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FISICOQUIMICA
PRCTICO DE LABORATORIO N 1
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DETERMINACIN DE VOLUMENES MOLARES PARCIALES
Objeto de la experiencia
Determinacin de volmenes molares parciales en una solucin
formada por etanol y
agua destilada por medicin de densidad.
Principios tericos
Toda propiedad extensiva de una solucin ser:
_ _ _ _
x = n1 X1 + n2 X2 + n3 X3 +.... ni Xi
_
donde Xi es la propiedad molar parcial del constituyente i.
Dicha propiedad representa la contribucin por mol del componente
i a la propiedad total
x del sistema y se define as:
_ X
Xi =
ni T,P,nj ni
_
As por ejemplo el volumen molar parcial Vi indica el aumento que
experimenta el
volumen del sistema cuando se adiciona a P y T constantes un mol
de i a una cantidad
tan grande de aquel que no se produce cambio apreciable en la
concentracin.
_
Vi vara con la concentracin ya que es una propiedad
intensiva.
Si la solucin formada fuera una solucin ideal V sera igual al
volumen Vi de la
sustancia pura ya que no existe variacin de volumen cuando se
forma una solucin
ideal.
Para determinar volmenes molares parciales en soluciones
binarias se puede utilizar el
mtodo que a continuacin describimos.
Consideremos una mezcla binaria con un total de 1 mol de ambos
componentes cuyas
fracciones molares son x1 y x2 .
x1 + x2 = 1
dx1 + dx2 = 0
Pero como:
_ _
V = V1 x1 + V2 x2 _ _
dV = V1 dx1 + V2 dx2
_ _
dV = ( V2 - V1 ) dx2
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Si representamos los volmenes de solucin de distinta composicin
en funcin de las
fracciones molares las ordenadas en el origen BD y AC son
iguales a
_ _
V2 y V1 para un sistema de composicin xi
La pendiente de la recta CD es
dV _ _
= (V2 - V1)
dx
Ahora bien:
__
BD = V + x1 (dV/dx2) =
_ _ _ _
= x1 V1 + x2 V2 + x1 (V2 -V1)
_ _
= V2 (x2 + x1 ) = V2
De la misma manera:
__ _ _ _ _
AC = V - x2 (dV/ dx2) = x1 V1 + x2 V2 - x2 (V2 -V1) =
_ _
V1 (x2 + x1) = V1
Asimismo las interacciones sobre los ejes de ordenadas de las
tangentes a la curva que
resulta de representar la inversa de las densidades frente al
porcentaje en peso dan los volmenes especficos parciales;
multiplicados estos ltimos por la masa molecular se
obtienen los volmenes molares parciales.
Materiales
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Picnmetro
Termostato
Balanza analtica
Reactivos
Etanol
Agua destilada
Procedimiento
Preparar una serie de soluciones acuosas de etanol con : 100,
95, 90, 85, 80, 75, 70, 65 ,
60 , 55, 50 , 45 , 40 , 35 , 30 , 25 , 20 , 15 , 10 y 5 % en
peso de etanol.
Introducirlas en el termostato a 25 C durante 30 minutos.
Pesar el picnmetro seco, llenarlo con agua y sumergirlo en el
bao durante media hora al
cabo de cuyo tiempo se vuelve a pesar despus de haberlo secado
bien exteriormente.
Repetir esta operacin con la solucin.
En el clculo la densidad de la solucin se debe corregir teniendo
en cuenta el empuje del
aire de la siguiente manera:
wv = w + (wv / D) . d wv (1- d/D ) = w
wv = w + (wv /D). d wv = w + d . w
D (1 - d/D )
= w/w . D = w + d.w/ D(1-d/D) / ( w/ (1-d/D)) D
= w/w . ( 1- d/D) + d/D D
= w/w . (D - d)+d = w/w . D - d (w - w)/w
Donde:
wv = peso del agua en el vaco.
wv = peso de la solucin en el vaco.
w = peso aparente de la solucin.
w = peso aparente del agua.
d = densidad media del aire (0,001184 a 750 mmHg y
25 C y 0,001199 a 770 mmHg y 25 C)
D = densidad del agua a 25 C (0,9971 g/ml)
Repetir con todas las soluciones este mtodo experimental.
Resultados
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% en peso w2 Densidad (g/ml) % en peso w2 densidad (g/ml)
0 0.9971 50
5 55
10 60
15 65
20 70
25 75
30 80
35 85
40 90
45 95
50 100
En la tabla siguiente se consignan los valores de 1/ y w2 que se
utilizan en la representacin de la curva.
w2 1/ w2 1/
0 50
5 55
10 60
15 65
20 70
25 75
30 80
35 85
40 90
45 95
50 100
Calcular los valores molares parciales de agua y etanol cuando
la composicin del sistema
corresponda a un 50 % en peso de etanol.
Peso molecular del etanol: 46,048.
