Inf. 02 Determinación Del Calor de Solución Por El Método de Solubilidad

UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLOFACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS, GEOLOGÍA Y METALURGIA

INGENIERÍA DE MINAS

INFORME DE LABORATORIO Nº 02 “DETERMINACIÓN DEL CALOR DE

SOLUCIÓN POR EL MÉTODO DE SOLUBILIDAD”

I.II. OBJETIVOS

Determinar el calor de disolución de ácido oxálico por el método de la solubilidad.

III. FUNDAMENTO TEÓRICO

El equilibrio más simple entre un sólido y su parte disuelta es aquel

de una solución saturada la que no se ioniza en la solución

dependiendo solo de la temperatura y la concentración de solución,

puesto que en una solución saturada existe un estado de equilibrio,

se puede aplicar la ecuación de Van´t Hoff, que para el caso

especial de la solubilidad “S” puede escribirse:

d(LnS) = - H dT RT2

Integrando y considerando ▲H constante se obtiene:

∫ d ( lnS )=¿¿▲H / R∫ dT /T 2

log (S )= −∆ H2.303 RT

+C´

ó

ln (S )=−∆ HRT

+C



Gráfica: Log (S) vs 1/T:

C

m= −∆ H2.303 R

Log(S)

1/T

Donde:

∆ H=−2.303 Rxm

Cuando la integración se realiza entre las temperaturas T1 y T2

∫S 1

S 2

d ( lnS )=∆ HR

∫T 1

T 2dTT2

Resolviendo se obtiene:

lnS 2S 1

= ∆HR

[T 1−T 2T 1 xT 2

]

ó

logS2S1

= ∆ H2.303 R

[T 1−T 2T 1 xT 2

]

donde: S1 = Solubilidad a la temperatura T1

S2 = Solubilidad a la temperatura T2

∆ H = Calor promedio de disolución R = Constante Universal De Los Gases

La solubilidad de una sustancia en un líquido dado, depende de la

naturaleza del soluto y del solvente, de la temperatura y de la



presión. Las variaciones del valor de la presión atmosférica solo

producen cambios despreciables en la solubilidad de los líquidos o

de los sólidos en líquidos. En cambio la solubilidad de los gases en

los líquidos varía en proporción directa de la presión parcial del gas

que se solubilidad. En los sólidos y líquidos la mayoría de las

solubilidades aumentan con la temperatura.

III.1. Solubilidad

La solubilidad es una medida de la capacidad de una determinada

sustancia para disolverse en un líquido. Puede expresarse en moles

por litro, en gramos por litro, o en porcentaje de soluto; en algunas

condiciones se puede sobrepasarla, denominándose solución

sobresaturada.

Además la solubilidad es la propiedad que tienen unas sustancias de

disolverse en otras a temperaturas determinadas.

La sustancia que se disuelve se llama (soluto) y la sustancia donde

se disuelva se llama (solvente). No todas las sustancias se disuelven

en un mismo solvente, por ejemplo en el agua, se disuelve el alcohol

y la sal. El aceite y la gasolina no se disuelven.

En la solubilidad, el carácter polar o apolar de la sustancia influye

mucho, ya que, debido a estos la sustancia será más o menos

soluble, por ejemplo: Los compuestos con más de un grupo

funcional presentan gran polaridad por lo que no son solubles en

éter etílico.

Entonces para que sea soluble en éter etílico ha de tener poca

polaridad, es decir no ha de tener más de un grupo polar el

compuesto. Los compuestos con menor solubilidad son los que

presentan menor reactividad como son: las parafinas, compuestos

aromáticos y los derivados halogenados.



El término solubilidad se utiliza tanto para designar al fenómeno cualitativo del proceso de disolución como para expresar cuantitativamente la concentración de las soluciones. La solubilidad de una sustancia depende de la naturaleza del disolvente y del soluto, así como de la temperatura y la presión del sistema, es decir, de la tendencia del sistema a alcanzar el valor máximo de entropía. Al proceso de interacción entre las moléculas del disolvente y las partículas del soluto para formar agregados se le llama solvatación y si el solvente es agua, hidratación.

La solubilidad varía con la temperatura. En la mayoría de los casos:

a mayor temperatura del solvente, mayor solubilidad del soluto.

III.2. ácido oxálico

Ácido Oxálico Nombre derivado del griego oxalis = trébol por su

presencia natural en esta planta donde fue descubierto por Wiegleb

en 1776. Luego se encontró en una amplia gama de vegetales

incluido algunas alimenticias como el ruibarbo o las espinacas.

III.2.1. Propiedades

El ácido oxálico es el diácido orgánico más simple.

Fórmula: HO2CCO2H .

Masa molecular: 90,04.

Punto de fusión: 189,5 ºC - 101,5 °C (hidratado).

