La Fisicoqumica estudia los principios fsicos en que est n fundadas las propiedades qumicas de las sustancias

UNIVERSIDAD AUTNOMA DEL ESTADO DE MXICO

FACULTAD DE QUMICA

LABORATORIO DE TERMODINMICA

2 SEMESTRE: QFB

ELABORARON:

M. en S.H.O. ESTHER GMORA TORRES M EN C.A. CARLOS MEJA MARTNEZ

APROBADO

rea de docencia de FISICOQUMICA

Septiembre de 2014

CONTENIDO

I. PRESENTACIN3

II. INTRODUCCIN5

III. OBJETIVOS GENERALES 8

IV. DISEO DE EXPERIMENTOS9

V. ORGANIZACIN DE EXPERIMENTOS 11

VI. BIBLIOGRAFA63

I PRESENTACIN

En la Facultad de Qumica en el ao de 2003 se llev a cabo la reestructuracin de los programas educativos de las licenciaturas de: Qumico farmacutico Biolgico; con base en el modelo de aprendizaje constructivista y por competencias; para esta unidad de aprendizaje, las prcticas de laboratorio se acoplan a los cursos de las asignaturas y se otorga un porcentaje en la calificacin final de los cursos.

El modelo de aprendizaje por competencias se basa en la concepcin constructivista del aprendizaje, en donde el estudiante deja de concebirse como el sujeto que recibe pasivamente la informacin, para convertirse en un individuo que selecciona, asimila, procesa, interpreta y construye significados. Dado que el modelo de aprendizaje de los programas educativos (2005) considera que las experiencias y contenidos de aprendizaje debern ser significativos, se planearon las estrategias para llevar a cabo el diseo de las prcticas de los laboratorios destinadas a la enseanza de la termodinmica bajo el modelo de aprendizaje constructivista y por competencias. Para el diseo de las prcticas del laboratorio se propone a la metodologa de la investigacin como sustento, convirtiendo a la prctica en un proyecto de investigacin mediante la aplicacin del mtodo cientfico, del que no se abunda.

Por otro lado el aprendizaje por descubrimiento, es el aprendizaje que se centra en experimentar. En otras palabras, los conceptos son introducidos en la fase experimental y se amplan concluida la prctica. En el caso de la qumica experimental se introducen los conceptos en el laboratorio y despus se amplan. De esta forma los alumnos aprenden tanto los conceptos como el proceso cientfico por el cual se obtienen. Es un aprendizaje dinmico donde los alumnos crean su propio conocimiento, lo descubren y lo comparten con el instructor; la interaccin entre el instructor y los estudiantes promueve un espritu de cooperacin. El instructor cambia su rol tradicional y sirve de gua para asistir en el proceso en que los estudiantes descubren los conceptos por ellos mismos, paso a paso, utilizando el mtodo cientfico y comprendindolo.

II. INTRODUCCIN

La Termodinmica estudia los principios fsicos en que estn fundadas las propiedades qumicas de las sustancias. Para aprender Termodinmica, el estudiante se debe familiarizar con las bases experimentales de los principios tericos. En la mayora de los casos, la capacidad para aplicar de una manera eficaz los principios, requiere un conocimiento ntimo de los mtodos y artes prcticas que reciben el nombre de "Tcnica Experimental".Por esta razn, los cursos de Termodinmica deben ir acompaados por un programa de trabajo en el laboratorio. El trabajo experimental no slo debe demostrar los principios establecidos; sino adems desarrollar aptitudes de investigacin, proveyendo experiencia con la base de mediciones que conducen a resultados nuevos e importantes.Aunque en la investigacin, las mediciones de alta precisin requieren de un refinamiento de los mtodos que se describen en los protocolos adjuntos y con frecuencia tambin un equipo ms elaborado, los experimentos han sido diseados de tal modo que es posible obtener resultados significativos de precisin razonable.Su propsito es dar un entendimiento claro de la planeacin de procedimientos experimentales y del significado de los resultados finales. Sin embargo, la capacidad para la investigacin no se aprende con la simple realizacin de los experimentos descritos. Debe adquirirse mediante la acumulacin de considerable experiencia, en la aplicacin de procedimientos y en el diseo y mejora de los mismos; aplicando imaginacin.Los experimentos descritos, han sido desarrollados pensando que colaborarn en cada uno de ellos tres o cuatro estudiantes. El trabajo en equipo es ventajoso puesto que da oportunidades de valiosa discusin de las prcticas de laboratorio entre los estudiantes. La finalidad del laboratorio es afianzar los conocimientos adquiridos en la teora.Antes de que el alumno llegue al laboratorio para efectuar un experimento, es esencial que lo estudie con especial atencin, puesto que la ejecucin exacta requiere una clara comprensin del protocolo que lo precede.Los equipos formados deben entregar su plan de trabajo de la prctica a realizar (ste debe realizarse una vez entendida el procedimiento de la prctica), as como el reporte de la prctica realizada en la sesin anterior de laboratorio. A continuacin se mencionan y describen los apartados que contiene cada uno de los elementos citados:PLAN DE TRABAJOObjetivo. Para formularlo debe comprenderse primero el citado en el protocoloPlanteamiento de hiptesis. Es la elaboracin de una suposicin que se contrastara durante la realizacin de la prctica y del reporte mismo.Propiedades fsicas y qumicas y toxicolgicas de especies qumicas. Tiene la finalidad que se conozca la especie qumica a usar en la prctica o inclusive el valor de la variable a obtener en la prctica. Por ejemplo Cp, H, etc.Toxicologa y tratamiento. Tienen el fin de que el alumno sepa que primeros auxilios deben darse a un compaero afectado por la especie qumica y mejor an como prevenirlo.Diagrama de bloques de la operatoria. Se recomienda que sta sea lo mas resumido posible y que en cada bloque se cite una operacin de laboratorio, como filtrar, vaciar, etc.Bibliografa. Con el fin de homologar la presentacin de la misma empleada para realizar el plan, se propone al menos la siguiente (apellido e iniciales del autor, TITULO, Editorial. Pas, ao, (Pginas consultadas)

REPORTEFundamento terico. En este apartado se menciona el principio evaluada en la prctica con una extensin no mayor a dos hojas.Datos experimentales. Se presentan en forma clara los datos obtenidos durante el desarrollo de la prctica.Clculos y/o grficas. Se plasman las operaciones y grficas que sustenten el principio usado en la prctica. Cabe hacer notar que las grficas deben tener su correspondiente escala, dimensiones y unidades.Comprobacin de la hiptesis. Aqu se fundamenta el entendimiento de la prctica, ya que se evaluar la correspondencia de la hiptesis con los resultados experimentales de la bibliografa.Cuestionario: Aqu se evala la capacidad de los alumnos para responder a cuestionamientos relativos al desarrollo de la prctica, sustentndose en los resultados obtenidos en la prctica y los que indica la teora.Bibliografa. Igual que en el apartado del plan de trabajo.

III OBJETIVOS GENERALES

Al concluir las prcticas contenidas en este curso, el alumno ser capaz de:1. Observar conductas sobre medidas de seguridad, higiene y ecolgicas en el laboratorio2. Predecir el comportamiento de las sustancias que intervienen en los experimentos en funcin de temperaturas, presin, volumen y concentraciones3. Comprender los estados que se alcanzan cuando existen los diferentes tipos de equilibrio qumico.4.- Identificar el tipo de diagramas de acuerdo a los estudios de agregacin de la materia presente.5.- Analizar los resultados obtenidos de causa efecto y saber si se lleg al objetivo experimental a resolver.

IV. DISEO DE EXPERIMENTOS

Los experimentos han sido diseados con los siguientes apartados:Propsito. Cita en forma sucinta lo que se pretende que el alumno entienda al terminar el experimento.Fundamento terico: incluye una breve introduccin, extrada de la bibliografa, que ampla el estudio del tema a abordar en el experimento.Material, equipo y reactivos: a su vez dividido en por equipo de trabajo y laboratorio de termodinmica, en el primero va lo que deben llevar lo alumnos integrantes del equipo, mientras que en el segundo el material que se les proporcionar por parte de la tcnica del laboratorio, la solucin a emplear (previamente preparada y/o valorada) y algn material poco comn (por ejemplo pinza Mhor).Duracin de la prctica: cita cuando tardar un alumno promedio en rTerminar la prctica.Procedimiento: cita la operatoria que deben seguir los alumnos. En algunos experimentos se citan precauciones que deben seguirse para evitar accidentes.Resultados: Aqu se menciona lo que deben lograr los alumnos, los clculos previos y/o la forma de calcular el dato termodinmico a obtener.Clculos e interpretacin: incluye aquellas actividades que permitirn comprobar los resultados, demostrar el principio de la teora. Adems se mencionan las actividades de sntesis que permitirn integrar los conocimientos por parte de los alumnos integrantes del equipo, la forma de contrastar los resultados obtenidos contra la teora y en su caso obtener el rendimiento o error del valor obtenido respecto a al teora.Cuestionario: recopila cuestionamientos que permiten comprobar y ejercitar lo visto durante el desarrollo del experimento.Manejo de residuos: Se menciona donde deben colocarse los residuos generados durante la prctica.Los experimentos estn acomodados para que los experimentos de la primera parte sean del rea de la termodinmica mientras que los de la segunda parte sean del rea de equilibrios. Cabe hacer notar el primer experimento es atpico, ya que durante esa sesin se ve lo relativo a la formacin de equipos, como se harn los planes de trabajo y su respectivo reporte.

