UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFacultad de Qumica e Ingeniera Qumica

MIE22FQII-A

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFacultad de qumica e ingeniera qumicaDepartamento acadmico de fisicoqumicaLaboratorio de fisicoqumica IIVARIACIN DE LA SOLUBILDAD CON LA TEMPERATURAProfesor:Ajerico Pantoja

Alumnos:Alvarado Huanca, Manuel Augusto 13070026Bernal Celis, Juan Marcelo 12070138Gonzles Caramantn Carlos Jhozimar 13070098Fecha de realizacin de la prctica: 22 de AbrilFecha de entrega del informe: 29 de Abril Lima-Per2015

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCION3RESUMEN4OBJETIVOS5FUNDAMENTOS TEORICOS6DETALLES EXPERIMENTALES8DATOS EXPERIMENTALES10CALCULOS11DISCUSIN DE RESULTADOS17CONCLUSIONES18RECOMENDACIONES19BIBLIOGRAFA19CUESTIONARIO:20ANEXOS21

INTRODUCCION

Es muy importante a nivel industrial y de laboratorio determinar o tener un anlisis de la solubilidad de una sustancia en un solvente determinado y a temperatura constante.

Adems la determinacin de este se utiliza para la investigacin cientfica en el que, por ejemplo, hay sntesis que se deben llevar a cabo con ciertos solventes y a determinadas temperaturas de tal manera que todos los reactantes permanezcan en solucin.

Es por eso que el aprendizaje y compresin de la variacin de la solubilidad con la temperatura es muy importante para todo qumico que se desempee en el sector de investigacin, de igual modo en nuestro caso para un ingeniero que labore en procesos cientficos e industriales.

RESUMEN

La presente practica titulada Variacin de la solubilidad con la T que bajo las condiciones de presin: P=756 mmHg; temperatura: T=23C Humedad relativa; H=96; tuvo como objetivo analizar un soluto ligeramente soluble y determinar el efecto de la temperatura en su solubilidad, tambin hallar el calor diferencial de la solucin cuando est saturada.Para el anlisis de la variacin de la solubilidad realizaremos la disolucin de cido benzoico en agua y de la cual se extrae 25 ml para llevarlo a una temperatura determinada hasta obtener una saturacin a esta temperatura, luego retiramos un volumen de la solucin a esta temperatura y colocamos un Erlenmeyer previamente pesado, para que al valorarlo con NaOH 0,1213 N (previamente valorado con bilftalato de potasio), calculamos el peso del soluto, Kg de agua y la molalidad; luego con los datos experimentales y tericos como muestra la tabla y graficamos para obtener la pendiente y consecuentemente el Calor diferencial de disolucin, que es el cambio de entalpa de la solucin. D H experimental es 4555.06 cal/mol y el % de error con respecto al terico es 21.8%. Podemos concluir que la solubilidad depende de la temperatura en funcin directa, tambin de la naturaleza del soluto disuelto, y que el cambio de entalpa est asociado con el proceso en que el soluto se disuelve en un solvente.

OBJETIVOS

Determinar el efecto de la temperatura sobre la solubilidad de un soluto ligeramente soluble, y calcular el calor diferencial de la solucin cuando est saturada.SE COPIA ALGUNAS COSAS DE CONCLUSIONES, EN ESPECIAL LOS ERROREES QUE HEMOS HALLADO, EN BASE A LA GRAFICA, PERO NO LO HE PUESTO PORQUE NO S SI ESTA BIEN.

FUNDAMENTOS TEORICOS

Consideremos el equilibrio de disolucin del cido benzoico (B) en solucin acuosa. La solucin debe estar saturada en este componente. Asociada a este proceso hay cambios de entalpa, que pueden medirse analizando la dependencia de la solubilidad con la temperatura a presin constante. El proceso puede representarse como se indica en la siguiente ecuacin:

Para este proceso la constante de equilibrio es:

Donde , est relacionado con la molalidad (m) del soluto por promedios del coeficiente de actividad y funcin de T, P y composicin.Luego

El s indica que la solucin aplica a la solucin saturada. El cambio de la temperatura a kelvin a presin constante refleja un cambio en ms, y por lo tanto un cambio en ys el cual afecta ambas variaciones en la temperatura y concentracin de la solucin. La ecuacin de Vant Hoff requiere que:

Donde es el cambio de entalpia de la solucin. Esta cantidad no debe ser confundida con cualquier calor medible experimentalmente de la solucin, este debe ser determinado indirectamente.