Punto de ebullición: 157 ºC (sublimación).

Soluble en alcohol y agua (102 g ácido / L de agua a 20

ºC; cristaliza del agua en forma di hidratada.

Ácido fuerte en su primera etapa de disociación debido a la proximidad del segundo grupo carboxílico.

Calentándolo se descompone liberando principalmente dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO) y agua.



2.3. Pruebas analíticas clásicas

Formación de un precipitado blanco en disolución neutra con

sales de calcio que se re disuelve en ácido. Reacciona con

permanganato (MnO4-) reduciéndolo a manganeso (II) y

oxidándose a carbonato o CO2 respectivamente:

5 H2C2O4 + 2 MnO4- + 6 H+ -> 10 CO2 + 2 Mn2+ + 8 H2O

2.3.1. Nomenclatura

Las sales y ésteres de este ácido se denominan oxalatos. El

oxalato actúa como ligando quelante, uniéndose a un átomo

central a través de dos átomos de oxígeno.

2.3.2. Síntesis

El ácido oxálico se obtiene hoy en día por calentamiento de

formiato sódico (NaO2CH) a 360 ºC bajo liberación de

hidrógeno, precipitación del ácido en forma de oxalato

cálcico con leche de cal y finalmente liberación del ácido

con ácido sulfúrico.

2.3.3. Toxicología

El ácido oxálico es moderadamente tóxico (LD50 rata = 375

mg/kg) ya que precipita el calcio en forma de oxalato de

calcio que puede obstruir los capilares renales, etc. y evita

su asimilación por parte del cuerpo. Por esto se

desaconseja a las mujeres lactantes y a los niños en

crecimiento la ingestión de grandes cantidades de

alimentos ricos en oxalatos. Los cálculos en los riñones

suelen contener una parte importante de oxalato cálcico.

http://es.wikipedia.org/wiki/Toxicolog%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Nomenclatura



III.3. Aplicaciones y usos

En apicultura este ácido es utilizado en el control de Varroasis

enfermedad causada por ácaros del género Varroa que

atacan a las abejas melíferas. Por su acción toxicológica

descripta, es objetada su utilización por algunos autores en la

apicultura, si bien debemos rescatar que la miel como

producto natural contiene este ácido, por lo cual se considera

el tratamiento con ácido oxálico como orgánico. Hay mieles

que naturalmente tienen alta concentración de ácido oxálico

como es el caso de la miel de almendro (Prunus dulcis),

dependiendo la concentración del mismo en miel de la flora

nectífera que la abeja pecorea.



IV. MATERIALES Y REACTIVOS

Termostato.

Pesa filtro.

Termómetro.

Balanza analítica.

Erlenmeyer de 150ml.

Bureta de 50ml.

Soporte universal.

Varilla de vidrio.

Pipeta de 5ml.

Solucion de NaOH 0.1M.

Solucion saturada de H2C2O4

Fenolftaleina(C20H14O4)

Agua destilada.

V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

a. Preparar una solución saturada de ácido oxálico a 50 ºC (aprox. 150mL).

b. Colocar la solución saturada en un Erlenmeyer y mantener en un baño a la temperatura constante de 35ºC durante 10 minutos.

c. Pesar una pesa filtro vacío, limpio y seco y anotar su peso.d. Tomar 5mL de la solución con una pipeta cubriendo el extremo de

la pipeta con algodón para evitar que penetre algo de sólido y pasar rápidamente al pesa filtro tarado.

e. Pesar rápidamente y luego pasar la solución a un vaso de 250mL.

f. Lavar el pesa filtro con agua destilada y pasar el líquido de lavado al vaso de precipitación de 250mL.

g. Titular la solución de NaOH 0.5 N usando fenolftaleína como indicador y anotar el gasto. Hacer la titulación por duplicado.

h. Repetir el experimento a 30ºC y 25ºC.



VI. CALCULO Y RESULTADO

DETERMINIACIONDEL CALOR DE SOLUCION POR EL METODO DE LA

SOLUBILIDAD

T=35°C<>308°K

V=3ml (solución saturada de H2C2O4)

M= 3.1710g de H2C2O4

[NaOH]= 0.5M

GASTO=18ml

Rxn de titulación

H2C2O4 + NaOH Na2C2O4 +2H2O

EN EL PUNTO DE EQUILIBRIO

#meq-g NaOH=#meq-g H2C2O4

#meq-g NaOH=NxV

#meq-g NaOH=0.5 meq-g x18mL/ml

#meq-g NaOH=9 meq-g NaOH=#meq-g H2C2O4

9 meq-g =#meq-g H2C2O4

Calculo de peso

Peso meq-g H2C2O4 =M/Ɵ = 90mg /meq−g

2meq−g/m−mol

meq-g H2C2O4=45mg /meq−g

#meq-g H2C2O4 = m

Peso meq−g H 2C 2O 4

m=#meq-g H2C2O4 x Peso meq-g H2C2O4

m=9 meq-g x45mg /meq−g

m=405mgX1g/100mg

m=0,405g H2C2O4

calculo de Sen g/100g de solución

si 0,405g H2C2O4 3,1710g solución

X 100g de solución

X=12.7720 de oxalato/100g de solución

T=25°C<>298°K

V=3ml (solución saturada de H2C2O4)



