PROPIEDADES COLIGATIVASJos R. Rodrguez O.; Miguel A. Castaeda G.; Mara Del C. Sandoval R.; Luis A. Utria R.; Erni S. Ramos; Kevin Gil; Daniel A. Beleo M.Universidad del Atlnticomarysandovalrodriguez@hotmail.com.Palabras clave: Temperatura, volumen, soluto, solvente, solucin, presin de vapor, constante ebulloscpica.

Resumen:

En el presente informe se tiene como objetivo exponer los resultados de una experimentacin desarrollada en el laboratorio de la Universidad del Atlntico en la que se determin la temperatura de ebullicin del agua y luego la de una solucin de etilenglicol para luego as hallar el aumento en el punto de ebullicin una de las propiedades coligativas de las soluciones y con ello se determin el peso molecular del soluto.

Abstract:

This report aims to present the results of an experiment developed in the laboratory of Atlntico University which determined the temperature of boiling water and then a solution of ethylene glycol and then found the increase in boiling point of the colligative properties of solutions and thereby determined the molecular weight of the solute.

INTRODUCCIN

Muchas de las propiedades de las disoluciones verdaderas se deducen del pequeo tamao de las partculas dispersas. Algunas de estas propiedades son funcin de la naturaleza del soluto (color, sabor, densidad, viscosidad, conductividad elctrica, etc.). Otras propiedades dependen del disolvente, aunque pueden ser modificadas por el soluto (tensin superficial, ndice de refraccin, viscosidad, etc.). Sin embargo, hay otras propiedades ms universales que slo dependen de la concentracin del soluto y no de la naturaleza de sus molculas. Estas son las llamadas propiedades coligativas. Las propiedades coligativas no guardan ninguna relacin con el tamao ni con cualquier otra propiedad de los solutos. Son funcin slo del nmero de partculas y son resultado del mismo fenmeno: el efecto de las partculas de soluto sobre la presin de vapor del disolvente.

Las cuatro propiedades coligativas son: descenso de la presin de vapor del disolvente elevacin ebulloscpica descenso crioscpico presin osmticaEn este caso solo observaremos de cerca la elevacin ebulloscpica que en otras palabras no es ms que el aumento en el punto de ebullicin el cual est definido como la temperatura a la cual la presin de vapor del lquido iguala a la presin atmosfrica.Cualquier disminucin en la presin de vapor (como al aadir un soluto no voltil) producir un aumento en la temperatura de ebullicin. La magnitud del ascenso ebulloscpico (Te), se obtiene al calcular la diferencia entre la temperatura de ebullicin de la disolucin y del disolvente puro: Te = TeSln TeSte La elevacin de la temperatura de ebullicin es proporcional a la fraccin molar del soluto. Este aumento en la temperatura de ebullicin (Te) es proporcional a la concentracin molal del soluto: Te = Ke mLa constante ebulloscpica (Ke) es caracterstica de cada disolvente (no depende de la naturaleza del soluto) y para el agua su valor es 0,52 C/mol/Kg. Esto significa que una disolucin molal de cualquier soluto no voltil en agua manifiesta una elevacin ebulloscpica de 0,52 C. Para determinarla se utiliza la expresin matemtica siguiente: Ke = RT2 / 1000 Hv

Donde T = Temperatura absoluta de ebullicin R = Constante universal de los gases. Hv = Calor latente de ebullicin por gramo de sustancia.

Con esta prctica se logr determinar el peso molecular de un soluto no voltil haciendo uso de una de las propiedades coligativas de las soluciones Elevacin del punto de ebullicin.

EXPERIMENTACIN

1- Se mont el equipo como lo muestra la siguiente imagen:

2- Se midi 100 ml de agua y se agregaron al baln adicionando carborundos. 3- Se calent con el mechero lentamente y se determin el punto de ebullicin del agua.4- Se desmont el equipo y se dej enfriar. 5- Se adicionaron nuevamente 100 ml de agua pero esta vez con 22.5 ml de Etilenglicol al baln. Se calent nuevamente el baln y se anot la nueva temperatura de ebullicin, cuando esta permaneci invariable. 6- Se desarm el equipo y se dej enfriar.

RESULTADOS

Los resultados obtenidos en la prctica de laboratorio es decir los puntos de ebullicin del solvente puro y el de la solucin se presentan en la siguiente tabla:

Punto de ebullicinvolumen

Solvente puro (H2O)100,5C100 ml

Solucin de C2H4(OH)2 en H2O102,5C122,5 ml

CALCULOS.

1- Determine la molalidad de la solucin.

Te = TeSln TeSteTe = 102,5C 100,5CTe = 2CTe = Ke mm= Te Ke

m= 2C 0,52C.m (para el agua est siempre ser su constante ebulloscpica)

m= 3.8 m

2- Calcule el peso molecular del soluto a partir de los datos del punto de ebullicin.