V. ORGANIZACIN DE LOS EXPERIMENTOS

PRACTICANOMBREPAGINA

1DESCRIPCIN, ORGANIZACIN Y SEGURIDAD DEL LABORATORIO DE PRINCIPIOS TERMODINMICOS. 20

2LEY DE BOYLE-MARIOTTE22

3ESTADO TERMODINAMCO29

4PRESIONES PARCIALES32

5CAPACIDAD CALORFICA A PRESIN CONSTANTE EN LQUIDOS36

6ENTALPA DE NEUTRALIZACIN39

7CALOR LATENTE DE FUSIN DEL HIELO43

8PRESIN DE VAPOR Y ENTALPIA DE VAPORIZACIN DEL AGUA47

9PROPIEDADES COLIGATIVAS52

10DIAGRAMA DE MISCIBILIDAD PARA EL SISTEMA FENOL-AGUA.56

11EQUILIBRIO LQUIDO LQUIDO59

MEDIDAS DE SEGURIDAD

El laboratorio es un lugar altamente peligroso ya que en el se manipulan lquidos inflamables, material de vidrio frgil y productos qumicos corrosivos. La mayora de los accidentes de laboratorio se deben primordialmente a la falta de prevencin, mala manipulacin y negligencia en seguir las normas de seguridad. La seguridad pretender bsicamente que la actitud de trabajo de estudiantes cambie previo conocimiento de como evitar y saber actuar en casos de accidentes, para este fin se citan lagunas medidas de seguridad1. Es obligatorio el uso de bata y lentes de seguridad o googles, para evitar proyecciones como proteccin de los ojos2. Localizar la ubicacin de extintores, botiqun y lavadero ms prximo a la zona de trabajo y a las ubicaciones de las salidas del laboratorio.3. No es permitido llevar visitas al laboratorio o andar de mesa en mesa de trabajo.4. No probar las sustancias utilizadas en el laboratorio. Esta estrictamente prohibido fumar e ingerir alimentos o bebidas dentro del laboratorio.5. Para cada experimento a realizar deber informarse de las medidas de seguridad, sobre el manejo y toxicidad de los reactivos, as como las recomendaciones especficas para su realizacin. 6. Al pesar o medir reactivos evite tirarlos o derramarlos en el sitio donde se encuentran, en caso de hacerlo, limpiar inmediatamente el lugar.7. No deber regresar a los envases originales los remanentes de los reactivos no utilizados, as como deber tener precaucin de utilizar pipetas o esptulas limpias y secas para manejarlos.8. No oler las sustancias; cuando se quiera oler atraer los vapores indirectamente hacia la nariz, haciendo hueco con la mano.9. El laboratorio debe de estar bien ventilado y cuando se realicen experimentos que produzcan humos o vapores txicos trabajar en la campana y usar trampas que ELIMINEN esos vapores.10. Cuando se transfiera un lquido con pipeta, deber utilizarse perilla de hule o perilla de seguridad. NUNCA SUCCIONAR CON LA BOCA.11. Evitar el uso de flamas abiertas cuando se tengan sustancias inflamables en el laboratorio.12. Siempre que se utilicen lcalis como Hidrxido de Sodio o Potasio, lubricar las juntas esmeriladas del material.13. El cido sulfrico se debe diluir siempre agregando el cido al agua y no a la inversa. (no dar de beber al cido) 14. Tener cuidado cuando se efecta una reaccin qumica en un tubo de ensaye que la boca no este dirigida hacia un compaero o hacia si mismo, ya que puede haber proyeccin.15. Al encender el mechero Bunsen, asegurarse de que no haya disolventes inflamables prximos y primero encender el cerillo, segundo abrir la llave del gas, inmediatamente acercar el cerillo a la boca del mechero, pero este debe de estar en forma inclinada y tan pronto termine de usarlo se debe apagar.16. Si se desprenden gases en un experimento, utilizarlo bajo la campana de extraccin.17. No tir los residuos en la tarja.18. Los residuos de cada prctica deben disponerse en recipientes etiquetados para desactivarlos posteriormente.19. Mantener el rea de trabajo perfectamente limpia.20. Lavar las manos peridicamente, especialmente antes de ingerir alimento. 21. Al cortar con las manos un tubo de vidrio (previamente marcado con lnea o un cortador de vidrio) debern protegerse stas con un trapo. Posteriormente se le "mataran los filos, ya sea con una lima o fuego de un mechero.22. Para evitar que una lnea de corriente elctrica se sobre cargue y pueda quemarse, evitar que un contacto tenga varias toma-corrientes.23. En caso de un incendio que no se pueda controlar rpidamente, sonar la alarma y quitar la corriente elctrica.24. Las manos, la ropa, los pisos y mesas de trabajo debern estar secos cuando se requiere el empleo de material elctrico.25. Verificar con el Profesor o con el instructivo del aparato (fuente de corriente elctrica), el voltaje al que trabaja el equipo elctrico. (110 220), para no daarlo.26. Cuando se trabaja con MERCURIO se debe evitar:a) Jugar con l y menos an manejarlo directamente con las manos.b) Platear objetos (amalgamar), porque se desperdicia.c) Derramarlo sobre la mesa de trabajo.27. Los extintores son de suma importancia en un laboratorio por lo tanto se dan a conocer las partes principales de este, su aplicacin para cada tipo de incendio y su vigencia o caducidad.

3

4DISPOSITIVO EXTINTOR

PARTES DEL EXTINTOR2

5

1

6

1. Cuerpo del extintor.2. Dispositivo de accionamiento (placa de apertura).3. Dispositivo de seguridad (seguro contra accionamiento accidental).4. Dispositivo de aplicacin (manguera, tubos, toberas).5. Detector del estado en que se encuentra el equipo (manmetros).6. Medio de extincin (agua, CO2, polvo qumico etc.).Para tener una idea rpida del tipo de extintor que deber usarse para los diferentes tipos de fuego, es conveniente aprender el cuadro siguiente:Clases de FuegosTipos de CombustiblesModo de ExtincinAgente de Extincin

ASlidos que Dejan Residuos Carbnicos EnfriamientoAgua Espuma, Polvo ABC

BLquidos y GasesSofocamientoEspuma Polvos Normal Qumicos Prpura k ABC Liquido Vaporizante CO2

