Laboratorios de Fisicoquímica: junio 2008

Práctica 5: Calor diferencial de solución

Introducción

El calor diferencial de solución es el calor de solución de un mol de soluto en una cantidad de volumen de solución tan grande, que la adición de un mol más de soluto no cambia la concentración apreciablemente. El calor diferencial de solución depende de la concentración de la solución. No es apropiado determinar el calor diferencial de solución directamente, pero se puede calcular a partir de los datos sobre los calores integrales de solución. El calor requerido en la formación de una solución conteniendo n moles de soluto y 1Kg de solvente es n∆H, en donde ∆H es el calor integral de solución por mol de soluto. Al llevarse esta cantidad a una gráfica junto con el número de moles de soluto, la pendiente de la gráfica a cierta concentración dada será el efecto calorífico por mol de soluto o el calor diferencial de solución d(n∆H)/dn, a esa concentración.

Conceptos fundamentales

Materiales

Vidrio de reloj
Espátula
Tubo probetón 80mL
Agitador
Bureta 25mL
Termómetro
Vaso de precipitado 400mL
Soporte universal
Pinza con nuez
Malla de asbesto
Trípode

Reactivos

Agua destilada
Ácido benzoico

Procedimiento: Diagrama de flujo

Datos necesarios para el análisis

Temperatura de cristalización y solubilización de la sustancia

Molalidad de la solución a determinadas temperaturas de cristalización

Tabla para la realización de la gráfica

Práctica 4: Influencia de la solubilidad en la temperatura de un sólido

Introducción

Las condiciones de equilibrio entre sólido y líquido en un sistema de dos componentes se pueden considerar desde dos puntos de vista. Si la mezcla líquida está en equilibrio con la fase sólida del componente que existe en exceso, que es la sustancia denominada generalmente disolvente, se dice que la disolución se encuentra en su punto de congelación, la curva que representa la variación de esta temperatura con la composición de la fase líquida se conoce como curva de puntos de congelación. Por otro lado, si la fase sólida de la sustancia presente en proporción relativamente pequeña en la mezcla es la que está en equilibrio con el líquido, se dice que este ultimo forma una disolución saturada, y la variación de composición con la temperatura viene representada por una curva de solubilidad. No hay, sin embargo, diferencia fundamental entre disolvente y soluto, y la distinción entre curvas de solubilidad y de congelación es únicamente cuestión de conveniencia, Sin embargo, si ambos sólidos son apreciablemente solubles en la mezcla líquida, se confundirán los dos puntos de vista.

No hay razón alguna para dar preferencia a una u otra descripción. La practica común consiste en utilizar la descripción de curvas de punto de congelación para las condiciones de equilibrio entre sólidos y líquidos de composiciones diferentes cuando los dos componentes son químicamente similares (son metales, sales o compuestos orgánicos de punto de fusión no diferente) entonces no es posible distinguir claramente entre disolvente y soluto. Si las dos sustancias tienen puntos de fusión distintos (naftaleno y benceno) el punto de fusión mas elevado no tiene nunca una concentración muy grande en la fase liquida; es posible entonces hacer una distinción convencional entre solvente y soluto. Las condiciones bajo las cuales se separan el soluto vienen indicadas por un curva de solubilidad, mientras que el equilibrio entre el líquido y el disolvente solidó esta representado por una curva de puntos de congelación.

Conceptos fundamentales

Materiales

1 vaso de precipitado 500mL
1 vaso de precipitado 50mL
1 termómetro -10 a 360ºC
1 soporte universal
1 trípode
1 placa de calentamiento
2 pinzas fischer
1 mechero
4 tapones de goma monohoradado
4 varillas de vidrio de 25cm
4 tubos probetón
1 espátula
1 pipeta 1mL
1 churrusco
1 gradilla
1 pinza para tubo de ensayo

Reactivos

KNO₃_{Agua destilada}
_{Equipos
1 balanza digital}

Procedimiento: Diagrama de flujo

Datos necesarios para el análisis

Práctica 3: Calor de combustión de una sustancia

Introducción

Los cambios térmicos en la combustión de un material se miden efectuando el proceso en forma adecuada en un calorímetro. El equivalente en agua (capacidad calorífica) del calorímetro se pude determinar multiplicando los diversos pesos de la vasija calorimétrica, por sus respectivos calores específicos; a éste producto se le suma el peso del agua de la vasija y la suma se multiplica por la elevación de la temperatura, lo resulta el calor desarrollado en la reacción. En ésta experiencia se determina la entalpía de combustión que es la energía necesaria para quemar cierta cantidad de una sustancia determinada.