Tomando en cuenta el efecto de la temperatura y la concentracin en ys el resultado para presin constante es:

Aqu el es el calor de la solucin con saturacin a temperatura y presin dada. Para los casos en el cual el coeficiente de actividad ys para el soluto cambie poco con concentracin en el vecino intermediario de saturacin, el trmino de la izquierda de la ecuacin se simplifica:

En esta aproximacin, el calor diferencial de la solucin saturada puede ser calculado a una temperatura dada, multiplicando por R la pendiente de la grfica de ln(ms) vs 1/T. Integrando la ecuacin anterior

O

DETALLES EXPERIMENTALES

1.- Estandarizacion de NaOH 0.1M con biftalatato de potasio (BFK) utilizando fenolftalena como indicador. Se pes aprox. 0.1016g de BFK, luego se coloc en un matraz Erlenmeyer. Enrazo con agua destilada hasta 50 ml marcado por el matraz. Valoracin con NaOH 0.1M. Determina la concentracin real del NaOH bajo la siguiente reaccin:

FIGURA 5.1

2.- Determinacin de la solubilidad del cido benzoico Luego del lavado y secado respectivo de los materiales de vidrio (6 matraces de 125 mL, 1 matraz de 250 mL, 1 tubo de prueba mediano, 1 tubo de dimetro grande (chaqueta)) Prepare en el Erlenmeyer ms grande un solucin que tenga aprox. 0.75g de Ac. Benzoico y enrase agua destilada hasta 150 mL, luego caliente con agitacin cte. De la solucin preparada mida 25 mL y coloque en el tubo de prueba. Una vez armado el equipo como se muestra en la gua el tubo de prueba se lleva e aun bao maria con una temperatura inferior aprox. (2-3oC) inferior a la temperatura la cual se medir. Luego de tener las condiciones anteriores la solucin en el tubo, se saca con la pipeta 2 muestras sucesivas de 10 mL, los cuales van a ser colocados en 2 Erlenmeyer. Se procede a valorar las muestras de los Erlenmeyer con la solucin de NaOH ya valorada con BFK. El procedimiento anteriormente mencionado se llevara a cabo con las temperaturas de 28-20 y 12.FIGURA 5.4FIGURA 5.3.

FIGURA 5.2

DATOS EXPERIMENTALES

TABLA N 6.1: Condiciones de laboratorioPresin Atmosfrica756 mmHg

Temperatura23C

Humedad Relativa95 %

PM Biftalato de Potasio.204.23 g/mol

PM cido benzoico122.12 g/mol

TABLA N 6.2: Pesos Moleculares de los Compuestos Utilizados

TABLA N 6.3: Determinacin de La normalidad del NaOHW BiftalatoV NaOHN NaOH (#Eq-g/L)

0.10164.1 ml0.1213

Temperatura(C)W Erlenmeyer (g)W Erlenmeyer + muestra (g)Volumen gastado de NaOH (ml)

28.767.816877.74573.7

27.989.652099.60063.4

20.992.8420102.84563.3

19.980.586190.62852,7

11.867.814177.78342,6

12.388.642498.38542,2

TABLA N 6.4: Datos obtenidos en el experimento

CALCULOS

a) Con los datos de la tabla, determine el peso de la solucin, el nmero equivalentes y el peso del cido benzoico permanente en la solucin para cada temperatura.

