Practica de quimica

PRACTICA No 4 INFLUENCIA DE LA PRESION SOBRE EL PUNTO DE EBULLICION OBJETIVO: Determinar experimentalmente la temperatura de ebullicion del agua a diferentes presiones. Comprobar la ecuacion de Clausius-Clapeyron mediante el calculo de la temperatura correspondiente a las diferentes presiones de vapor y temperatura experimental respectivamente. CONSIDERACIONES TEORICAS: MATERIAL: 1 Matraz Balon de fondo plano de 500 mL. 1 Termometro. 1 Manometro en “U” con Mercurio. 1 Tapon de hule bihoradado. 1 Tubo de vidrio con conexiones de hule. 1 Mechero, anillo y tele de alambre con asbesto. 1 Pinza universal.

Cuerpos de ebullicion. DATOS: Pt = Patm + ? P ?P = ? h = h2 – h1 Desarrollo teorico Esta presion es conocida como presion saturada de vapor del liquido correspondiente. Para un liquido cualquiera la vaporizacion va acompanada de absorcion de calor y la cantidad de este, cuando se nos da una presion y una temperatura, con las cuales se puede calentar cierto peso de liquido se conoce con el nombre de el calor de vaporizacion y es la diferencia de entalpia de vapor y liquido, esto es, D Hv = Hr – Hl; donde D Hv significa el calor de vaporizacion de las variables mencionadas, estas son las

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entalpias de vapor y de liquido.

D Hv = D Ev + P D Vv Cuando se miden la diferentes presiones y temperaturas de un liquido se usan varios procedimientos para medir la presion de vapor de un liquido, llamados estaticos y dinamicos. Para el primer caso antes mencionado se deja que el liquido establezca su presion de vapor sin que haya ninguna alteracion, mientras que en los dinamicos el liquido hierve, o se hace pasar una corriente inerte de gas a traves del mismo. La presion ejercen las moleculas de vapor en equilibrio con el liquido mismo a, una determinada temperatura se llama presion de vapor del liquido.

La presion de vapor depende de la clase del liquido, ademas de el liquido mismo que se emplee; a veces este depende en gran manera de la naturaleza que hay en las interacciones de las moleculas del liquido; un compuesto como el agua tiene una presion de vapor mas baja que el eter porque las moleculas de agua tienen fuerzas de atraccion intermolecular mayores que las moleculas del eter. VARIACION DE LA PRESION DE VAPOR CON LA TEMPERATURA La presion de vapor de un liquido, es constante a una temperatura dada, pero aumenta si lo hace la emperatura hasta el punto critico del liquido. Cuando se aumenta la temperatura es aumentada o mayor la porcion de moleculas, estas toman la energia necesaria para hacer el cambio de liquido a vapor, y en consecuencia se precisa mayor presion para establecer un equilibrio entre el vapor y el liquido. Hay un acensuo lento a bajas temperaturas, y luego uno muy rapido como puede observarse como aumento de la pendiente de las curvas. Esta variacion de la presion de vapor con la temperatura se expresa matematicamente con la ecuacion de Clausius-Clapeyron.

Para la transicion de liquidos a vapor P es la presion a la temperatura T, D H= D Hv el calor de vaporizacion de un peso dado de liquido, y V1 = V l el volumen del liquido, mientras que V2 = V g es el volumen del mismo pero de vapor. En consecuencia, para la vaporizacion la ecuacion de Clausius-Clapeyron puede escribirse asi: A temperatura no muy proxima a la critica V l es muy pequena comparada con V g y puede despreciarse. Asi a 100? C, Vg del agua es 1671cc por gramo, mientras que Vi es solo 1. 04 cc por gramo. Ademas si suponemos que el vapor se comporta esencialmente como un gas ideal, entonces Vg por mol viene dada por V g = RT/ P y la cuacion anterior se transforma en : Esta ecuacion es conocida como ecuacion de Clausius-Clapeyron. Integrando esta nos queda de la siguiente forma: Log10 P = – D Hv / 2. 303 R ( 1/ T ) + C DESAROLLO EXPERIMENTAL PROCEDIMIENTO: PRIMERA PARTE. 1. – En el matraz balon coloque aproximadamente 250 mL. de agua y los cuerpos de ebullicion. 2. – Monte el equipo tal como se indica en la figura 1, al iniciar el experimento el tubo de hule no debera de estar conectado al manometro. Estando desconectado el manometro (pero en una posicion tal que cuando sea necesario se pueda conectar rapidamente), caliente hasta ebullicion.