CEquipos ElctricosSofocamientoCO2 Polvos Normal Qumicos ABC

DMetales CombustiblesSofocamientoPolvo Especial para Incendio Clase D

REACCIONANDO FRENTE A LOS ACCIDENTESPRIMEROS AUXILIOSCualquier accidente serio que involucre envenenamiento o dao corporal deber ser tratado con un mdico competente, pero para minimizar los efectos de tales accidentes todos los estudiantes y profesores debern estar familiarizados con los procedimientos bsicos de primeros auxilios. Si por desgracia ocurre un accidente que requiera tomar acciones rpidas para prevenir daos permanentes (lavados de que maduras qumicas con aguas, etc.), se deber informar al profesor de inmediato y seguir la accin apropiada segn se describe a continuacin.QUEMADURAS CON REACTIVOS QUMICOS: El rea afectada deber ser enjuagada de inmediato con agua, usando una ducha de seguridad s el rea lesionada es extensa. O una llave de agua si el rea es pequea. La rapidez del lavado es el factor ms importante para reducir la extensin de la lesin. El agua deber fluir continuamente por un mnimo de 20 minutos y el rea afectada se deber cubrir con gasas esterilizadas o pao limpio. La quemadura deber ser examinada por un medico a menos que la piel solo presente un ligero enrojecimiento y sea una rea pequea. El uso de soluciones neutralizantes, ungentos y grasas no se recomiendan en casos como estos a menos que se indique especficamente. En estos casos el lavado con agua siempre ser primero antes del uso de cualquier agente.Los laboratorios deben de estar provistos de un botiqun para poder suministrar los primeros auxilios en caso de accidente, posteriormente llevarse al medico.1. En caso de accidentes (por pequeo que sea), debe comunicarse de inmediato al asesor responsable del laboratorio.2. Quemaduras en la piel por: a) cidos.- Poner la parte afectada mnimo 10 min. bajo el chorro de agua fra, neutralizar con disolucin saturada de NaHCO3 para quemaduras ms serias colocar una pasta de NaHCO3 directamente en la parte afectada 15 minutos, retirar la pasta con agua y cubrir con jalea de acriflavina, para desinfectar.b) Base.- Poner la parte afectada mnimo 10 min. bajo el chorro de agua fra, neutralizar con solucin diluida de cido brico, o cido actico al 1% finalmente lavar con agua y cubrir con jalea de acriflavina, para desinfectar.c) Objetos calientes o fuego.- Dependiendo del grado de la quemadura, si es leve se trata con disolucin acuosa o alcohlica muy diluida de cido pcrico posteriormente con alguna crema para quemaduras.d) Salpicaduras en los ojos.- Estos deben lavarse inmediatamente con abundante agua (pizeta o lavaojos) manteniendo el ojo abierto, durante 10 min., una gota de aceite de ricino para produccin de lagrimeo, si el paciente presenta cualquier trastorno en la visin acudir al oftalmlogo.e) Fenol.- Lavar con disolucin saturada de sulfato de sodio.3. Quemaduras con compuestos inorgnicos y orgnicos por ingestin.A. Cuando no se conoce la naturaleza del venenos se da al enfermo un antdoto universal, que consiste en:B. Una parte de Carbono activado.Una parte de Oxido de Aluminio.Una parte de cido Tnico.C. cido.- Tomar abundante agua, posteriormente solucin de Ca(OH)2 (leche de cal) o solucin diluida de MgO (leche de magnesia) y finalmente leche de vaca. NO DAR NINGN HEMTICO.D. Bases.- Tomar abundante agua, posteriormente solucin al 1 % de cido actico o vinagre diluido y finalmente un jugo de ctricos como es de naranja, toronja o limn. . NO DAR NINGN HEMTICO.E. Sales de materiales pesados.- Mercurio, Arsnico y Plomo. Tomar un hemtico (clara de huevo, agua salada) provocando el vomito, tomar dos cucharadas de solucin al .0.2% de Sulfato de Zinc y una cucharada de mostaza.F. Cianuros.- Tomar un hemtico y provocar inmediatamente el vomito, dar a beber una disolucin al 0.2% de Permanganato de Potasio o Sulfato Ferroso abundante caf concentrado.G. Cloro y Bromo.- dar a oler amoniaco diluido, alcohol o ter, posteriormente lavado gstrico con disolucin de Tiosulfato Sdico.H. Derivados Halogenados, teres u Alcoholes.- Provocar el vomito por estimulacin de la garganta con el dedo, dar a beber abundante caf negro muy concentrado.INHALACINLa inhalacin es uno de los conceptos ms importantes por donde penetran las sustancias que pueden daar el organismo.Esto sucede al respirar aire cargado de sustancias, sea en forma de gases, vapores o polvos. Por eso cuando se tenga que trabajar en un ambiente con aire cargado de sustancias txicas, ser necesario tener a mano dispositivos protectores de VIAS RESPIRATORIAS.Para el trabajo rutinario de el laboratorio, bastar con tener ventilado este mediante el uso correcto de los extractores y usar la campana (con ventilacin) si es indispensable.En caso de accidente tratar de identificar el vapor venenoso, sacar al paciente al aire libre, al primer sntoma de dificultad en la respiracin aplicar la respiracin artificial; el oxgeno debe ser administrado por personal capacitado y proporcionar al paciente atencin mdica lo ms pronto posible.HERIDAS Las pequeas heridas en las que no sale mucha sangre se desinfectan con agua oxigenada, alcohol o tintura de yodo, tras lo cual se tapan colocando primero una gasa, despus el algodn y finalmente, se recubre este con la venda. Si no cesa de salir sangre, debe vendarse de nuevo, aumentando la presin y levantando el miembro afectado.En caso de que las heridas sean profundas, lavar y desinfectar con un antisptico local y controlar la hemorragia con torniquetes. El mejor mtodo consiste en una venda de goma enrollada varias veces por la zona por encima de la herida, prxima a ella ( de 5 a 10 cm.) cada 15-30 minutos combine aflojar durante unos segundos; y buscar de inmediato el auxilio mdico.DESCARGAS ELCTRICASComo primer recomendacin se deber desconectar el interruptor que proporcione corriente elctrica al lugar del accidente. Posteriormente proporcionar respiracin artificial a la vctima y cubierta con mantas de preferencia de lana.Conseguir inmediatamente un mdico.FUEGOEn caso de incendio grave, la primera reaccin deber ser localizar las rutas de escape lo ms rpido posible, si el fuego es pequeo o dentro de un contenedor tal como un frasco o cubeta, se extinguir fcilmente colocando una tela mojada con agua sobre la tapa del contenedor si se considera conveniente se deber recurrir al extintor del tipo adecuado, intentar apagar el incendio apuntando a la base del fuego manteniendo una prudente distancia. Se debe estar preparado para llamar a los bomberos si el fuego se tornara incontrolable.Si el cabello o la ropa son alcanzadas por el fuego de inmediato corra a las regaderas que se encuentran en cada laboratorioRiesgos qumicos: Ninguna sustancia se debe considerar como libre de riesgo en primera instancia cualquier sustancia desconocida se debe juzgar como inflamable y txica a menos que la informacin defina todo lo contrario, an entonces tal informacin puede ser errnea pues algunos reactivos qumicos que se consideraron como inocuos durante aos actualmente son agentes consanguneos. MANEJO Y CONTROL DE RESIDUOSEl laboratorio es una rea de aprendizaje prctico profesional donde no deben subestimarse los riesgos que existen cuando se manejan reactivos y residuos qumicos aunque parecen sencillos, inocuos y hasta familiares.Las actividades desarrolladas en laboratorio producen generalmente residuos qumicos, antes de deshacerse de ellos, se requiere informarse sobre la forma apropiada para el manejo eliminacin, dependiendo de su grado de peligrosidad.En cada uno de los experimentos se llevar a cabo el control y manejo adecuado de residuos qumicos que consiste en la identificacin, clasificacin, tratamiento y/ o recoleccin temporal. Es importante sealar, el profesor debe guiar a los estudiantes para formar actitudes y concientizarlos sobre la contaminacin y conservacin ambiente por otro lado hacindolos responsables sobre la generacin de residuos qumicos durante el desarrollo de sus experimentos en su estancia estudiantil y vida profesional.El alumno realizar una investigacin bibliogrfica sobre la disposicin final de residuos qumicos, generados en cada una de las prcticas que realice.

PRCTICA No. 1DESCRIPCIN, ORGANIZACIN Y SEGURIDAD DEL LABORATORIO DE TERMODINMICAOBJETIVO: El alumno aprender conceptos bsicos de seguridad para aplicarlos y observarlos en el laboratorio; as mismo conocer el material y equipo de uso comn en el laboratorio de principios termodinmicos.

FUNDAMENTO TERICO:

El presente protocolo se ha estructurado para satisfacer las necesidades del laboratorio de Principios Termodinmicos. Esto es debido a que los estudiantes estarn involucrados en el trabajo de laboratorio, en el cul se manejan diferentes sustancias o reactivos qumicos, por ello al realizar un alumno sus experimentos se expondr a una serie de riesgos que sern tan variados como variados sern los experimentos. Estos riesgos estn ntimamente relacionados con el uso y manipulacin de los reactivos, material y equipo, as como la organizacin, estructura medidas de seguridad e higiene del laboratorio. En este laboratorio es importante hacer notar que, no se trata de aplicar y estudiar solo la tcnica, sino ms bien saber el cmo, el porqu y con qu se va a efectuar el experimento.El cumplimiento de las disposiciones generales, para el trabajo que se desarrolle en laboratorio ayudar a prevenir accidentes.Los alumnos junto con el profesor, revisarn y discutirn la introduccin, presentacin del manual as como las medidas de seguridad e higiene, reacciones frente accidentes y control de residuos que se generen en el laboratorio de Principios Termodinmicos, identificarn las partes de un extintor y su manejo en caso de incendios. Adems se dar a conocer el material y equipo ms elemental que se requiere para optimizar el desarrollo del trabajo experimental.EQUIPO Y MATERIAL POR EQUIPO DE TRABAJO PARA EL LABORATORIO DE TERMODINMICA.Duracin de la prctica: 2 horas.Laboratorio de Termodinmica proporcionar: Por equipo de trabajo:Tubo de vidrio en diferentes formas Bata blanca larga individual.Manmetro de mercurio.Perilla de hule.Fuente de corriente elctrica directa.Vaso de precipitado, 25 mL. Pinzas Mohr.Probeta, 100 mL. Agua destilada.Pipeta 10 mL.Hidrxido de sodio.Mechero Bunsen.Acido Clorhdrico Soporte Universal.Jeringa.Pinzas para BuretaTermmetro.Pinzas de tres dedos..Anillo metlico. Bao mara de 1 litroDispositivos de vidrio Tela de asbesto.Tubo de ltex.Encendedor.Pipeta Pasteur.Papel milimtrico.Bureta de 50 mL.Franela.Acetona.Tripi.Lentes de proteccinTermmetro (-10 a 110 C)

PRCTICA No. 2

PROPIEDADES DE UN SISTEMA EN FASE GAS.PROPSITO:

Verificar las relaciones que existen entre la presin y el volumen a temperatura constante y entre el volumen y la temperatura a presin constante para un sistema gaseoso.

FUNDAMENTO TERICO:

Un gas ideal en cierto modo es hipottico, ya que el volumen ocupado por las molculas es insignificante en comparacin del volumen total y estas condiciones se obtendrn a presiones bajas y temperaturas relativamente elevadas, en estas condiciones el espacio libre dentro del gas es grande y la fuerza de atraccin es pequea entre las molculas. Este tipo de gas obedecen ciertas leyes, como son entre otras ley de Robert Boyle, ley de Charles y ley de Gay-Lussac.

Robert Boyle observ la relacin que exista entre la presin de un gas y su volumen, manteniendo la temperatura y la masa constante. De las observaciones que realiz, concluy lo siguiente: Al aumentar la presin de un sistema, su volumen disminuye. Esto se expresa matemticamente:

P 1 / V .......... 1 ; P = K / V 2; PV = K .3

En donde K = constante de proporcionalidad.

donde: P = presin del sistemaV = volumen del sistemaConsiderando de un estado 1, a un estado 2, se tiene:

P1V1 = P2V2 ..........4

En donde: P1 =Presin inicial del sistema V1 = Volumen inicial del sistema P2 = Presin final del sistema V2 = Volumen final del sistema

El valor de la constante de proporcionalidad depende de: la temperatura a la que se trabaja, la masa del gas, la naturaleza del mismo y las unidades en que se expresan la presin y el volumen.