Con los datos de la Tabla N1, determinamos: A 28 C: Para la 1ra muestra: W solucin = 77.7457g 67.8168 g = 9.9289 g# Eq-g Ac. Benzoico = N NaOH x V NaOH# Eq-g Ac. Benzoico = 0.1213 x 3.7x10-3 # Eq-g Ac. Benzoico = 0,4489x10-3W Ac. Benzoico = # Eq-g Ac. Benzoico x M Ac. Benzoico W Ac. Benzoico = 54.81966 x 10-3 g Para la 2ra muestra: W solucin = 99.6006g 89.6520 g = # Eq-g Ac. Benzoico = N NaOH x V NaOH# Eq-g Ac. Benzoico = 0.1213 x 3.4x10-3 # Eq-g Ac. Benzoico = 0,41242x10-3W Ac. Benzoico = # Eq-g Ac. Benzoico x M Ac. Benzoico W Ac. Benzoico = 50.3647 x 10-3 gA 20 C: Para la 1ra muestra: W solucin = 102.8456g 92.8420 g = 10.0036 g# Eq-g Ac. Benzoico = N NaOH x V NaOH# Eq-g Ac. Benzoico = 0.1213 x3.3x 10 -3 # Eq-g Ac. Benzoico = 0,40029x10-3W Ac. Benzoico = # Eq-g Ac. Benzoico x M Ac. Benzoico W Ac. Benzoico = 48.8834 x 10-3 g Para la 2ra muestra: W solucin =90.6285g 80.5861 g = 10.0424g# Eq-g Ac. Benzoico = N NaOH x V NaOH# Eq-g Ac. Benzoico = 0.1213 x 2.7x10-3 # Eq-g Ac. Benzoico = 0,32751x10-3W Ac. Benzoico = # Eq-g Ac. Benzoico x M Ac. Benzoico W Ac. Benzoico = 39.9955 x 10-3 gA 12 C: Para la 1ra muestra: W solucin = 77.7834g 67.8141 g = 9.9693 g# Eq-g Ac. Benzoico = N NaOH x V NaOH# Eq-g Ac. Benzoico = 0.1213 x 2.6x10-3 # Eq-g Ac. Benzoico = 0.31538x10-3W Ac. Benzoico = # Eq-g Ac. Benzoico x M Ac. Benzoico W Ac. Benzoico = 38.5142 x 10-3 g Para la 2ra muestra: W solucin =98.3854g 88.6424 g = 9.743g# Eq-g Ac. Benzoico = N NaOH x V NaOH# Eq-g Ac. Benzoico = 0.1213 x 2.2x10-3 # Eq-g Ac. Benzoico = 0,26686x10-3W Ac. Benzoico = # Eq-g Ac. Benzoico x M Ac. Benzoico W Ac. Benzoico = 32.588 x 10-3 gUna vez hallado manualmente lo pedido, lo resumimos en la siguiente tabla para verlo mejor.TABLA N 7.1: Determinacin del Peso de la Solucin, el Numero de Equivalentes y el peso del cido Benzoico, para cada Temperatura.

T(C)W Sol= (W Erlenmeyer + Sol) (W Erlenmeyer Vacio)#Eq cido BenzoicoW cido Benzoico

28.79.92890.4489x10-354.081x10-3

27.99.94860.4124x10-350.364x10-3

20.910.00360.4002x10-344.883x10-3

19.910.04240.3275x10-339.955x10-3

11.89.96930.3153x10-338.514x10-3

12.39.7430.2668x10-332.588x10-3

b) Por diferencia halle el peso de agua en la solucin y luego determine la concentracin molal del soluto.A 28 C Para la 1ra muestra: W agua = 9,9289 g- 54.81966 x 10-3W agua = 9,874819 g = 9,874819 x 10-3 Kg Ac. Benzoico = # Eq-g Ac. Benzoico = 0,4489x10-3 m = 0,4489x10-3/9,874819 x 10-3 m = 0,0455 Para la 2ra muestra: W agua = 9.9486g g- 50.3647 x 10-3 gW agua = 9,87853 g -9,87853 x 10-3 Kg Ac. Benzoico = # Eq-g Ac. Benzoico = 0,4124x10-3 m = 0,4124x10-3/9,87853 m = 0,0453A 20 C Para la 1ra muestra: W agua = 10.0036 g- 48.8834 x 10-3 gW agua = 9,95477g = 9,95477 x 10-3 Kg Ac. Benzoico = # Eq-g Ac. Benzoico = 0,40029x10-3 m = 0,40029x10-3/9,95477x 10-3 m = 0,04021

