LABORATORIO DE QUIMICA APLICADA.PRACTICA NO.4 "INFLUENCIA SOBRE LA PRESON SOBRE EL PUNTO DE EBULLICIN"

INDICE.

1. MARCO TEORICO...........................................Pg.-21. MATERIAL REQUERIDO..................................Pg.-61. DESARROLLO DE LA PRCTICA.......................Pg.-71. CUESTIONARIO...............................................Pg.-8

OBJETIVO DE LA PRCTICA:1. Determinar experimentalmente la temperatura de ebullicin del agua a diferentes presiones. Comprobar la ecuacin de Clausius-Claperyyon mediante el clculo de la temperatura correspondiente a las diferentes presiones de vapor y compararla con la temperatura experimental respectiva.2. MARCO TEORICO.Entalpia: Muchas veces, las condiciones de volumen constante no son convenientes y en ocasiones son imposibles de alcanzar. La mayora de las reacciones ocurren en condiciones de presin constante (por lo general la presin atmosfrica). Si dicha reaccin produce un incremento neto en el nmero de moles de un gas entonces, el sistema realiza un trabajo sobre los alrededores (expansin). Esto se debe al hecho de que para el gas formado ingrese a la atmosfera, debe actuar contra la presin atmosfrica. De manera contraria, si se consumen mas molculas de gas de las que se producen, los alrededores realizan el trabajo sobre el sistema (compresin). Por ultimo, no se realiza trabajo alguno si no hay un cambio neto en el numero de moles de los gases reactivos a productos.En general, para un proceso a presin escribimos:E = q + wE = q + PVq= E + PVDonde el subndice p denota condiciones a presin constante. Ahora presentamos una nueva funcin termodinmica de un sistema llamada entalpia, la cual de define por medio de la ecuacin:H = E + PVDonde E es la energa interna del sistema y P y V son la presin y el volumen del sistema, respectivamente.Debido a que E y PV tienen unidades de energa, la entalpia tambin las tiene. Ademas, E, P y V son funciones de estado, es decir, los cambios en (E + PV) dependen solo de los estados inicial y final. Por tanto el cambio en H o H tambin depende solo de los estados inicial y final, es decir, H es una funcin de estado.Para cualquier proceso, el cambio de entalpia de acuerdo con la ecuacion esta dado por:H = E + (PV)Si la presin se mantiene constante entonces:H = E + PVSi se compara la ecuacin podemos ver que para un proceso a presin constante q = H. Una vez mas, aunque q no es una funcin de estado, el cambio de calor a presin es igual a H debido a que la trayectoria esta definida y en consecuencia puede tener solo un valor especifico.Ahora tenemos dos cantidades E y H, que se pueden asociar a una reaccin. Si esta ocurre en condiciones de volumen constante, entonces el cambio de calor q es igual a E. Por otro lado, cuando la reaccin se realiza a presin constante, el cabio de calor es igual a H.Entalpia de las reacciones:Debido a que la mayora de las reacciones son procesos a presin constante, podemos igualar el cambio de calor en estos cascos con el cambio de entalpia. Para cualquier reaccin del tipo:Reactivos ProductosDecimos el cambio en entalpia, denominada la entalpia de reaccin, H, como la diferencia entre las entalpias de los productos y la entalpia de los reactivos:H = H (productos) H (reactivos)La entalpia de una reaccin puede ser positiva o negativa, segn el proceso. Para un proceso endotrmico ( el sistema absorbe calor de los alrededores ), H es positivo ( es decir, H > 0 ). Para un proceso exotermico (el sistema libera calor hacia los alrededores H es negativo (es decir, H < 0 ).La termoqumica opera con los procesos que se producen propiamente en una reaccin qumica. Si estas reacciones de presentan por:Reactivos ProductosLa variacin de energa interna y la variacin de entalpia en el proceso han de estar relacionados con los contenidos en energa y entalpia de los reactivos y productos, en la forma:E = E (productos) E (reactivos)H = H (productos) H (reactivos) Relacion entre E y HLa medida de un calor de reaccin se obtene normalmente de forma directa, o por la variacin de energa interna, o por la variacin de entalpia.Pese a todo, cada uno de estos resultados sirve para evaluar al otro. Si la reaccin se realiza en un aparato cerrado donde las condiciones son a volumen constante, como es la bomba calorimtrica, no se produce trabajo de expansin y el calor de reaccin es igual a la variacin de energa interna. Si el sistema reacciona a presin constante, el calor de reaccin, como se indico en la seccin ha de ser igual a la variacin de entalpia.La diferencia entre H y E para una reaccin depende de la variacin de volumen se produce cuando la reaccin transcurre a presin constante, contra esta presin.