M= 3.160g de H2C2O4

[NaOH]= 0.5M

GASTO=17.30ml

Rxn de titulación

H2C2O4 + NaOH Na2C2O4 +2H2O

EN EL PUNTO DE EQUILIBRIO

#meq-g NaOH=#meq-g H2C2O4

#meq-g NaOH=NxV

#meq-g NaOH=0.5 meq-g x17.30mL/ml

#meq-g NaOH=8.65 meq-g NaOH=#meq-g H2C2O4

8.65 meq-g =#meq-g H2C2O4

Calculo de peso

Peso meq-g H2C2O4 =M/Ɵ = 90mg /meq−g

2meq−g/m−mol

meq-g H2C2O4=45mg /meq−g

#meq-g H2C2O4 = m

Peso meq−g H 2C 2O 4

m=#meq-g H2C2O4 x Peso meq-g H2C2O4

m=8.65 meq-g x45mg /meq−g

m=389.25mgX1g/100mg

m=0,389g H2C2O4

Calculo de S en g/100g de solución

si 0,389g H2C2O4 3,160g solución

X 100g de solución

X=12.3101 de oxalato/100g de solución

T 1/T S logS

35 308 3.25x10-3 12.7720 1.106

25 298 3.36x10-3 12.3101 1.090



VII. CONCLUCIONES

La concentración del ácido oxálico disuelto en solución acuosa se ve incrementado a medida que la temperatura se incrementa en la solución.

El ácido oxálico se disuelve parcialmente a condiciones ambientales, ello quiere decir que cuando se disuelve el ácido oxálico; existe una fase disuelta y una fase no disuelta (en estado sólido), ello indica que el soluto solo se disuelve parcialmente.

Consecuentemente a la proporcionalidad con la que se ve incrementada la solubilidad por efectos de la temperatura; en la titulación se verá incrementada la cantidad de ácido clorhídrico que se necesitará para poder realizar una reacción de neutralización a una concentración establecida.

La solubilidad de un soluto frente a un solvente; es directamente proporcional al incremento de la temperatura suministrada, una vez obtenida la solubilidad a una mayor temperatura; la solubilidad permanece relativamente invariable a medida que la temperatura se va disminuyendo.

VIII. RECOMENDACIONES

La precisión en el pesado, el titulado, en la medición de la temperatura y en la cantidad de volumen que se tiene que usar es fundamental; porque a mayor exactitud; mayor será la precisión que se va a obtener en los resultados esperados.

Puede existir una variación ligera de los resultados esperados; puesto que se ve afectado por las condiciones climáticas a las cuales se está elaborando, para corregir ello se tiene que ajustar algunas correcciones para que la congruencia sea mucho mayor.



El orden y la limpieza es fundamental para ejecutar este tipo de labores para evitar cualquier incidente y/o accidente.

La buena coordinación con el equipo de trabajo y la seriedad por parte de los integrantes de trabajo es fundamental para el desarrollo óptimo del trabajo.

IX. REFERENCIAS BBLIOGRÁFICAS

Atkins P. “Fisicoquímica” 2da. Edición. Ed. Fondo Educativo

Interamericano, México, 1986, pág: 204 – 205.

Castellan G. “Fisicoquímica” 2da. Edición. Ed. Fondo Educativo

Interamericano, EEUU, 1987, pág: 106, 144. 312-313;324,337

Maron S. Prutton “Fundamentos de Fisicoquímica” 1era.

Edición. Ed. Limusa, México, 1968, pág: 269 – 272.

Pons Muzzo Gastón “Fisicoquímica” 6ta Edición Ed. Universo,

Lima, 1985, pág: 271 – 274. 272,273,413,418.

Gorbachev " Practicas de Fisicoquimica", 1ra Edicion, Ed. MIR,

X. SOLUCIÓN DE PREGUNTAS

1. Calcular la solubilidad del ácido oxálico en gramos por 100 gamos de agua a las tres temperaturas

2. Escoger dos puntos y anotar los valores correspondientes de S y T

3. Calcular ∆ H (calor promécio de disolución) con lós valores de S y T selecionados. Este será el calor de solución promedio entre las temperaturas de 25 °C y 35°C.

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