Para la 2ra muestra: W agua = 10.0424 g- 39.9955x 10-3 gW agua = 10.002 g -10.002 x 10-3 Kg Ac. Benzoico = # Eq-g Ac. Benzoico = 0,3275x10-3 m = 0,3275x10-3/10.002 m = 0,03261A 12 C Para la 1ra muestra: W agua = 9.9693 g- 38.5142 x 10-3 gW agua = 9,9307g = 9,9307x 10-3 Kg Ac. Benzoico = # Eq-g Ac. Benzoico = 0.31538x10-3 m = 0,31538x10-3/9,9307 x 10-3 m = 0,0316 Para la 2ra muestra: W agua = 9.743g- 32.588x 10-3 gW agua = 9.71041g -9.71041 x 10-3 Kg Ac. Benzoico = # Eq-g Ac. Benzoico = 0.2668x10-3m = 0,2668x10-3/9,71041m = 0,0275c) Con los datos de m y temperatura, construya el grfico log Vs 1/T Y Halle el calor diferencial de solucin. Analice los resultados

1/TLOG(m)

0.003129-1.34199

0.0034124-1.48665

0.0035032-1.56067

GRAFICA 7.1

Para la parte de HDS se usara la sgte tabla1/TLOG(m)

0.003129-1.34199

0.0033217-1.343901

0.0034007-1.39567

0.0034124-1.48665

0.003509-1.50031

0.0035032-1.56067

Con los datos anteriores se obtiene una ecuacin

De la ecuacin:Log = Log - Log = - ( )De la ecuacin, la pendiente de la lnea aproximada sera:b =- Del grfico aproximadamente-996.708= - = 4561.00 cal/molSabemos que el valor terico es:) = 5834 cal / mol

DISCUSIN DE RESULTADOS

Con la normalidad corregida se calcul el nmero de equivalentes y con este dato el peso de cido benzoico presente en la solucin a las diferentes temperaturas respectivamente. Se puede observar que conforme disminuye la temperatura el peso de cido benzoico disminuye en la solucin esto se debe a que el cido benzoico es ms soluble a una temperatura elevada. Al Hallar la normalidad corregida del NaOH, se obtuvo un valor muy cercano al valor terico, lo cual nos indica que esta en un rango apreciable. En nuestro caso 0.123 estuvo muy cerca al terico que fue 0.1. El valor terico de H obtenido con las molalidades tericas a las temperaturas ya conocidas es parecida al encontrado experimentalmente variando en un porcentaje, su obtuvo un error de aprox. 21.82% de error n comparacin de terico y experimental.

CONCLUSIONES

En la mayora de los casos, pero no en todos, la solubilidad de una sustancia slida aumenta con la temperatura. Quiere que decir que estamos hablando de una proporcionalidad entre la temperatura y la solubilidad. La solubilidad de un slido en un lquido es siempre limitada y el lmite para un mismo solvente es diferente segn las distintas sustancias dependiendo fundamentalmente de la temperatura. Se comprob experimentalmente que a medida que la temperatura disminuye la solubilidad tambin disminuye en el cido benzoico. El error que se obtuvo mediante el mtodo grafico fue de 21.82% con respecto al valor terico, el resultado nos demuestra los problemas que nuestro grupo tuvo cuando esperbamos el descenso de la temperatura y la considerable varianza entre los volmenes gastados de NaOH.

