CALOR DE DISOLUCION Y VARIACION DE LA SOLUBILIDAD CON LA TEMPERATURA

Trabajo Práctico del Módulo I

Solubilidad de ácido benzoico y cálculo del calor molar de disolución

Fisicoquímica, comisión B (martes-jueves). 2do cuat. 2006

Objetivo de la experiencia

Estudiar la solubilidad del ácido benzoico como una función de la temperatura y calcular el calor molar de disolución.

Introducción teórica

La solubilidad de cualquier compuesto depende, en general, de la temperatura. Esta dependencia está relacionada con el calor de solución. Así, a partir de medidas de la solubilidad a distintas temperaturas es posible calcular el calor de solución. Para una solución ideal, la ecuación que relaciona estas variables es:

(1)

donde s es la solubilidad, T la temperatura absoluta y el calor molar de disolución:

.

De acuerdo con la ecuación (1), para obtener el de solución deberíamos determinar la derivada del logaritmo natural de s respecto de T. Esta derivada es función de la temperatura.

Para poder determinar usando datos empíricos y la relación de la ecuación (1), puede aplicarse el método incremental, en el cual la derivada se aproxima con el cociente incremental entre valores obtenidos experimentalmente, y T es la temperatura promedio del intervalo entre las determinaciones:

(2)

(3)

La diferencia de temperatura (T2-T1) debe ser pequeña, para que la aproximación sea buena.

Por otra parte, en el método integral se utiliza forma integrada de la ecuación (1):

(4)

Si el intervalo de temperaturas a la que se trabaja no es demasiado grande, la dependencia con la temperatura del no llegará a apreciarse. En estos casos, se puede considerar a como una constante y obtenemos:

(5)

Si la suposición de que es constante es válida, una gráfica de ln(s) vs 1/T nos dará una recta cuya pendiente es /R.

Técnica:

1. Se prepara una solución saturada de ácido benzoico.

2. Se coloca una parte de esta solución en un tubo de vidrio.

3. Se calienta el tubo hasta que se haya disuelto todo el sólido (prácticamente hasta ebullición). De esta manera al enfriarse se forman cristales grandes que resultan convenientes para el trabajo.

4. Se sumerge el tubo con la solución en un baño termostático cuya temperatura se ajusta alrededor de 50 C, pero que debe ser determinada con exactitud. Es conveniente que la solución de ácido benzoico esté más caliente que el agua del baño termostático porque el equilibrio se alcanza más fácilmente por enfriamiento.

5. Se agita suavemente el contenido del tubo, y se dejan transcurrir al menos 10 minutos para que se estabilice la temperatura, volviendo a agitar una vez por minuto. Es importante verificar que en todo momento durante la práctica la solución de ácido benzoico se encuentre en equilibrio con cristales sólidos de ésta sustancia.

6. Durante los 10 minutos de espera se prepara un erlenmeyer conteniendo aproximadamente de 20 a 25 ml de agua y tres gotas de solución de fenolftaleína, el cual se pesa al centigramo y se mantiene tapado.

7. Se toman aproximadamente unos 10 ml de muestra mediante una pipeta previamente calentada en estufa a una temperatura cercana a la del baño termostático (para que no cristalice ácido en la pipeta) y en cuyo extremo se ha colocado un filtro (para que no se introduzcan cristales de ácido benzoico al pipetear). El filtro consiste en un tubo de goma cuyo extremo está obturado por algodón.

8. Se remueve el tubo de goma de la pipeta, y la muestra pipeteada se deja escurrir en el erlenmeyer preparado en el paso 6.

9. Se pesa nuevamente el erlenmeyer, esta vez con el añadido de la muestra de modo que, por diferencia con la pesada anterior, puede calcularse el peso exacto de la muestra.

10. Se titula la muestra con solución de NaOH de normalidad de alrededor de 0.05 N, empleando fenolftaleína como indicador. Anotar la normalidad exacta de la solución de NaOH empleada para los cálculos.

11. Se enfría el baño termostático entre 4

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