Por otro lado Charles se dedic a observar la relacin existente entre la temperatura y el volumen de un gas, manteniendo constantes la masa y la presin del mismo. De sus observaciones concluy: El volumen de un sistema gaseoso vara en forma directamente proporcional a su temperatura.Esto se expresa matemticamente:

V T ..............1; V = KT..........2

Donde: V = Volumen del sistemaT = Temperatura del sistema K = constante de proporcionalidad.

El valor de la constante de proporcionalidad depende de: la presin a la que se trabaja, la naturaleza y cantidad del gas y de las unidades de la temperatura.

Gay-Lussac, sigui estudiando la relacin encontrada por Charles; encontr que al aumentar la temperatura de los gases en cuestin de un grado centgrado, se obtena un incremento en el volumen de los mismos aproximadamente igual a 1 / 273.15 del volumen que ocupaban a 0C. Este hecho puede expresarse matemticamente as:

V =Vo + (t / 273.15) Vo..........1; V = Vo (1 + t / 273.15)..........2

3

Donde: V = volumen del sistema a la temperatura TVo = volumen del sistema a 0C

Posteriormente, W. Thomson (Lord Kelvin) sugiri designar por T el trmino t + 273.15 y por To= 273, resultando una nueva escala de temperatura, la temperatura absoluta Kelvin. Tomando en cuenta lo anterior, la ecuacin (3) adopta la siguiente forma:

V = VoT / To 4; V / T = K5; V1 / T1 = V2 / T26

Al combinar la expresin que relaciona la presin y el volumen de un sistema, con la que relaciona volumen y temperatura, se obtienen las expresin matemtica siguiente.. Supngase al sistema gaseoso considerado en el estado 1, definido por las propiedades P1, V1 y T1. Este sistema sufrir un cambi tal, que en el estado final 2, sus propiedades tendrn los valores P2, V2 y T2, deduciendo que:

P1V1 / P2 = V2T1 / T2 ....1Arreglando trminos: P1V1 / T1 = P2V2 / T2...........2Tambin se puede ver como: PV / T = K .......................... 3 K = constante

Ecuacin que relaciona las tres propiedades del sistema, se observa que el valor de la constante depende de la cantidad de gas que se tenga y de las unidades en que se expresen P, V y T; pero es totalmente independiente de la naturaleza del gas, por lo que el valor de la constante puede sustituirse por K= nR, donde n es el nmero de mol y R es una nueva constante de proporcionalidad, sustituyendo el valor de K se obtiene:PV / T = nR .....4 ; PV = nRT ....................5

Esta ltima expresin matemtica es conocida como ecuacin general del estado gaseoso o ecuacin de los gases ideales, que no es otra cosa, sino un modelo terico que describe al sistema gaseoso atribuyndole cierta estructura y mecanismos para explicar ciertas propiedades del mismo.

MATERIAL, EQUIPOS Y REACTIVOS:

Soporte universal.Pinzas para bureta.Termmetro.Probeta.Vaso de precipitados de 1000 mL.Mechero Bunsen.Tripi.Tela de alambre con centro de asbestoAgitador.Tubo de ensaye con tapn horadado.Tubo de ltex.Trozo de tubo de vidrio. agua destilada.Jeringa de 10 mL Papel milimtricoTubo de LtexManmetroBase para manmetroAlka-SeltzerMercurio

TIEMPO DE DURACIN:

4 Horas

PROPIEDADES FSICAS Y CANTIDADES DE LOS REACTIVOSSustanciaCantidadP.M.mmolesPto. fus.Pto. ebu.Densidad

AIRE

CO2

PROCEDIMIENTOS:

A) Instalar el dispositivo como se muestra en la figura 1, llenar la jeringa aproximadamente 6 mL de aire, se conecta al manmetro, que tendr el mismo nivel de mercurio en las dos ramas, la presin atmosfrica de la ciudad de Toluca, tiene un valor de 558 mm de Hg y corresponde a la presin del sistema. Se vara el volumen del aire que se encuentra en la jeringa comprimiendo y despus expandindolo, registrar en una tabla la presin manomtrica por cada mL vare. Cada lectura que se realice dejar que el sistema alcance equilibrio trmico con el ambiente ( 2 a 3 minutos por lectura)

B) Instalar el dispositivo como se muestra en la figura 2, invertir la probeta de 50 mL llena de agua sobre un vaso de precipitado de 1000 mL que contenga agua , cuidando que no se introduzcan burbujas de aire. En un tubo de ensayo equipado con un tapn horadado, conectado con una manguera a la probeta, colocar aproximadamente en el tubo de ensayo 1/8 de una tableta de Alka-Seltzer, agregar 1 mL de agua, tapando inmediatamente el tubo, el gas CO2 producido, entrar a la probeta hasta la mitad de su capacidad, retirar la manguera. Antes de empezar el calentamiento el sistema, se debe tener cuidado de que la probeta quede totalmente cubierta con agua y registrar el volumen inicia. Calentar el sistema hasta que el volumen del gas se expanda aproximadamente al doble del volumen inicial, sin dejar que el agua llegue a la temperatura de ebullicin. En este punto registrar la temperatura del bao y se retira el calentar el sistema . Registrar en una tabla el volumen (mL) y temperatura (C) cada minuto, durante 15 minutos.

SEGURIDAD:

Usar bata y lentes de seguridad

DISPOSITIVO B

RESIDUOS PELIGROSOSNo se generan residuos

RESULTADOS A Diferencia en los niveles de mercurio p (mm Hg) manomtricaPresin absoluta del sistema P (mmHg) P= p.man + p. atmVolumen del gas (mL) Producto de Pabs por Volumen (mmHg)(mL) P.V

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ANLISIS DE RESULTADOS.

Graficar la presin absoluta (P mm Hg) en las ordenadas contra el volumen (V mL ) de gas en las abscisas y trazar la isoterma Graficar partiendo de valor 0, el producto PV en las ordenadas vs la presin absoluta (P) en las abscisas. Obtener el valor promedio del producto PV y el porcentaje de error de dichos valores.

CUESTIONARIO:

1. Definir el trmino isotrmico2. Que es una isoterma?3. Que enuncia la ley de Boyle?4. Cual es la expresin matemtica de la ley de Boyle?5. Explique grficamente las desviaciones que presentan los gases segn Boyle6. Mencione y describa las precauciones que deben observar durante la realizacin de la prctica.

RESULTADOS B Volumen (ml) del gasTemperatura del gas (*C)Temperatura del gas (K)Dividir Volumen entre la Temp

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MANEJO DE RESIDUOS:

Identificar, clasificar y recolectar o dar tratamiento correctamente los residuos que genere en el experimento

ANLISIS DE RESULTADOS.

Graficar volumen contra temperatura. Corregir la recta por regresin lineal. Hacer una grfica de dispersin. Comparar las grficas de ambos experimentos. Cumplimiento del objetivo de la prctica. Cumplimiento del objetivo planteado por el alumno.

CUESTIONARIO:

1. Que efecto produce el calentamiento de un gas en sus molculas?2. En que fenmeno se basa Kelvin para adoptar una nueva escala de temperatura?3. Que termmetro funcionara mejor, uno de lquido, uno de slido o uno de gas?, Porqu?4. En que fenmeno se bas Kelvin para adoptar una nueva escala de temperatura?5. Que variables implica la Ley de Charles y Gay-Lussac

PRCTICA No. 3ESTADO TERMODINMICOPROPSITO: Describir el estado termodinmico de un sistema en fase gas a travs de la determinacin del volumen molar del CO2

FUNDAMENTO TERICO: Las variables termodinmicas de temperatura, presin volumen y composicin estn relacionadas con la ecuacin general de los gases ideales, si alguna de ellas tiende a cambiar, tambin el estado del sistema cambiar. Para definir el estado del sistema, necesariamente hay que asignar valores a las cuatro variables, ya que las tres primeras estn interrelacionadas por la ecuacin de estado:PV = n RTCon la ecuacin la ecuacin de comportamiento ideal de los gases; es importante en el estudio de los gases. No involucra los aspectos caractersticos de un gas en particular, sino que es una generalizacin aplicable a todos los gases perfectos. En este experimento se obtiene una cantidad de gas (CO2) colectado sobre agua y se mide su volumen, temperatura y presin; as al sustituir los valores obtenidos en la ecuacin anterior, se podr calcular el nmero de moles y el volumen molar.

MATERIAL, EQUIPOS Y REACTIVOS:Por equipo de trabajo:Termmetro (-10 a 110 C)Pinzas para buretaSoporte universalJeringa de 10 mL

Laboratorio de termodinmica:Bureta de 50 mLVaso de precipitados de 150 mLVaso de precipitados de 1 000 mLManmetroTubo de ensaye de 200 x 20Tubo de vidrio para desprendimientoTapn de hule monohoradadoCloruro de sodio NaClBicarbonato de sodiocido Clorhdrico 1 MAgua corrienteDURACIN DE LA PRCTICA: 2 horas

PROCEDIMIENTO:

Una vez armado el dispositivo y ajustando el nivel de agua en la bureta, agregar NaCl al agua contenida en el vaso de precipitados de 600 mL, hasta saturacin de la solucin, pese las siguientes cantidades de NaHCO3: 0,05g, 0,075 g, 0,1 g, 0,125 g. Agregue 0.05 g de bicarbonato de sodio al tubo de ensayo, posteriormente con ayuda de la jeringa, agregue 1 mL de HCl 1 M, agite el tubo de ensayo hasta que termine la reaccin (1 a 2 minutos), registrar el volumen de dixido de carbono obtenido en la bureta por desplazamiento de agua, la temperatura a la cual se recibe el gas, determinar la presin que ejerce el gas dentro de la bureta. Repita las instrucciones con las otras cantidades de NaHCO3 y complete la siguiente tabla:

Figura 1. Dispositivo para la determinacin del estado termodinmico.