Conceptos fundamentales

Materiales

1 Termómetro -10 a 360ºC
1 agitador
1 soporte universal
1 envase metálico pequeño sin tapa
1 envase grande con agujeros en la parte superior y con agujeros en la tapa
1 trípode
1 placa de calentamiento
1 frasco lavador
1 pipeta 25mL

Reactivos

Vela de cera

Hielo

Agua

Equipos

Balanza digital
Balanza de brazo

Procedimiento: Diagrama de flujo

Datos necesarios para el análisis

Práctica2 ¿Cómo establecer experim. el calor específico de un metal a partir de la determ. experiment. de la constante calorimétrica de un recipiente?

Introducción

De acuerdo a la primera ley de la termodinámica, que indica concretamente la conservación de la energía, ya que no hay pérdida de ésta hacia los alrededores; se puede determinar la capacidad calorífica de un sistema. La capacidad calorífica es la cantidad de Energía necesaria para producir un asenso de temperatura en un grado. De ésta se puede diferenciar de procesos que se realizan a volumen constante (C_v) y a presión constante (C_p), siendo distintas en magnitud. También es necesario considerar el calor específico, puesto que éste relaciona la energía necesaria para producir el asenso de la temperatura en un grado, por gramo de masa. Lo anterior resulta de gran importancia, puesto que se puede contrastar una propiedad intensiva (calor específico) con una propiedad extensiva (capacidad calorífica).

Los cambios térmicos en las reacciones químicas se miden efectuando el proceso en forma adecuada en un calorímetro. El equivalente en agua (capacidad calorífica) del calorímetro se pude determinar multiplicando los diversos pesos de la vasija calorimétrica, por sus respectivos calores específicos; a éste producto se le suma el peso del agua de la vasija y la suma se multiplica por la elevación de la temperatura, lo resulta el calor desarrollado en la reacción.

Conceptos fundamentales

Materiales

2 vasos de icopor con tapa

Termómetro

Beacker 200mL

1 trípode

1 malla de asbesto
1 mechero

Bloques metálicos

1 cuchara de combustión

1 probeta de 100mL

Reactivos

Agua destilada

Equipos

1 balanza digital

Procedimiento: Diagrama de flujo

Datos necesarios para el análisis

Para la determinación del Cp del calorímetro.

Para determinar el Cp del metal:

Práctica 1: Tratamiento estadístico de datos experimentales

Introducción

En la experiencia de laboratorio, para llegar a conclusiones más óptimas se requiere de sólo una respuesta cualitativa y en otros, concretamente una respuesta cuantitativa. Evidentemente, en varias situaciones una respuesta cuantitativa es mucho más valiosa que otra cualitativa. Es importante considerar que aún cuando se requiere una respuesta cualitativa, a menudo se utilizan métodos cuantitativos para obtenerla.

Una vez que se acepta que los estudios cuantitativos jugarán un papel predominante en cualquier experiencia de laboratorio, también se debe aceptar que los errores que aparezcan en tales estudios son de gran importancia. En otras palabras, resulta esencial un conocimiento de los errores experimentales para la interpretación adecuada de los resultados.

En términos estadísticos, esto conllevaría a la comparación de los resultados experimentales con un valor supuesto o de referencia. Es importante considerar que muchos análisis se basan en métodos gráficos, ya que estos proporcionan una relación matemática que colabora en suponer un resultado real.

Conceptos fundamentales

Materiales

1 soporte universal
1 picnómetro
1 pinza para bureta
1 bureta 25mL
1 pipeta 20mL aforada
1 erlenmeyer 150mL
1 malla de asbesto
1 vaso de precipitado 150mL

Reactivos