418414

22,07704583 36,57252364

34,72776513

22,20435985 33,48920035

30,98224766

22,81368821 30,98224766

𝐺𝑅𝐴𝐹𝐼𝐶𝐴 𝑉 𝑣𝑠 𝑊2

Ecuacion :

𝑉 = 0,2879𝑊23 − 0,2382𝑊22 + 0,2066𝑊2 + 1,0013

LABORATORIO DE FISICOQUIMICA II

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VOLUMEN MOLAR PARCIAL VI.

VII.

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CONCLUSIONES 

Notamos q la densidad disminuye al aumentar el porcentaje en peso, entonces el volumen parcial aumenta conforme aumenta el porcentaje en peso.



El volumen molar parcial cambia conforme cambia los porcentajes en peso, para ambos componentes.

BIBLIOGRAFIA



Levine, Fisicoquímica, 5ta edición, volumen 1 (2007).



Castellan Fisicoquímica.

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