RESULTADOS:

Masa de NaHCO3Volumen de CO2 (mL)Presin de CO2(atm)Temperatura(K)Moles de CO2n = PV RTVolumen molar Volumen/ No de moles

(g)(mol)

R = 0,082 L atm / mol KT = KV = LLas correcciones del gas se debe determinar debido a que el gas se encuentra en una mezcla de vapor de agua y los niveles de agua de la bureta y de la probeta se encuentran en niveles diferentesPresin del gas dentro del recipiente (P)P= Patm (Pv + (H/ 13.6)), donde, mm de Hg = 13,6 para convertir los mm de aguaPatm = es la presin atmosfrica en la ciudad de Toluca, Pv = presin de vapor del agua a la temperatura ambienteH = altura de la columna de agua dentro de la bureta

CLCULOS E INTERPRETACIN DE RESULTADOS:

Con los datos obtenidos compare la cantidad de moles de CO2 en cada una de las pruebas. Escriba la reaccin que se lleva a cabo. Compare las cantidades de CO2 obtenido con las cantidades calculadas tericamente. Calcule reactivo limitante y rendimiento mximo en la reaccin. Cumplimiento del objetivo de la prctica. Cumplimiento del objetivo planteado por el alumno.

CUESTIONARIO:

1. Si aade un exceso de carbonato de sodio manteniendo la misma cantidad de cido clorhdrico que cantidad de dixido de carbono se formar?2. Indique las posibles fuentes de error.3. Cuntos gramos de HCl deber aadirse para asegurarse de que la reaccin sea completa?4. Calcule el valor de la constante de los gases ideales usando los valores experimentales.5. Identificar en cada uno de los experimentos cual es el reactivo limitante de la reaccin. Justifique.6. Por qu se utiliza una solucin saturada de NaCl?

MANEJO DE RESIDUOS:

Los residuos se depositan en los D

PRCTICA No. 4

PRESIONES PARCIALESPROPSITO:Determinar el peso molecular de un lquido voltil, aplicando presiones parciales

FUNDAMENTO TERICOCuando se introducen distintos gases en un mismo recipiente estos se mezclan rpidamente y a temperatura constante, la presin total ejercida por la mezcla de gases en un volumen definido, es igual a la suma de las presiones individuales que cada gas ejercera si ocupase l solo el mismo volumen total. P = P1 + P2 + P3 + - - - - - Pi total P1 , P2 , P3 ------ = presiones parciales de los gases 1,2,3,. Pi = presin parcial del gas i

Suponiendo comportamiento ideal es posible aplicar la ecuacin de los gases ideales para cada gas:

Pi= ni RT / V--------------------- 1ni = mi / Mi-----------------------2

Sustituyendo ecuacin (2) en ecuacin (1)

----------------3

Despejando masa Molecular de la ecuacin 3Mi = mi RT / Pi V -------------------4donde:T = Temperatura absoluta mi = Masa del gas vapor del lquido voltil "i"R = Constante universal de los gasesPi = Presin parcial del lquido voltil "i"V = Volumen del recipienteM = Masa molecular del lquido voltil "i"Si la temperatura del sistema es superior a la de la ebullicin del lquido voltil, al introducirlo en el sistema se evaporar, y su comportamiento se aproximada al de un gas y se producir un incremento en la presin del sistema. Este incremento en la presin corresponde a la presin parcial ejercida por el lquido evaporado.

MATERIAL, EQUIPOS Y REACTIVOS:Por equipo de trabajo:2 Soportes universales2 Pinzas de tres dedos1 Anillo metlico1 Tela de asbesto1 Tramo de tubo ltex (20 cm)1 Vaso de precipitado de 150 mL1 Bao de temperatura constante (Bao Mara)1 Mechero o resistencia elctrica1 Jeringa de 1 mL1 Cinta adhesiva1 Hoja de papel milimtricoEl laboratorio de Termodinmica proporcionar:1 Matraz de bola. 1 litro (dispositivo)1 Manmetro de mercurio (columna de 40 cm)1 Pipeta Pasteur1 Pinza MohrLquido problemaMercurio.

DURACIN DE LA PRCTICA:2 Horas.

PROCEDIMIENTO:Montar el dispositivo limpio y seco, verificar que las uniones queden ajustadas para evitar fugas, posteriormente calentar el matraz de 3 a 5 C arriba de la temperatura ambiente, observndose que no exista desplazamiento en la columna de mercurio y continuar calentando hasta 58 C, suspender el calentamiento y esperar aproximadamente 45 segundos para que la temperatura se estabilice y sellar el tubo ltex mediante las pinzas mohr. Registrar la diferencia de niveles de las ramas del manmetro de mercurio (Pi), introducir inmediatamente 0.2 mL. de lquido problema al matraz de bola por medio de una jeringa (sin aire), registrar el incremento de presin cada 15 segundos durante 45 segundos y considerar el valor mximo como el valor de presin final (Pf). Este punto mximo es el que corresponde a la temperatura de trabajo.

DISPOSITIVO DEL APARATO

RESULTADOS: Obtener los siguientes datos:m = masa del lquido problemaT = Temperatura absolutaV = Volumen del recipiente (1,125 L)R = Constante universal de los gases

CLCULOS E INTERPRETACIN DE RESULTADOS:

Con los datos obtenidos: a. Calcular la presin parcial del lquido voltilb. Calcular el peso molecular del lquido voltil

Cumplimiento del objetivo de la prctica. Cumplimiento del objetivo planteado por el alumno.

CUESTIONARIO:

1. Que nos dice la Ley de Dalton?2. Qu sucedera si inyectramos un segundo lquido voltil?3. Qu caracterstica debe tener un lquido para ser utilizado es esta prctica?

MANEJO DE RESIDUOS:

No se degeneran residuos

PRCTICA 5CAPACIDAD CALORFICA A PRESIN CONSTANTE EN LQUIDOS

PROPSITO:

Determinar la capacidad calorfica a presin constante de un lquido problema

FUNDAMENTO TERICO:

El H de una reaccin es funcin de la temperatura y el volumen, sin embargo la temperatura influye sobre la magnitud del H, que generalmente se obtiene de tablas reportadas a una temperatura dada por lo que es necesaria utilizar un mtodo que sirva para determinar el H a diferentes temperaturas.

La capacidad calorfica a presin constante vara con la temperatura, esta variacin se obtiene mediante las frmulas empricas de la forma

Cp = a + bT + cT2 + dT3cal/mol K oCp = a + bT + c/T2 cal/mol K

Donde a, b, c, d y a, b, c son constantes para una sustancia y que se reportan tambin en tablas.

De esta forma el calor de reaccin a una temperatura dada puede obtenerse de la manera siguiente:H = H productos- H reactivosLa diferencia de ambos miembros respecto a la temperatura es:

Pero el segundo y tercer trmino son respectivamente, Cpproductos y Cpreactivos. Por consiguiente tenemos:

Esta ecuacin se conoce como la Ecuacin de Kirchhoff

La capacidad calorfica se define como la cantidad de calor necesario para incrementar en un grado Kelvin. La temperatura de un gramo mol de sustancia.

La capacidad calorfica a presin constante se expresa matemticamente como sigue:

Cp=dq/dt

Donde dq es el calor adicionado para producir una variacin de temperatura (dt).Una forma de calcular el Cp es mediante el mtodo del calormetro donde se aplica la frmula:Q=VIt/JDonde V es el voltaje aplicado. I es la intensidad de corriente y t el tiempo de aplicacin, j es el equivalente mecnico del calor (4.18J/cal)

MATERIAL, EQUIPOS Y REACTIVOS:Por equipo de trabajoTermmetro 0-110 C.Laboratorio de termodinmicaAcetonaDispositivo (frasco Dewar)Fuente de poder.

DURACIN DE LA PRCTICA:2 Horas

PROCEDIMIENTO:

Se arma el dispositivo (de acuerdo a la figura) introduzca 400ml de acetona. Ajustar el voltaje a 5 Volts cuidando que no est conectada a la resistencia, el amperaje ser entre 1.5 y 2 amperes.

Se mide la temperatura inicial y se enciende la fuente de poder. Anotar cada 30s la temperatura del lquido problema hasta que el incremento de la temperatura sea de 6C.

Figura 1. Dispositivo para la determinacin del Cp de lquido.

PRECAUCIONES

a) No deje objetos sobre la mesa, use los compartimientos interiores.b) Encienda la fuente de poder con la resistencia desconectada, ajustando el voltaje de salida en 5V y apague inmediatamentec) Ya armado el dispositivo, verifique que la totalidad de la resistencia est sumergida en el lquido y que los alambres no se crucen.

RESULTADOS

El calor esta dado por la siguiente relacin:

Q = nCp (T2 T1)..1(T2 T1) es el incremento de temperatura y Q est dado por Q=VIt/J2Sustituyendo (2) en (1) obtenemos el balance de energa nCp (T2 T1) = VIt/JDespejando Cp:

CLCULOS E INTERPRETACIN DE RESULTADOS.

