Laboratorio de Fisicoqumica 2. Solubilidad de gases en lquidosL-QMC-1300

SOLUBILIDAD DE GASES EN LIQUIDOS

I. INTRODUCCION

La solubilidad de una sustancia en un lquido dado, depende de la naturaleza del soluto y del solvente, de la temperatura y de la presin. las variaciones del valor de la presin atmosfrica producen solo cambios despreciables en la solubilidad de los lquidos o de los slidos en los lquidos.

En cambio, la solubilidad de los gases en los lquidos vara en la proporcin directa de la presin parcial del gas que se solubiliza.

En los slidos y lquidos, la mayora de las solubilidades aumenta con la temperatura, mientras que en los gases sucede lo contrario debido al hecho que las energas cinticas mayores de las molculas a ms altas temperaturas vencen a las fuerzas de atraccin que causaron que se disolvieran las molculas del gas

II. OBJETIVOS

Efectuar lecturas de T, P, V antes y despus del proceso de solubilidad de una masa de gas contenido en un sistema, aplicando el mtodo de disminucin de presin. Explicar el fenmeno de la solubilidad de un gas, utilizando la terica cintica molecular y diferenciar con la solubilidad de un gas en aleaciones mezclas de slidos (en fusin) y la solubilidad de gases en agua.

III. FUNDAMENTO TEORICO

3.1 Caractersticas generales de una solucinUna solucin es cualquier fase que contiene dos o ms componentes. La fase puede ser gaseosa liquida o slida. Las soluciones son mezclas homogneas de dos o ms especies moleculares distintas. La homogeneidad se considera desde un punto de vista de una escala molecular La concentracin, es decir, las cantidades relativas de los componentes en la solucin, junto con P y T, son los parmetros de estado fundamentales de cualquier solucin.Los gases se mezclan en proporciones cualesquiera, sin influencia decisiva de uno o de los otros gases que se dispersen entre si, de esta manera constituyen soluciones las mezclas gaseosas, cuando sus componentes llegan al estado de equilibrio molecular.

3.2 SolubilidadLa accin solvente de un lquido se presume que se deba a la alta afinidad entre las fuerzas atractivas de los dos lquidos, o del lquido y las partculas slidas. Cuando se ponen en lquido y un slido, las fuerzas atractivas de las molculas liquidas ayudadas por el movimiento de las partculas slidas

En la solucin, las molculas del soluto estn libres para moverse debido a la energa de traslacin que poseen. Bombardeando las paredes del recipiente que limita a la solucin, las molculas del soluto ejercen una presin osmtica que es anloga a la presin parcial ejercida por cada uno de los componentes de una mezcla gaseosa.

La solubilidad de una sustancia en un lquido es la cantidad qumica en moles que se disuelven en un determinado volumen de lquido puro, esto se puede expresar S = n (gas) / V (liquido) (mol/l)IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Los materiales y reactivos que se usaran son:

MaterialesReactivos

Matraz volumtrico Manguera Termmetro Flexo metro Bureta Soporte universal Vaso de precipitacin Tubos delgados. Agua HCl Mrmol

MONTAJE DEL EXPERIMENTO

En un matraz volumtrico con un tapn de dos orificios se coloca amoniaco En un soporte universal se sujeta el matraz volumtrico invertido de un lado y del otro se sujeta una bureta Dicho matraz se conecta a travs de una manguera a la bureta, al mismo tiempo en la parte inferior de dicho matraz se coloca un recipiente con agua (como se muestra en la fig.). Se abre la llave de la bureta dejando fluir 1ml de agua, se observa que en la parte inferior el agua va subiendo poco a poco, debido a la solubilidad del gas en el lquido. Se toman datos de la variacin de altura que se alcanza, temperatura, volumen.

V. DATOS Y RESULTADOS

Despus de la experimentacin obtenemos los siguientes datos:

Dixido de carbono

T ( C)h (mm)Vsistema (ml)VH2O (ml)

15602702

VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

Se realizaron mediciones de T, P y V al principio y al final del proceso y luego del procesamiento de datos se determino que la solubilidad del dixido de carbono en agua es:

La teora cintico molecular nos dice que las molculas de un gas chocan contra la superficie del liquido rompiendo las fuerza de tensin superficial y quedando atrapadas en el seno del liquido, es as que a mayores temperaturas la energa cintica de las molculas del gas aumenta teniendo la suficiente fuerza para volver a romper las fuerzas de cohesin en el liquido y salir del mismo, razn por la cual con el incremento de la temperatura las disminucin de los gases en lquidos disminuye.

VII. BIBLIOGRAFIA

Ing. Mario Huanca IbaezGua de laboratorio en prcticas de FisicoqumicaEdit. FNI. Oruro-Bolivia-2006

VIII. APENDICE

8.1 CALCULOS

Dixido de carbono

T ( C)h (mm)Vsistema (ml)VH2O (ml)

15602702

8.2 CUESTIONARIOa) Explique el ascenso del agua a travs de tubo de vidrio

Rpta. El agua asciende a travs del tubo capilar desde el momento cuando se deja entrar un determinado volumen de agua dentro del matraz volumtrico que contiene el amoniaco. El gas se disuelve en el agua por ende la presin en el matraz disminuye. Esta presin final del amoniaco es menor a la presin atmosfrica por lo que por diferencia de presin el agua asciende.

b) Calcule la disminucin de la presin de amoniaco en el interior del matraz en mmHg.

Rpta. La presin inicial del amoniaco en el matraz volumtrico es igual a la presin exterior en Oruro (atmosfrica), es decir . En el estado final, cuando la columna de agua asciende hasta una altura , tenemos:

c) Calcule el nmero de molculas de CO2 que inicialmente haba en el matraz. Despus del proceso, para el equilibrio calcule la disminucin del nmero de molculas de gas amoniaco a la misma temperatura

d) Sugiera un mtodo para determinar la constante k de la ley de Henry a temperatura constante.

Rpta:La Ley de Henry, establece que la solubilidad de un gas en un lquido es proporcional a la presin del gas sobre la disolucin a una temperatura constante. Esto es:

Donde: : Concentracin molar del gas disuelto (mol/litro) : Presin en atmosferas sobre la disolucin : Constante que depende solo de la temperatura y del gas.

En un experimento solo necesitamos medir la presin parcial sobre el gas y conocer la constante .

e) Explique la solubilidad de un gas en funcin de los cambios de temperatura y las modificaciones de presin.

Rpta:La solubilidad de un gas con la temperatura disminuye conforme aumenta la temperatura, en el ejemplo, se puede apreciar cmo cambia la solubilidad de oxgeno en funcin de la temperatura en agua dulce.La disminucin de la solubilidad de los gases con el aumento de la temperatura se debe a que si aumentamos la temperatura, aumentamos el grado de agitacin molecular o energa cintica de las molculas de gas por lo que estos se mueven ms rpido y salen de liquido (agua).

5 Alvaro M. Gonzales R. Laboratorio N 1 Pg.