Anote la temperatura correspondiente. 3. – Por un tiempo no mayor de 10 segundos, deje calentar y conecte rapidamente la manguera de hule al manometro, e inmediatamente inicie el calentamiento hasta una temperatura de aproximadamente 96 oC, Deje de calentar para estabilizar la temperatura. Anote la variacion de niveles de Mercurio en el manometro (? h) y la temperatura correspondiente para este incremento de presion. No deje enfriar mucho tiempo. 4. – Calienta nuevamente hasta 98 oC, retire el mechero y anote la variacion de niveles del manometro a la emperatura correspondiente. Caliente nuevamente hasta 100 oC y anote la variacion de niveles del manometro. 5. – Cuide de no calentar a una temperatura mayor de 103 oC porque puede desconectarse la manguera del manometro o del matraz por el aumento de la presion. Deje enfriar y cuando no haya variacion en el nivel de mercurio (? P = 0), desconecte la manguera de hule del manometro. CUESTIONARIO: 1. – Experimentalmente cuando la presion de oposicion fue de 585 mmHg, (presion atmosferica en el D. F. ) la temperatura de ebullicion fue de: R= 92°C 2. A partir del dato anterior y de la ecuacion de Clausius-Clapeyron calcule las diferentes presiones (PT) la temperatura correspondiente a cada presion y comparela con la obtenida experimentalmente. Complete la siguiente tabla. Considere: ? Hv = 9700 cal / mol R = 1. 987 cal / mol oK Temperatura Experimental h2 h1 ? h = h2 – h1 ?P = ? h PT = 585 +? P Temperatura Calculada oC oK mmHg. mmHg. mmHg. mmHg. oC oK 22 oC 295 oK 9. 0 mmHg 9. 0 mmHg 0. 0 mmHg 585 mmHg 22 oC 295 oK 96 oC 369 oK 10. 0 mmHg 8. 0 mmHg 2. 0 mmHg 587 mmHg 95. 9 oC 368. 9 oK 98 oC 371 oK 13. 0 mmHg 5. 0 mmHg 8. 0 mmHg 593 mmHg 97. 6oC 370. oK 100 oC 373 oK 16. 0 mmHg 2. 0 mmHg 14. 0 mmHg 599 mmHg 99. 3 oC 372. 3 oK CALCULOS Ecuacion de Clausius-Clapeyron ln P_2/P_1 = ?? H? _V/R [1/T_1 – 1/T_2 ] ? T_2=1/(R[ln?? P_2-ln?? P_1 ? ?/?? H? _V ]+ 1/T_1 ) Variacion de niveles de mercurio en el manometro (? h = h2 – h1) ?h1 = 9. 0 mmHg – 9. 0 mmHg = 0. 0 mmHg ?h2 = 10. 0 mmHg – 8. 0 mmHg = 2. 0 mmHg ?h3 = 13. 0 mmHg – 5. 0 mmHg = 8. 0 mmHg ?h4 = 16. 0 mmHg – 2. 0 mmHg = 14. 0 mmHg Presion total (PT = 585 mmHg +? P) PT = 585 mmHg + 0. 0 mmHg = 585 mmHg PT = 585 mmHg + 2. 0 mmHg = 587 mmHg PT = 585 mmHg + 8. 0 mmHg = 593 mmHg PT = 585 mmHg + 14. mmHg = 599 mmHg Temperaturas calculadas T_2=1/(1. 987 cal/(mol^o K) [ln?? 585 mmHg-ln?? 585 mmHg? ?/(9700 cal/mol)]+ 1/(? 295? ^o K)) T2 = 295 oK T_2=1/(1. 987 cal/(mol^o K) [ln?? 587 mmHg-ln?? 585 mmHg? ?/(9700 cal/mol)]+ 1/(? 369? ^o K)) T2 = 368. 90 oK T_2=1/(1. 987 cal/(mol^o K) [ln?? 593 mmHg-ln?? 585 mmHg? ?/(9700 cal/mol)]+ 1/(? 371? ^o K)) T2 = 370. 61 oK T_2=1/(1. 987 cal/(mol^o K) [ln?? 599 mmHg-ln?? 585 mmHg? ?/(9700 cal/mol)]+ 1/(? 373? ^o K)) T2 = 372. 32 oK Temperatura de oK a oC 295 oK – 273 = 22 oC 368. 9 oK – 273 =95. 9 oC 370. 6 oK – 273 = 97. 6 oC 372. 3 oK – 273 = 99. 3 oC