Calcule el Cp del lquido problema Calcule el % de error de su determinacin

CUESTIONARIO:

1. Por qu no se calienta con otra fuente de poder?2. Qu interferencias pueden presentarse?

.MANEJO DE RESIDUOS:No se generan residuos.

PRCTICA No. 6

ENTALPIA DE NEUTRALIZACINPROPSITODeterminar la entalpa de neutralizacin de una base y un cido mediante la formacin del agua y la sal correspondiente.FUNDAMENTO TERICO:LEY DE HESS: Si de las sustancias dadas se pueden obtener los productos finales por diferentes trayectorias; entonces el calor total del proceso por cierta trayectoria es igual al calor total del proceso por otra trayectoria cualquiera, es decir, el calor de reaccin no depende de la trayectoria del paso desde las sustancias iniciales hasta los productos de la reaccin.Evidentemente la Ley de Hess se deduce de la primera ley de la termodinmica con las condiciones restrictivas: v = constante y p = constanteCuando una reaccin absorbe calor ( H > O ) se le denomina a sta "reaccin endotrmica", en caso contrario, cuando desprende (H < O ) se les llama "reacciones exotrmicas".La importancia de la Ley de Hess radica en su aplicacin para poder determinar el calor desconocido de una reaccin, combinado adecuadamente las ecuaciones estequiomtricas y los calores de estas reacciones.La neutralizacin de soluciones diluidas de cido con base a temperatura ambiente, produce calor llamado "calor de neutralizacin". Este es independiente de la naturaleza del cido a base, ya que, si "n" moles de base neutralizan "n" moles de cido producirn "n" moles de agua, de acuerdo a lo anterior se tiene:NaOH + HCl NaCl + H2O............ (1)El valor del calor es caracterstico para los cidos, las bases fuertes y sales ya que se disocian completamente en soluciones diluidas y en consecuencia el proceso de neutralizacin comprende nicamente la combinacin del in hidroxilo ( O H) e hidronio (H+) para formar agua no disociada.H+ + -OH H2O ..............(2)

MATERIAL, EQUIPOS Y REACTIVOSPor equipo de trabajoBata blanca (individual)Termmetro de -10 a 110 C2 Vasos de precipitado de 250 mL.CalormetroLaboratorio de termodimicaSolucin de cido clorhdrico (1M)Solucin de hidrxido de sodio (4M).

DURACIN DE LA PRACTICA: 2 HORAS PROCEDIMIENTO:Construir y calibrar un calormetro para conocer la cantidad de calor que absorbe el calormetro. Coloque 12.5 mL de la solucin de sosa en el interior de un calorimetro y anote su temperatura (T1). Adicione con cuidado 50 mL de la solucin de cido. Agite rpidamente con cuidado y anote la mxima temperatura alcanzada (T2). Cuando adicione la solucin de sosa verifique que ste tenga la misma temperatura que la solucin de cido clorhdrico, esto es con el objeto de no introducir un error en la determinacin, repetir el procedimiento.

Figura 1. CalormetroPRECAUCIONES

1. Evite el contacto con las soluciones ya que pueden ocasionar QUEMADURAS ,de producirse alguna, deben realizarse lavados prolongados con agua en abundancia y luego con jabn y por ltimo hacer una aplicacin cutnea de algn tpico (pomada). En caso de quemaduras extensas se dispersar de un bao completo en la regadera contigua al cubculo, con aplicacin cutnea de un tpico.

RESULTADOS:Considerando q=m C T, entonces el calor liberado por los 100 mililitros de cido clorhdrico de concentracin es:q = 62.5 (T2 - T1)como el nmero de moles es:n = MVel calor de cada mol ser:Qm = MV / 1 mole qQm = MV / 1mol 62.5 (T2-T1)Donde M = molaridad. V = Volumen en litros.

RESULTADOSDetermine cuantitativamente:1. El calor de neutralizacin2. El calor liberado por el cido clorhdrico.

CLCULOS E INTERPRETACIN DE RESULTADOSCompare contra el valor reportado en la bibliografa y determine su error.

CUESTIONARIOCmo se calibra un calormetro?ese tipo de cambio corresponde a una reaccin exotrmica o endotrmica?Cul es el calor molar generado en esta reaccin?

MANEJO DE RESIDUOS:

Al ser una reaccin de neutralizacin verificar que el pH sea neutro, si no es as depositar en los residuos D.

PRCTICA No. 7CALOR LATENTE DE FUSIN DEL HIELOPROPSITO:El objetivo de esta prctica consiste en la determinacin del calor latente de fusin del hielo.FUNDAMENTO TERICO:Las sustancias slidas se caracterizan por poseer volumen y formas definidas lo cual se debe a que los slidos (a diferencia de los lquidos y gases) poseen unidades estructurales confinadas en posiciones de equilibrio definidas. En este estado las partculas pueden vibrar, pero no mantendrn la estructura del slido a temperaturas y presiones definidas.Al calentar un slido, en movimiento de vibracin de las molculas, se hace ms intenso de manera que a una cierta temperatura algunas se separan de su confinamiento, esto es el inicio de la fusin; la cual continuar sin cambio de temperatura hasta que todo el slido se funda completamente, ya que durante los cambios de estado toda la energa calorfica es absorbida y aumentada la entropa del sistema isotrmicamente,CALOR DE FUSIN:Es la cantidad de calor necesaria para realizar la transicin de una mol. de slido a estado lquido.El calor latente de fusin es el calor absorbido cuando se funde 1 gramo de sustancia a temperatura constante.TEMPERATURA DE FUSIN:Es caracterstica para los slido puros. Y vara con la presin, en general para aquellos slidos que poseen una densidad mayor que la de sus lquidos la temperatura de fusin es mayor y en caso contrario (que es mucho menos frecuente) tal como el caso del agua, etc., la temperatura de fusin disminuye al aumentar la presin, por ejemplo: El hielo funde a -7.4 C. a una presin de 1000 atm.CALOR:Considerando dos sistemas en contacto a travs de una pared diatrmica si durante un perodo finito de tiempo no tiene lugar ningn flujo de calor de uno a otro, entonces se encuentran en equilibrio trmico, es decir, que poseen la misma temperatura. Si dichos cuerpos no poseen equilibrio trmico, entonces se establecer un flujo de energa calorfica entre ellos. Una cantidad de calor que fluye del sistema de temperatura ms elevada al sistema de temperatura inferior.Cuando se pone en contacto una determinada masa de agua caliente y una masa de hielo, ocurrirn los procesos siguientes:

1. El agua caliente suministra calor al hielo, hasta su fusin completa.

H2O(s) (a 0 C)H2O(l) (a 0 C)

en donde:Q =H fusin.

1. El agua caliente continuar suministrando calor y el agua a 0 C alcanzar el equilibrio trmico (temperatura de equilibrio = Te) de acuerdo a las leyes de la termodinmica durante el proceso de intercambio de calor tendremos:Qa = Qh

es decir que el calor perdido (Q a) de la masa de agua caliente (ma) es igual al calor ganado (Qh) por la masa de hielo (Mh)

Qh= m Hf + n Cp dT = + n Cp (Te - 273)y

Qa = n Cp dT = n

Por lo tanto:usin)(Mhielo)+(mhielo fundido)(Cagua)(Teq-273)=-(magua caliente)(Cagua)(Teq-Tagua caliente)

MATERIAL,EQUIPOS Y REACTIVOS:Por equipo de trabajoTela de asbesto.2 Vasos de pp. de 250 mL.Pizeta.Probeta de 100 mL.Mechero de Bunsen.Tripie.Hielo.Termmetro.CalormetroLaboratrio de termodinmicaBalanza granataria.

DURACIN DE LA PRCTICA: 2 HorasPROCEDIMIENTO:Pese 50 de hielo picado en uno de los vasos de precipitado, en el otro coloque 160 mL., de agua y calintelos hasta 88 C. aproximadamente. Pesarlo exactamente ( en la balanza granataria) y vace el agua caliente en el interior del termo.Espere 30 segundos y anote la temperatura (T). Aada inmediatamente el hielo picado (finamente) sin agua.Agite con la suficiente fuerza para obtener una homogeneizacin completa, pero sin producir salpicaduras ni burbujas (ya que existira prdida de calor e introducira error en la determinacin).Determine la temperatura de equilibrio trmico aproximadamente de 15 a 30 segundos de que haya fundido todo el hielo. Pese nuevamente los vasos pp. y determine las masas de hielo y agua usadas por diferencia de pesos.PRECAUCIONES:1. Antes de vaciar el hielo picado en el dispositivo, verifique que no se haya fundido parcialmente. Si esto ocurre elimine el agua y pselo nuevamente.2. Vaci el agua caliente usando una franela para evitar quemaduras por vapor de agua.3. Al efectuar la agitacin vigorosamente tenga cuidado de no romper el dispositivo.RESULTADOSCon los resultados calcule Hf del hielomagua caliente=mhielo=Tagua caliente=Teq=C= 1 cal/grado.

CLCULOS E INTERPRETACIN DE RESULTADOSObtener el por ciento de error con respecto al reportado en la bibliografa.CUESTIONARIOPor qu el hielo deber ser picado?Cules son las fuentes de error de este experimento?Por qu el valor obtenido no puede ser mayor al terico?

