Informe de laboratorio N°3 Laboratorio de Fisicoquímica 2 QU428-C Volúmenes molares parciales

Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Química y Textil Departamento Académico de Ingeniería Química[pic 1]

Informe de laboratorio N°3 Laboratorio de Fisicoquímica 2 QU428-C Volúmenes molares parciales

Integrantes:

• Loro Chafloque, Josue Jesus        20202145D
• Luyo Zelaya, Alisson Nicole        20202183C
• Ramirez Solis, Maryorith Karen        20200408H
• Ramos Huasco Gabriel Christian        20200347I
• Trujillo Amao, Nayeli Andrea        20200474K

Profesor responsable:

• Villon Ulloa, Angel Eduardo

Lima - Perú

Índice

1. Objetivos        3
2. Fundamento teórico        3
3. Datos        6
4. Cálculos        7
5. Discusión de resultados        13
6. Conclusiones        14
7. Referencias bibliográficas        14

1. Objetivos

• Calcular la densidad de cada una de las mezclas, utilizando un picnómetro previamente calibrado con agua destilada.
• Elaborar la gráfica de volumen molar total de la mezcla con respecto a la fracción molar del componente 2 (etanol).
• Determinar el volumen molar parcial de los componentes mediante el método de las ordenadas al origen de las tangentes.

1. Fundamento teórico Propiedades molares parciales

El volumen real de una mezcla de 2 componentes no es hallado al sumar el volumen de cada sustancia, sino se puede utilizar la siguiente fórmula:[pic 2][pic 3]

𝑉        = 𝑛 𝑉 + 𝑛 𝑉

𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛        1   1        2 2

[pic 4]

𝑉 : volumen molar parcial del componente 1

1

[pic 5]

𝑉 : volumen molar parcial del componente 2

2

Como se ve el volumen no es una propiedad aditiva para las mezclas reales, por ello se utiliza el volumen molar parcial para calcular el volumen de la solución. La aditividad de volúmenes no se cumple en situaciones reales pues se toma en consideración las interacciones intermoleculares (fuerzas intermoleculares) entre los componentes. Un ejemplo de esto puede ser la formación de Puentes de Hidrógeno entre el agua y el etanol.

La definición de la propiedad molar parcial es:

[pic 6]

𝑋        =

𝑖

𝑛

𝑖        𝑃,𝑇,𝑛[pic 7][pic 8]

𝑗

𝑖 ≠ 𝑗

Es el cambio que se produce en una propiedad X de la solución al variar el número de moles de la sustancia i en la solución (Bañuelos et al., 2013) manteniendo todas las otras propiedades constantes (P,T, etc.). Representa la contribución de uno de los componentes (i) a la propiedad total.

Método de cálculo de las propiedades molares parciales

Método de las ordenadas en el origen (tangente)

Para el volumen parcial molar :

Este es un método más exacto para obtener los volúmenes molares parciales. Sea

𝑛 = 𝑛

+ 𝑛

el número total de moles de la disolución. La gráfica de ∆

 𝑉 vs. la

𝐴        𝐵

𝑚𝑒𝑧  𝑛

fracción molar 𝑥 de B. Para determinar la propiedad parcial molar de un punto

𝐵

correspondiente a 𝑥 ' , se traza una recta tangente a la curva en dicho punto, donde el

𝐵

punto que intercepta al eje ∆

 𝑉   da

[pic 9]

• y con la línea vertical

𝑥 =1 da

𝑚𝑒𝑧 𝑛        𝑉[pic 10]

*

[pic 11]

− 𝑉

𝑚,𝐴        𝐵

*        *

𝑉 − 𝑉

, donde los volúmenes molares de los componentes puros (𝑉

y 𝑉

) son

𝐵        𝑚,𝐵

𝑚,𝐴

𝑚,𝐵

[pic 12]        [pic 13]

conocidos y así calcular a continuación los volúmenes molares de 𝑉 y 𝑉   para dicha

𝐴        𝐵

composición 𝑥 ' .

𝐵

[pic 14]

Figura 1. Método preciso para determinar volúmenes molares parciales en una disolución de dos componentes. (Levine,2014)

Dibujando las rectas tangentes a las diferentes composiciones de la disolución en la figura 2 y utilizando sus ordenadas para calcular los volúmenes molares parciales en esas condiciones.[pic 15]

Figura 2. Disoluciones agua-etanol a 20°C y 1atm; la recta tangente se utiliza para calcular los volúmenes molares parciales cuando la fracción molar de etanol es 0,5. (Levine,2014)

[pic 16]

Se obtienen los resultados que se muestran en la figura 3, donde 𝑉 es el volumen

𝐸

[pic 17][pic 18]

molar del etanol y 𝑉 es el volumen molar del agua. Nótese que cuando 𝑉   disminuye

𝐴        𝐸

[pic 19]

𝑉 aumenta y viceversa.

𝐴

[pic 20]

Figura 3. Volúmenes molares parciales en disoluciones agua-etanol a 20°C y 1 atm. (Levine, 2014)

¿Por qué se pueden obtener los volúmenes parciales con este método? Conocemos:

⊽ = 𝑛 ⊽ + 𝑛 ⊽

𝑇        1        1        2        2

Al derivar la ecuación obtenemos lo siguiente:

...