Informe Termodicamica 3

OBJETIVOS

Definir la constante ebulloscópica de un solvente con un soluto patrón

Determinar el calor de vaporización del solvente utilizando la contante ebulloscópica obtenida experimentalmente

PROCEDIMIENTO Y DATOS EXPERIMENTALES

Para dar inició a la toma de datos, el docente indicó el manejo del equipo, se adicionaron 100 ml de agua (solvente) al balón de tres bocas, se encendió la manta de calentamiento y se abrió la llave de agua que permite el flujo del condensador. Se esperó hasta llegar a la temperatura de ebullición, luego se repitió el procedimiento para tres casos. En la figura 1 se muestra el procedimiento llevado a cabo en el laboratorio.

Figura 1. Montaje de laboratorio

Los datos experimentales obtenidos, las moles de soluto y las concentraciones de la solución se reportan en la Tabla 1.

Solución Volumen Solvente (mL) Masa Soluto (g) Temperatura Ebullición (K)

1 100 0 368.35

2 100 8.0658 369.05

3 100 16.2857 369.75

4 140 16.2857 369.35

Tabla 1. Volumen, masa y temperaturas experimentales

MODELO DE CÁLCULO

El punto de ebullición T de la solución esta expresado en función del calor de vaporización del solvente puro, de T_0 y de la fracción molar del solvente en la solución. Si la solución esta diluida en todo los solutos, entonces la concentración molal se aproxima a cero y T tiende a T_0. La constante del aumento de la temperatura de ebullición está definida por:

K_b=(∂T/∂m)_(P,m=0)=(M_ste RT_0^2)/〖ΔH〗_vap (1)

Dónde:

M_ste: Masa molar del solvente

R: Constante universal de los gases ideales.

T_0: Temperatura del solvente puro.

K_b: Constante del aumento de la temperatura de ebullición.

El aumento de la temperatura de ebullición

ΔT_b=K_b m (2)

Donde:

ΔT_b: Diferencia de la temperatura de ebullición o ascenso ebulloscópico.

m: Concentración molal de la solución.

Adicional a eso, el aumento de la temperatura de ebullición también se puede expresar como:

ΔT_b=T_sln-T_ste (3)

Y la concentración de la solución en unidades de molalidad se expresa como:

m=〖mol〗_sto/〖kg〗_ste =〖Masa〗_sto/(M_sto∙〖(V∙ρ)〗_ste )

(4)

Empleando el soluto patrón de concentración molal conocida y obteniendo el aumento del punto de ebullición del solvente en la solución con respecto al solvente puro se determina la constante ebulloscópica del solvente, el peso molecular de un soluto desconocido y el calor de vaporización del solvente puro.

CALCULOS

Calcular la molalidad de la Urea en las tres soluciones

Para calcular la molalidad de cada solución se utilizó la ecuación (4) descrita en el modelo de cálculo.

Aquí se realizó el cálculo solo para la solución 2

m=〖mol〗_sto/〖kg〗_ste =〖masa〗_sto/(M_sto∙〖(V∙ρ)〗_ste )

m= (8.0658 g)/(60.0556 g⁄mol) •(1000 g)/(1 kg•100 mL•1 g⁄mL)

m=1.343055435 mol⁄kg

En la tabla se encuentran tabulados los resultados para cada solución

Solución Molalidad (mol/kg)

2 1.343055435

3 2.711770426

4 1.936978876

Tabla 2. Molalidades calculadas para cada solución de Urea

Determinar la constante ebulloscópica para cada solución y el valor promedio de la misma

Para calcular la constante ebulloscópica de cada solución se partió de la ecuación (2) descrita en el modelo de cálculo.

Aquí se realizó el cálculo solo para la solución 2

ΔT_b=K_b m

Para calcular K_b se tiene que

K_b= (ΔT_b)/m

Aquí se tienen en cuenta las molalidades ya calculadas, y las temperaturas de ebullición tomadas en el laboratorio

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