MANEJO DE RESIDUOS:En esta prctica no se generan residuos

PRCTICA No. 8

PRESIN DE VAPOR Y ENTALPA DE VAPORIZACIN DE AGUA

PROPSITO:

Determinar la presin de vapor del agua, as como su entalpa de vaporizacin del agua.

FUNDAMENTO TERICO:

La ecuacin de Clasius Clapeyron, deducida a partir del segundo principio de la termodinmica, se aplica a todo tipo de transiciones entre fases, como un medio de describir la variacin de la presin de vapor con respecto a la temperatura y para determinar la entalpa de vaporizacin.

La expresin para la ecuacin de Clasius Clapeyron viene dada por:

L n P = - (H vap / RT) + C

donde C es la constante de integracin. se obtiene esta ecuacin suponiendo que vap es independiente de la temperatura en un intervalo pequeo.

Es posible, utilizando un equipo de laboratorio sencillo, determinar la presin de vapor de agua en el intervalo de 50 C a 80 C.

MATERIAL, EQUIPO Y REACTIVOS:

Por equipo de trabajoTermmetroMechero BunsenTripiTela de alambre con centro de asbestoManguera de ltexAgitadorHieloLaboratorio de termodinmicaVaso de precipitados de 1 000 mLProbeta de 10 mL

DURACIN DE LA PRCTICA: 2 Horas

PROCEDIMIENTOS:

a. Determinar la presin de vapor del agua

Llenar con agua una probeta de 10 mL, hasta partes de su volumen total. Cubrir la parte superior de la probeta con un dedo, invertir e introducir lentamente dentro de un vaso de precipitado de 1000mL que contenga agua, como se muestra en la figura siguiente, la probeta deber estar completamente cubierta de agua, calentar el sistema con un mechero hasta llegar a 80C, mantener a esa temperatura por un tiempo hasta que el volumen del gas sea constante, el aire atrapado comienza a saturarse rpidamente con vapor de agua a esta temperatura. Retirar el mechero y registrar el volumen del gas dentro de la probeta, determinar la temperatura, cada variacin de volumen de 0.2 mL. Agitar continuamente el sistema. Efectuar todas las lecturas posibles hasta que el sistema alcance una temperatura de 50C. Enfre el sistema rpidamente a aproximadamente una temperatura menor de 5C, (puede hacer uso de hielo), registrar el volumen que ocupa el gas a la menor temperatura alcanzada. Cuidar que la probeta no se empae, el nmero de moles de vapor de agua cambia con la temperatura, pero la cantidad de aire es constante. Conociendo el nmero de moles de aire en la muestra de gas, la presin parcial del aire puede calcularse a cada temperatura y la presin de vapor del agua puede obtenerse por diferencia de la presin baromtrica. La entalpa de vaporizacin se calcula a partir de la ecuacin de Clausius- Clapeyron, al graficar el logaritmo natural de la presin de vapor en funcin del inverso de la temperatura.

b. Determinar la presin de vapor de lquido mas voltil que el agua y comparar resultados con la presin de vapor del agua

ANLISIS DE RESULTADOS.

P de vapor del agua = 17.5 mmHg a 20CP atm Toluca = 558 mmHg Para cada temperatura, calcular la presin parcial de aire en la mezcla de gases (completar tabla 2)Paire(mmHg) = moles de aire (RT/V) Calcule la presin de vapor del agua (Pi) (Completar tabla 2)Pi = Patm Paire Grafique el Ln de Pi en funcin de 1/T Determine la pendiente de la recta y use la ecuacin de Clausius- Clapeyron para encontrar la entalpa de vaporizacin. Encuentre la presin de vapor de agua a 65C a partir del grfico Cumplimiento del objetivo de la prctica. Cumplimiento del objetivo planteado por el alumno.

Dispositivo para la parte a:

SEGURIDAD:Ya que se va a usar calentamiento evite quemaduras y use bata y lentes de seguridad.

Tabla1.No de determinacinTemperatura del sistema (C)Volumen experimental ledo en la probeta (mL)Volumen calculado en el paso 5 del cuestionario 1 (mL)

CUESTIONARIO 1

1. Cul es la presin total dentro del cilindro durante el experimento?2. Qu gases se encuentran encerrados en la parte superior del cilindro de vidrio durante el experimento?3. Cul es el gas encerrado en el cilindro a 0C? Justifique su respuesta refirindose a la necesidad de determinar el volumen a 0C?4. Utilice la ecuacin general del estado gaseoso y con el volumen ledo a 0C y la presin total del sistema, calcule el nmero de moles de aire presentes en el cilindro de vidrio. Tenga cuidado con las unidades que debe utilizar al emplear la ecuacin general del estado gaseoso.5. Utilice el nmero de moles de aire presente, la presin total del sistema y la ecuacin general del estado gaseoso y calcule para cada una de las temperaturas registradas, el volumen que ocupa el aire encerrado en el cilindro de vidrio a lo largo del experimento, asimismo, compare con el volumen ledo. registre sus resultados en la cuarta columna de la tabla 1.6. Con los datos experimentales obtenidos, trace el grfico del volumen de gas encerrado en el cilindro de vidrio (mL) (ordenadas) en funcin de la temperatura (C) (abscisas).7. En la misma hoja de papel milimtrico trace el grfico que corresponde al volumen de aire presente en el cilindro de vidrio (ordenadas) en funcin de la temperatura (abscisas).8. A que se debe que las curvas obtenidas tenga un comportamiento distinto?9. Calcule la presin parcial del aire encerrado en el cilindro de vidrio para cada una de las temperaturas de trabajo. Utilice la ecuacin general del estado gaseoso. Registre sus resultados en la tabla 2.10. Por qu cambia esta presin para cada evento realizado?11. Determine el valor de la presin de vapor del agua para cada una de las temperaturas de trabajo. Recuerde que la presin total del gas dentro del cilindro es igual a la suma de las presiones parciales de sus componentes. Registre sus resultados en la tabla 2.

CUESTIONARIO 2:1. Existe alguna relacin entre la presin de vapor y la temperatura? Cul es esta relacin? Es una relacin lineal?2. Empleando los datos de presin de vapor y temperatura, calcule el logaritmo natural de la presin de vapor y el inverso de la temperatura y construya en la misma hoja los grficos del Ln Presin de vapor (ordenadas) en funcin del inverso de la temperatura (abscisas) para las sustancias problema.3. Qu tipo de relacin establece la ecuacin de Clausius-Clapeyron entre la presin de vapor y la temperatura?4. Presentan sus determinaciones experimentales la misma relacin? Justifique su respuesta.

Tabla 2. Muestra A.Temperatura (K)Presin parcial del aire (mmHg)Presin de vapor del agua (mmHg)Ln presin de vapor1 / temperatura (K-1)

MANEJO DE RESIDUOS

No se generan residuos

PRCTICA No. 9

PROPIEDADES COLIGATIVAS

PROPSITO:Determinar el descenso de la temperatura de cristalizacin de una solucin y comprobar el peso molecular del soluto

FUNDAMENTO TERICO:

Las propiedades coligativas de soluciones con solutos no voltiles, principalmente el descenso de punto de fusin pueden medirse con ms exactitud y facilidad aunque el procedimiento se limita a temperaturas bajas, donde la solubilidad es menor.Este mtodo se utiliza solo cuando el solvente puro se puede cristalizar.El punto de cristalizacin de una solucin puede definirse como la temperatura a la cual una solucin particular esta en equilibrio con el disolvente slido. Las soluciones cristalizan a temperaturas menores que los solventes puros. El descenso del punto de cristalizacin de una solucin es consecuencia directa del descenso de la presin de vapor al disolverse el soluto. Cualquier solucin de un soluto en un solvente tiene un punto de cristalizacin T menor que el solvente puro To.La disminucin del punto de cristalizacin de una solucin Tc se define como Tc = To-T ...................... (1)y representa el nmero de grados de temperatura que el punto de cristalizacin de una solucin es menor que el punto de cristalizacin de un solvente puro.La magnitud de Tc depende de la naturaleza del solvente y de la concentracin de la solucin a su vez

(2)

............................(3

Por tanto Tc = Kc . m .....................(4)m= modalidad

MATERIAL, EQUIPOS Y REACTIVOSPor equipo de trabajo.Vaso de precipitado 100 mLHielo en cbitos100 g de sal comn molida Vasos de precipitado de 200 mL. Pipeta 5 mL.Jeringa 5 mL. Tubo de ensaye EL laboratorio proporcionar: DisolventeSoluto soluble en el disolventeBalanza granataria y/o analticaAgitador especial PRECAUCIONES:A) La agitacin del solvente y de solucin debe ser continua para mantener un sistema homogneo.B) Evitar el contacto con los reactivos.

DURACIN DE LA PRCTICA:2 horasprocedimiento:

Se colocan 2 mL de disolvente en el tubo ancho de vidrio, junto con el termmetro y agitador especial.Se determina el punto de congelacin del disolvente puro enfriando el tubo en un bao de hielo con sal que est dentro del vaso de pp de 100 mL. El disolvente se debe agitar continuamente con el agitador especial y el punto de fusin es aquel donde la temperatura permanece constante durante 30 a 60 segundos.Puede suceder que despus de los 30 segundos de la temperatura constante esta contine bajando. Tambin puede suceder que la temperatura disminuya por debajo de su punto de fusin y despus suba rpidamente y se mantenga constante en su temperatura de fusin.Al tubo de vidrio con el benceno fundido se le agregan 0,X g del soluto slido, la muestra no debe quedar adherida a la del tubo. Se repite la misma operacin efectuada en la determinacin del punto de fusin del solvente puroLa temperatura que marque el termmetro debe ser inferior a la del disolvente puro.