RECOMENDACIONES Evitar la prdida de reactivo (Ac Benzoico) ya sea en las paredes del Erlenmeyer o al momento disolverlo introduciendo la bagueta. Cuando el slido se ha disuelto totalmente para no perder tiempo esperando que baje la temperatura y medir la solubilidad se recomienda llevar el Erlenmeyer a baos de agua fra, observndose siempre la temperatura a la cual quieres probar la solubilidad. Al momento de pipetear la solucin es aconsejable cambiar el algodn del filtro que se encuentra en la pipeta para evitar que el slido se acumule en este..

BIBLIOGRAFA

http://www.sabelotodo.org/quimica/solubilidad.htmlhttp://www.ecured.cu/index.php/Curva_de_solubilidadhttp://tema12.weebly.com/efecto-de-la-temperatura-en-la-solubilidad.html

CUESTIONARIO:

1. Defina solucin saturada

Una disolucin saturada es la que contiene la mayor concentracin de soluto posible en un volumen de disolvente dado y para cierta temperatura.

1. Qu relacin existe entre el calor diferencial de disolucin, la temperatura y las caractersticas de una sustancia

Debido a que el calor diferencial de disolucin es el calor de solucin de una mol de soluto , esta va a estar ligada a la temperatura y la naturaleza de la sustancias ,con respecto a la naturaleza de las sustancias de soluto y solvente ,la solubilidad es favorecida cuando ambas presentan semejanzas en las propiedades elctricas y estructurales de soluto y solvente la fuerzas intermoleculares son ms intensas ,propiciando la disolucin de una en otra ; tambin la temperatura ejerce su efecto a la solubilidad debido al aumentar esta tambin aumenta la energa cintica del sistema .

1. En la ecuacin que relaciona la concentracin de la solucin saturada con la temperatura. Fundamente el uso de la concentracin molal.

El uso de la concentracin molal es necesario debido a que en un proceso de disolucin de un soluto ligeramente soluble, nos permite relacionar la masa de soluto disuelta en el disolvente a determinada temperatura.Esto permite relacionar las variaciones de la molalidad a medida que cambia la temperatura, y todo ello nos proporciona los datos suficientes para determinar el calor diferencial de solucin

ANEXOS

SOLUBILIDADSolubilidad es una medida de la capacidad de disolverse de una determinada sustancia (soluto) en un determinado medio (solvente). Implcitamente se corresponde con la mxima cantidad de soluto que se puede disolver en una cantidad determinada de solvente a una temperatura fija. Puede expresarse en unidades de concentracin: molaridad, fraccin molar, etc.Si en una disolucin no se puede disolver ms soluto decimos que la disolucin est saturada. En algunas condiciones la solubilidad se puede sobrepasar de ese mximo y pasan a denominarse como soluciones sobresaturadas. Por el contrario si la disolucin admite an ms soluto decimos que se encuentra insaturada.No todas las sustancias se disuelven en un mismo solvente. Por ejemplo, en el agua, se disuelve el alcohol y la sal, en tanto que el aceite y la gasolina no se disuelven. En la solubilidad, el carcter polar o apolar de la sustancia influye mucho, ya que, debido a este carcter, la sustancia ser ms o menos soluble; por ejemplo, los compuestos con ms de un grupo funcional presentan gran polaridad por lo que no son solubles en ter etlico.Entonces para que un compuesto sea soluble en ter etlico ha de tener escasa polaridad; es decir, tal compuesto no ha de tener ms de un grupo polar. Los compuestos con menor solubilidad son los que presentan menor reactividad, como son: las parafinas, compuestos aromticos y los derivados halogenados.El trmino solubilidad se utiliza tanto para designar al fenmeno cualitativo del proceso de disolucin como para expresar cuantitativamente la concentracin de las soluciones. La solubilidad de una sustancia depende de la naturaleza del disolvente y del soluto, as como de la temperatura y la presin del sistema, es decir, de la tendencia del sistema a alcanzar el valor mximo de entropa. Al proceso de interaccin entre las molculas del disolvente y las partculas del soluto para formar agregados se le llama solvatacin y si el solvente es agua, hidratacin.FIGURA 13.1

FIGURA 13.3FIGURA 13.2

VARIACIN DE LA SOLUBILIDAD CON LA TEMPERATURAPgina 5