Punto de ebullicin:Es la mxima temperatura a la que una sustancia puede presentarse en la fase lquida a una presin dada por su relacin con el cambio de estado lquido a gaseoso. para cada una de las sustancias existen diferentes puntos de ebullicin segn la presin a la que se determine cuando se habla del punto de ebullicin se hace referencia la presin ambiental ala que se encuentra dicha sustancia. si un lquido recibe calor en el punto de ebullicin la temperatura permanece invariable hasta que el lquido se haya evaporado por completoSi ponemos al fuego un recipiente conagua, como el fuego est a mayortemperaturaque elagua, le cede calory latemperaturadelaguava aumentando, lo que podemos comprobar si ponemos un termmetro en elagua. Cuando el agua llega a 100 C, empieza a hervir, convirtindose envapor de agua, y deja de aumentar sutemperatura

Presin de vapor de los lquidos

En los lquidos las molculas estn en continuo movimiento banco y mucho ms restringido que el de las molculas gaseosas por la mayor atraccin existente entre ellas y existe una distribucin de velocidades moleculares en cierto modo semejante sala de los gases como consecuencia de esos movimientos constantemente estarn llegando molculas a la superficie desplazando a las existentes ahsi se sita un lquido en un recipiente cerrado como el recinto vaco de un tubo baromtrico al principio pasarn molculas del lquido al estado gaseoso pero estas molculas chocan con la superficie del lquido y si no poseen energa suficiente para vencer la atraccin de stas quedarn retenidas o incorporadas nuevamente al y que constantemente estarn pasando molculas rpidas de lquido a gas y molculas lentas del gas a lquido hasta que se alcance el equilibrio durante el equilibrio el nmero de molculas que pasan de una fase a otra es el mismo a cada temperatura se establece una presin de la fase gaseosa que se puede medir por comparacin con otro tubo baromtrico de referencia a este fenmeno se le conoce como presin de vapor de lquido a temperatura considerada.

MATERIAL Y EQUIPO.

MATERIAL.

1 Matraz baln plano de 500

1 Termmetro

1 Manmetro en U con mercurio

1 Tapn de hule bihoradado

1 Tubo de vidrio con conexiones de hule

1 Mechero, anillo y tela de alambre con asbesto Cuerpos de ebullicin

DESARROLLO DE LA PRCTICA.PROCEDIMIENTOPRIMERA PARTE1. En el matraz baln coloque aproximadamente 250 de agua y los cuerpos de ebullicin.2. Monte el equipo tal como se indica en la Figura 1, al iniciar el experimento el tubo de hule no deber estar conectado al manmetro. Estando desconectado el manmetro (pero en una posicin tal que cuando sea necesario se pueda conectar rpidamente), caliente hasta ebullicin. Anote la temperatura correspondiente.3. Por un tiempo no mayor de 10 segundos, deje de calentar y conecte rpidamente la manguera de hule al manmetro, e inmediatamente inicie el calentamiento hasta una temperatura de aproximadamente 96. Deje de calentar hasta estabilizar la temperatura. Anote la variacin de niveles de Mercurio en el manmetro () y la temperatura correspondiente para este incremento de presin. No deje enfriar mucho tiempo.4. Caliente nuevamente hasta 98, retire el mechero y anote la variacin de niveles del manmetro a la temperatura correspondiente. Caliente nuevamente hasta 100 y anote la variacin de niveles en el manmetro.5. Cuide de no calentar a una temperatura mayor a 103 porque puede desconectarse la manguera del manmetro o del matraz por el aumento de presin. Deje enfriar y cuando no haya variacin en el nivel de mercurio (=0), desconecte la manguera de hule del manmetro.

Figura1

CUESTIONARIO.1. Experimentalmente cuando la presin de oposicin fue de 585 mmHg, (presin atmosfrica en el D.F,) la temperatura de ebullicin fue de :

92C = 365.15 K

4. A partir del dato anterior y de la ecuacin de Clausisus Clapeyron, calcule a las diferentes presiones () la temperatura correspondiente a cada presin y comprela con la obtenida experimentalmente. Complete la siguiente tabla. Considere:

mmHgmmHg

92365.155005063595.85369

94367.151505010068598.25371.40

98371.153101506064598.7371.85

100373.15320210100695105378.13

Clculos:Datos:PT = Patm + PP = h = h2 - h1K = C + 273.15K = 92 + 273.15 = 365.15 Kh = h2 + h1 = Ph = 50 0 = 50mmHgPT = 585mmHg + P = 585mmHg + 50 mmHg = 635mmHg

C =K-273.15C = 369 - 273.15 = 95.85 CK = C + 273.15K = 94 + 273.15 = 367.15 Kh = h2 + h1 = Ph = 150 50 = 100mmHgPT = 585mmHg + P = 585mmHg + 100 mmHg = 685mmHg

C = K - 273.15C = 371.40 - 273.15 = 98.25 CK = C + 273.15K = 96 + 273.15 = 369.15 Kh = h2 + h1 = Ph = 210 150 = 60mmHgPT = 585mmHg + P = 585mmHg + 60mmHg = 645mmHg

C = K - 273.15C = 371.85 - 273.15 = 98.7CK = C + 273.15K = 100 + 273.15 = 373.15Kh = h2 + h1 = Ph = 320 210 = 110mmHgPT = 585mmHg + P = 585mmHg + 110mmHg = 695mmHg

C =K - 273.15C = 378.13 - 273.15 = 105C