ESQUEMA DEL APARATO

RESULTADOSCon sus datos experimentales y de acuerdo con las ecuaciones anteriores determine: X2 (Fraccin mol de soluto)m (molalidad de la solucin)Kf (constante molar crioscpica del disolvente) Compare su resultado con el reportado en la bibliografa.

CLCULOS e interpretacin DE RESULTADOS Cumplimiento del objetivo de la prctica Cumplimiento del objetivo planteado por el alumno

CUESTIONARIO Existe diferencia entre el valor registrado con el termmetro y el calculado? Explique.MANEJO DE RESIDUOS:

Identificar, clasificar y recolectar o dar tratamiento correctamente los residuos que genere en el experimento.

PRCTICA No. 10DIAGRAMA DE MISCIBILIDAD PARA EL SISTEMA FENOL-AGUAPropsito: El objeto de esta experiencia es observar la influencia de la temperatura sobre la solubilidad de un par de sustancias poco miscibles (sistema fenol - agua)FUNDAMENTO TERICO:

El sistema en estudio es un sistema heterogneo que se caracteriza por la presencia de una superficie de separacin entre sus fases. Cuando un sistema de este tipo con una determinada composicin se calienta, la superficie de separacin desaparece a una cierta temperatura obtenindose un sistema homogneo. Si vara la composicin del sistema de miscibilidad completa se observar a otra temperatura, la temperatura por encima de la cual el sistema permanece homogneo, cualquiera que sea su composicin se denomina Temperatura crtica de la solucin.

Al enfriar esta solucin por debajo de la temperatura crtica tiene lugar la separacin de las fases y el sistema homogneo vuelve a ser heterogneo.Si se prepara una serie de soluciones de diferente composicin se puede establecer para cada una de ellas una temperatura determinada de miscibilidad.Para el sistema fenol-agua, las temperaturas aumentan al principio con el aumento de la concentracin del fenol y despus de pasar cierta temperatura mxima empieza a bajar construyendo una grfica de temperaturas de miscibilidad contra composicin del sistema en % se obtiene el diagrama de composicin del sistema de estudio.

MATERIAL, EQUIPOS Y REACTIVOS:Por equipo de trabajoTermmetro de -10 a 110 C MecheroRecipiente para bao Mara de tubo de ensaye (puede usarse un vaso de PP de 250 a 400 mL.)Tripie o soporte universal con anillo metlico.Tela de asbesto Tubos de ensaye de 30 mL. (2)Laboratorio de termodinmicaFenolAgua destilada Balanza granataria.

DURACIN: 2 Horas.

procedimiento:Se pesan cuidadosamente 1,0 g de fenol y se colocan dentro de un tubo de ensaye se adiciona una determinada cantidad de agua 0,2 a 0,5 mL. con lo cual se observar que el sistema formado es heterogneo, es decir, existe una superficie de separacin entre las dos fases como consecuencia de esto si la mezcla se agita presentar un aspecto lechoso.En seguida se procede a calentar el sistema suavemente y con agitacin dentro del bao Mara hasta lograr que la superficie de separacin o el aspecto lechosos desaparezca, anotando la temperatura correspondiente. (Temperatura de miscibilidad).Esta operacin se repite varias veces hasta alcanzar la temperatura crtica del sistema una vez logrado esto se continuar con la adicin de agua teniendo en cuenta que ahora se tendr que enfriar el sistema, despus de cada adicin de agua y calentamiento arriba del punto crtico, para encontrar la temperatura de miscibilidad caracterizada por la aparicin de la interfase, se suspende la adicin del agua en el momento en que la temperatura de miscibilidad sea aproximadamente de 25 C.SEGURIDAD:Usar bata y lentes de seguridad. En caso de contacto con fenol lavar con agua abundantemente.RESULTADOS Con sus datos experimentales construir la grfica de temperatura de miscibilidad en C vs % en peso fenol.

CLCULOS E INTERPRETACIN DE RESULTADOS: Cumplimiento del objetivo de la prctica. Cumplimiento del objetivo planteado por el alumno.

CUESTIONARIO:1. Cuntos grados de libertad posee el sistema tratado?2. Qu sucedera si adicionramos una pequea cantidad de impureza al fenol? Explique su respuesta.3. Cul es la temperatura a la cual se alcanza el equilibrio?

MANEJO DE RESIDUOS:Los residuos que genere en el experimento se depositaran en el recipiente F.

PRCTICA No. 11EQUILIBRIO LQUIDO - LQUIDO Propsito: Estudio del equilibrio lquido - liquido en un sistema terciario mediante la determinacin de un diagrama de fases (un par miscible parcialmente)FUNDAMENTO TERICO: Los sistemas con tres componentes en fase lquida poseen un mximo de cuatro grados de libertad F = C - P + 2 = 3 -1 + 2 = 4Los cuales son: la Temperatura, la presin y las composiciones de dos de los tres componentes. Si mantenemos constante la temperatura y la presin la regla de fases tomar la forma F= 3-P la cual nos indica que el sistema tiene como mximo dos variables y estas son las composiciones X1 + X2 + X3 = 1.

Estos sistemas se representan en un diagrama triangular de la siguiente formaP constanteT constante

En donde los vrtices A, B, C corresponden a cada uno de los componentes puros y el punto Z a la composicin (a.b,c ).En estos diagramas se observa la solubilidad entre sus componentes, es decir, que cuando no son totalmente miscibles entre si, existir una lnea de separacin entres dos reas, una de las cuales ser homognea y la otra heterognea. Esta lnea se llama ISOTERMA. Debido a que la solubilidad se afecta con la temperatura el diagrama cambiar notablemente con esta.MATERIAL, EQUIPOS Y REACTIVOS:Por equipo de trabajo5 Matraces Erlenmeyer de 125 mL con tapn de polietileno.1 Vaso de p.p. de 100 mL1 Termmetro de -10 a 100 C1 Mechero y Tripie1 Bao Mara1 Soporte universal1 Pinza para bureta1 Pipeta de 1 mL.1 Pipeta de 2 mL1 Pinza doble para pipeta2 Jeringas1 Matraz Erlen meyer de 50 mLPizetaLaboratorio de termodinmicacido actico glacial.Cloroformo de concentracin conocida,Agua destiladaBureta de 50 mL graduada

DURACIN DE LA PRCTICA:2 Horas.

PROCEDIMIENTO: a. Determinar el diagrama del sistema con un par miscible: Utilizando las pinzas dobles para pipeta coloque dos microburetas, previamente etiquetadas con agua (pipeta de 2/10 mL) y cido actico glacial (pipeta de 10 mL). En un matraz Erle meyer de 50 mL coloque 1 mL de cloroformo y 0,05 mL de agua destilada; coloque los matraces en el bao Mara a una temperatura de 25C, y titule con cido actico, agitando vigorosamente, tomando como punto final de la titulacin cuando desaparezca la turbiedad y se observe una sola fase. (Cercirese que la temperatura sea de 25C) Esta turbiedad se produce por la formacin de una segunda fase lquida la cual posee un ndice de refraccin diferente. Repita el procedimiento utilizando los mL de agua indicados en la siguiente tabla.CLOROFORMO(mL)AGUA (mL)CH3COOH adicionado (mL)

1,00,1

1,00,2

1,00,3

1,00,4

1,00,5

1,00,6

1,00,5

1,00,8

RESULTADOS

Cabe hacer notar que en la tabla anterior debes llenar la proporcional final de cloroformo y los mililitros de Acido actico adicionados.

SEGURIDAD:El cido actico es irritante. Evite respirar sus vapores y el contacto con la piel.

CLCULOS E INTREPRETACIN DE RESULTADOS: Grafique el diagrama de fases correspondientes. Interprete el diagrama. Cumplimiento del objetivo de la prctica Cumplimiento del objetivo planteado por el alumnoCUESTIONARIO:1. Cuntos grados de libertad posee el sistema tratado?2. Qu tan importante es graficar correctamente en el diagrama triangular?

MANEJO DE RESIDUOSLos residuos se depositan en el frasco B

VI. BIBLIOGRAFAEsta bibliografa debe ser consultada para ampliar el estudio de los temas a abordar en cada experimento, o bien consultar los relativos a la materia en la biblioteca de rea de la Facultad de Qumica o biblioteca central. Abbot M, Van Ness H. y Navarro S. termodinmica Ed. Mc Graw Hill, Mxico (1980) Aguirre F. Termodinmica del equilibrio Ed Interamericana, Mxico (1995). Castellan G. Fisicoqumica Ed FEISA, Mxico (1976) Farrington D. Experimentos de Fisicoqumica Ed CRAT, Mxico (1980) Gorbachev S. Prcticas de Qumica Fsica Ed. MIR, Mxico (1968) Masterton, W, Slowinski E. Et al Qumica General Superior 6 ed. Ed. Mc Graw Hill, Mxico (1992) Shoemaker D y Garland C. Experimentos de Fisicoqumica Ed. UTHEA, Mxico (1970) Urquiza M. Experimentos de Fisicoqumica Ed LIMUSA-Wiley, Mxico (1980)6PRIMER SEMESTRE33

Facultad de Qumica, UAEM