Te = Ke mTe = Ke x moles Sto. Kg Ste.

Wsto. PMTe = Ke x Kg Ste.Despejando PM nos queda quePM = Ke x WSto. Te . Kg Ste.Tenemos que Ke para el agua es 0.52C/mTe = 2CKg Ste. = 100ml de agua pero como su densidad es de 1g/ml esto es equivalente a 100g que en kg es igual a 0,1 KgWSto lo hallamos de la siguiente formaSabiendo que la densidad del etilenglicol es de 1,115g/ml y tenemos un volumen de 22,5 ml entoncesWSto= DxVWSto= 1,115g/ml X 22,5mlWSto= 25,08 gReemplazando todos los datos en la formulaPM = 0,52C/m x 25,08g 2C X 0,1 Kg

PM=65,2 g

3- Comparar el valor obtenido experimentalmente con el valor real y determine el % de error.

V terico = 65,2 gVexperimental= 62,07 g

%error= IV terico Vexperimentall X 100%V terico

%error= I62,07g-65,2gI X100% 62,07g

%error= 3,13X 100% 62,07g

%error= 0,0504 x 100%

%error= 5,04 %

Se puede concluir que hubo un resultado del 94,96% satisfactorio.

4- Demuestre que

Donde es la constante ebulloscpica y m es la molalidad

La constante ebulloscopia

Donde,

T= Temperatura absoluta de ebullicin, (K)R= constante universal de los gases en caloras, (cal/K*mol) Calor latente de ebullicin en gramos de sustancia, (cal/Kg*K)Entonces,

Cancelando las caloras, los grados kelvin y aplicando la ley de los extremos nos queda:

Y

Tenemos que por unidades

*

DISCUSIONESCuando se trabaja con soluciones acuosas con sus distintas concentraciones y caractersticas, se puede apreciar como la naturaleza de los solventes en los cuales se est trabajando la solucin se ven alteradas ante la adicin de alguna sustancia. A estos cambios en el comportamiento de las Soluciones se les conoce como Propiedades de las soluciones, y dependen de distintos factores como lo son las caractersticas propias tanto del soluto como del solvente, y de la concentracin o cantidad de soluto con el cual se trabaje en la solucin, a este tipo de propiedades se le denominan coligativas, puesto que como tal dependen de la cantidad de soluto que sea agregado al solvente.Ahora, las propiedades coligativas son cuatro, En primer lugar, encontramos el descenso de la presin de vapor, propiedad que influye mucho en la segunda propiedad que es El aumento del punto de ebullicin, tambin se encuentra el descenso del punto de congelacin o punto crioscpico y por ltimo la alteracin de la presin osmtica. En el desarrollo de esta prctica de laboratorio, se ha trabajado la propiedad relacionada con el aumento de la temperatura de ebullicin. Al desarrollar determinar experimentalmente el valor de la masa molecular del soluto etilenglicol, la respuesta arrojada por los calclos desarrollados por el grupo de laboratorio arrojaron una masa molecular de 65.2g, que comparado con la masa molecular terica del compuesto, presenta una variacin de 3.13g, puesto que el peso teorico del etilenglicol es de 62.07g, apreciamos un margen de error de 5,04 % el cual es causado por diversos factores a los cuales se encuentran expuestas este tipo de experiencias de laboratorio, como lo son errores en la calibracin de instrumentos de laboratorio algo comn en las balanzas granatarias utilizadas en los laboratorios de la universidad, tambin lo son instrumentos como el termmetro implementado para determinar la temperatura a la cual se estaba desarrollando el calentamiento de la solucin, el cual tena un margen de error de 0.5C. Sin embargo se trabajaron con valores muy aproximados, lo que arrojo porcentaje de satisfaccin del 94,96%. Tambin es correcto el afirmar que se utiliz un mtodo para intentar realizar una ms exacta experimentacin al agregar al calentamiento de la solucin Carborundos, que no son ms que pequeos cristales de vidrio que se agregan al baln de calentamiento para evitar reacciones violentas producto del burbujeo del solvente puro (Agua) y de la solucin con Etilenglicol.Es necesario dar a conocer que a la hora de determinar no solo masas moleculares de un soluto a partir de una solucin sino otros tipos de aplicaciones de la propia qumica analtica es ms exacto trabajar con otra propiedad de las soluciones, es la disminucin del punto de congelacin. La razn por la cual se afirma esto se encuentra en las entalpias de Fusin y de vaporizacin de cada sustancia, puesto que para un mismo solvente se tiene una contante crioscpica mayor que la Ebulloscpica. Esto se debe a que la entalpia o energa requerida para vaporizar una cantidad de una sustancia, siempre ser mayor a la requerida para fusionarla. Ahora cuando se determinan los valores de las constantes para cada sustancia estas se ubican en el denominador por ende se obtienen valores de constantes menores para entalpias mayores. Es as entonces como una magnitud mayor por parte del descenso crioscpico lo hace la mejor opcin a la hora de hallar determinantes analticos de una Solucin. Las propiedades coligativas de las soluciones tienen un sinfn de utilidades prcticas tanto en la cotidianidad como a nivel industrial y cientfico. En el campo de la qumica son estas las que ayudan a determinar el valor de las masas moleculares de sustancias, una de los mtodos empleados es la espectrometra de masas, que consiste en determinar a partir del espectro electromagntico de partculas vaporizadas de un compuesto, la composicin qumica de este, puesto que cada elemento deja un espectro visible totalmente distinto los unos de los otros. Esta espectrometra es mtodo muy exacto aunque igual de costoso debido a los requerimientos tecnolgicos que se deben tener para su ejecucin. Tambin se utilizan las propiedades coligativas de las sustancias para realizar clculos no tan precisos pero s bastante acertados en cuanto la determinacin de este tipo de masas, la presin osmtica arroja los valores ms exactos para este procedimiento. La variacin de los puntos de ebullicin y de fusin de las soluciones es muy aplicada al campo de la refrigeracin en cuanto a motores y dems sistemas que requieren un enfriamiento constante a causa de las altas temperaturas con las que trabajan. Por ejemplo para regiones en las cuales las temperaturas por debajo de los 0C el sistema de refrigeracin a base de agua no es suficiente, es necesario agregar una sustancia al agua para bajar an ms su punto de fusin, y un buen elemento es el soluto que fue empleado en esta prctica de laboratorio, el etilen-glicol, que es un muy utilizado anticongelante. Anlogamente cuando la maquina requiere sistemas de enfriamiento que superen los 100C se sigue el mismo procedimiento, buscando que la presin de vapor de la solucin disminuya, y con ella, aumente el punto de ebullicin.Tambin el uso de sales para disminuir el punto de congelacin del agua, en lugares donde la nieve y el hielo generan accidentes es muy til puesto que con esto se reduce considerablemente las tasas de accidentalidad; de igual forma la utilizacin de las sales en la industria alimenticia es muy comn a la hora del almacenamiento hipotrmico de los alimentos, puesto que las sales sobre los alimentos generan una solucin saturada alrededor de microorganismos y bacterias que proliferan junto a estos, y debido a la membrana semipermeable con la que estos cuentan (clulas animales, vegetales, hongos microscpicos, y organismos procariticos y eucariticos) la interaccin osmtica hace que estos pierdan agua y mueran.Volviendo a la prctica de laboratorio y aplicando las propiedades coligativas de las soluciones podramos concluir que si se agregara una mayor cantidad de soluto al solvente lgicamente su punto de ebullicin aumentara an ms por lo que el T es directamente proporcional a la cantidad de soluto, es decir mayor cantidad de soluto generara un punto de ebullicin ms elevado y por ende el T aumentara.Con esta prctica se logr determinar el peso molecular del etilenglicol haciendo uso de una de las propiedades coligativas de las soluciones Elevacin del punto de ebullicin, conociendo otros datos como la densidad del etilenglicol, y dems conceptos aprendidos en clase.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS(1) Propiedades coligativashttp://www.ehu.es/biomoleculas/agua/coligativas.htm (2) Elevacin ebulloscpicahttp://www.ehu.es/biomoleculas/agua/coligativas.htm#ee(3) Constante ebulloscpica (Libro online)http://books.google.com.co/books?id=qx7Tw_7XxM4C&pg=PA289&lpg=PA289&dq=Ke+%3D+RT2+/+1000+%EF%81%84Hv&source=bl&ots=TRRjsV7olg&sig=XPRZKlGl8_JJDQEucwRgoTIF4Ms&hl=es&ei=pHlhTrCMCdK1tgfp060T&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CBcQ6AEwAA#v=onepage&q&f=false (4) Determinacin del peso molecular por medio de las propiedades coligativashttp://books.google.com.co/books?id=FjkH2LJtHaoC&pg=PA226&lpg=PA226&dq=usos+de+las+propiedades+coligativas&source=bl&ots=g7oWXn2PLS&sig=7gTP0mnHph3w9B7OdJmpwpbTP6E&hl=es&ei=MaNjTretFc2ltwf_ysWbCg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=10&ved=0CHsQ6AEwCQ#v=onepage&q&f=false(5) Usos de las propiedades coligativashttp://es.wikipedia.org/wiki/Descenso_criosc%C3%B3pico