TRABAJO PRÁCTICO Nº 3: PROPIEDADES MOLARES PARCIALES
Uno de los objetivos principales de este trabajo práctico es la determinación de los volúmenes específicos de una determinada cantidad de mezclas binarias etanol-agua de distinta composición. Para ello realizamos mediciones de densidad a temperatura constante mediante una balanza de cadena. Con los datos experimentales obtenidos y los conocimientos teóricos calculamos los volúmenes molares parciales de cada componente para las distintas composiciones de mezcla.
PROCEDIMIENTO:
Se prepararon soluciones etanol-agua de composiciones 0; 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.7; 0.85.
Se determinan las densidades correspondientes a temperatura ambiente, mediante la utilización de la balanza de cadena.
NOMENCLATURA:
et=etanol
H=agua
REPORTE DE DATOS:
Gráfico de VM vs. Xetanol:
Gráfico de ΔVM vs. Xetanol:
El volumen molar parcial de un componente a partir del gráfico de VM vs. Xetanol se calcula mediante el método gráfico de la tangente. Para calcular el volumen molar parcial del componente 1 a una fracción molar correspondiente, se calcula la derivada del VM con respecto a X1. La derivada en este punto representa la pendiente de la recta tangente de VM en X1. Los volúmenes molares parciales de los componentes 1 y 2 son las intersecciones de dicha recta tangente con las rectas verticales de x=0 y x=1.
VOLUMENES MOLARES PARCIALES:
Xetanol
Vetanol
Vagua
0,0
0.059
0.05
0,1
0.059
0.05
0,2
0.059
0.05
0,3
0.059
0.05
0,4
0.06
0.049
0,5
0.06
0.049
0,7
0.06
0.049
0,85
0.06
0.049
1,0
0.06
0.049
ECUACIÓN DE GIBBS-DUHEN:
Tabla de valores experimentales:
Con estos datos confeccionamos los gráficos correspondientes a VM vs. Xetanol y ΔVM vs. Xetanol.
Xetanol
Xagua
PMM
dM
VM
VNOMEZ
∆VM
0,00
1,00
18,0
0,9959
18,0741
18,0741
0,0000
0,10
0,90
21,0206
0,9652
21,7785
21,9977
-0,2192
0,20
0,80
23,8674
0,9400
25,3808
25,6955
-0,3046
0,30
0,70
26,5806
0,9222
28,8230
29,2198
-0,3967
0,40
0.80
29,1826
0,9199
31,7237
32,5997
-0,8759
0,50
0,50
32,6992
0,9125
35,8348
37,1675
-1,3327
0,70
0,30
38,3472
0,8997
42,6222
44,5038
-1,8816
0,85
0,15
42,3081
0,8449
50,0747
49,6488
0,4259
1,00
0,00
46,0000
0,8449
54,4443
54,4443
0,0000
Comprobación experimental de la ecuación de Gibbs-Duhem:
Para ello tomamos dos puntos cualesquiera y evaluamos la derivada de los volúmenes molares con respecto a la fracción molar del etanol. Para este caso tomamos los puntos Xetanol = 0.2 y Xetanol = 0.6.
CUESTIONARIO:
¿Qué tipo de solución es la de etanol-agua desde el punto de vista termodinámico?
Se mezcla con agua en cualquier proporción y da una mezcla azeotrópica con un contenido de aproximadamente el 96 % de etanol. Un azeótropo es una mezcla líquida de dos o más componentes que poseen un único punto de ebullición constante y fijo, y que al pasar al estado vapor se comporta como un líquido puro, o sea como si fuese un solo componente.
Interprete molecularmente la respuesta a la pregunta 1).
Los alcoholes de pocos átomos de carbono son solubles en todas las proporciones. La solubilidad del alcohol reside en el grupo -OH incorporado a la molécula del alcano respectivo. Las uniones puente de hidrógeno también se manifiestan entre las moléculas de agua y el alcohol
ASOCIACIÓN DE ETANOL CON AGUA:
Esta asociación explica la solubilidad del alcohol etílico con el agua: forman semicombinaciones.
La solubilidad de los alcoholes disminuye con el aumento del número de átomos de carbono, pues el grupo hidroxilo constituye una parte cada vez más pequeña de la molécula y el parecido con el agua disminuye a la par que aumenta la semejanza con el hidrocarburo respectivo.
Enumerar las posibles causas de error de la práctica realizada en el laboratorio
Las posibles fuentes de error fueron
Mezclas preparadas defectuosamente en la medición.
Calibrado erróneo la balanza.
Mala determinación de los últimos decimales de densidad.
Manipulación constante de la solución (pudo haber elevado la temperatura de la misma, provocando cambios en el volumen).
Proponga otra técnica experimental, factible a ser implementada en el laboratorio, para obtener la misma información obtenida en este trabajo práctico. Compare su precisión con el método utilizado aquí.
Mediante la utilización de un densímetro
Dependiendo del líquido, se escoge un densímetro u otro, ya que existen varios modelos, para medir distintas densidades. La presicion de un densímetro digital es extremadamente exacta y ademas se tarda menos tiempo en efectuar la medicion.