Lu08FQAI - E

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE QUÍMICA E INGENIERÍA QUÍMICA

E.A.P. QUÍMICA – 07.1

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE FISICOQUIMICA

LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA AI
PRACTICA № 06:

DETERMINACION CRIOSCOPICA DEL PESO MOLECULAR

PROFESOR: Víctor Raúl García Villegas

ALUMNOS:

Iriarte Laya, Luis Urbano CODIGO: 17070009

Valencia Chinarro, Franco Nicolás CODIGO: 1707075

FECHA DE REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA: 17/06/2019

FECHA DE ENTREGA: 27/06/2019

Lima-Perú

2019-I
 Determinación crioscópica del peso molecular UNMSM

INDICE
RESUMEN ................................................................................................................................. 3

INTRODUCCION ...................................................................................................................... 3

Termómetro de Beckmann ..................................................................................................... 4

PRINCIPIOS TEORICOS .......................................................................................................... 5

DETALLES EXPERIMENTALES ............................................................................................ 7

Materiales, equipos y reactivos .............................................................................................. 7

Procedimiento ......................................................................................................................... 7

TABULACION DE DATOS, GRAFICOS Y RESULTADOS ................................................. 7

Tabla 1: Condiciones de laboratorio. .................................................................................. 7

Tabla 2: Datos teóricos del Agua. ...................................................................................... 8

Tabla 3: Datos Teóricos de la Urea .................................................................................... 8

Tabla 4: Mediciones para el solvente puro (agua desionizada) .......................................... 8

Tabla 5: Datos de temperatura medidos cada 30 segundos para la solución ...................... 9

EJEMPLO DE CALCULOS .................................................................................................... 10

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 Determinación crioscópica del peso molecular UNMSM

RESUMEN
Al agregar un soluto a un solvente, produce en él un descenso en su punto de congelación. En

esta práctica se usó 0.8045g de urea en 25 mL de agua y esto produce un cambio que viene a

ser una propiedad coligativa ya que no depende de las distintas características del soluto,

solamente se basa en el número de molécula del soluto disuelto en el solvente.

Con la densidad del agua a 20°C y teniendo el volumen 25 mL se pudo hallar la masa del

solvente y conociendo el descenso de temperaturas, se logró conocer aproximadamente el peso

molecular del soluto el cual se comparó con el peso molecular teórico de la urea.

Mediante los gráfico T (ºC) vs. t (s) del solvente puro y de la solución se pudo obtener una

variación de temperatura de 1.01 ºC con lo cual reemplazando en la ecuación (1) se logró

determinar el peso molecular equivalente a 59.369 𝑔/𝑚𝑜𝑙 comparada con el valor teórico de

60.06 g/mol con % de error de 1.1505% por defecto.

INTRODUCCION
Sabemos que las sustancias puras tienen puntos de fusión y ebullición fijos. Por el contrario las

mezclas homogéneas no tienen puntos de fusión y ebullición fijos, sino que dependen de la

proporción en la que se encuentren sus componentes (soluto y disolvente).

El agua pura funde a 0ºC, pero al añadirle sal se forma una disolución y el punto de fusión baja

por debajo de los 0ºC. A mayor cantidad de sal añadida, mayor será la bajada de temperatura

(descenso crioscópico).

Algunas aplicaciones de este método seria cuando echan sal a las carreteras para que no se

forme hielo. La explicación a esto reside en que cuando disolvemos una sustancia en agua, el

punto de fusión de esta desciende (descenso crioscópico). Esta disolución de agua y sal posee

un punto de congelación menor que esos 0ºC, y puede llegar a descender hasta los -23ºC.

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 Determinación crioscópica del peso molecular UNMSM

Otros ejemplos conservar los alimentos a baja temperatura, evitar el desarrollo microbiano,

aumentar la vida útil de los alimentos, etc.

Termómetro de Beckmann

Los termómetros diferenciales Beckmann se emplean para medir pequeñas diferencias de

temperatura en el rango desde -20 hasta 150 ºC mediante la regulación del volumen de mercurio

en su sistema de medición que obliga al uso de un factor de corrección.

Sus aplicaciones son múltiples, por ejemplo, para determinar la naturaleza de un soluto

mediante la medición de la depresión del punto crioscópico de la disolución, también se

emplean ampliamente en mediciones calorimétricas.

Está construido de suerte que una parte del mercurio del bulbo puede ser trasladada a un

depósito de manera que lleve el extremo de la columna de mercurio a la sección graduada para

las zonas de temperaturas en que se han de medir las diferencias.

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 Determinación crioscópica del peso molecular UNMSM

PRINCIPIOS TEORICOS
El punto de congelación de un solvente disminuye cuando una sustancia se disuelve en él, esta

disminución es proporcional a la concentración molal de la sustancia disuelta, según la

ecuación:

△ 𝑇 = 𝐾𝑓𝑥𝑚…(1)

Donde la concentración molal (m) está dada por la expresión:

1000𝑥𝑊2
𝑚= …(2)
𝑊1𝑥𝑀

Teniendo en cuenta las ecuaciones (1) y (2), es posible calcular el peso molecular del soluto

cuando un peso conocido de este se disuelve en un peso conocido de solvente, mediante la

siguiente ecuación:

1000𝐾𝑓𝑥𝑊2
𝑀= …(3)
𝑊1△𝑇

Donde:

M: peso molecular del soluto

W1: Peso en g del solvente

△T: descenso del punto de congelación

Kf: constante de crioscópico

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 Determinación crioscópica del peso molecular UNMSM

W2: peso en g del soluto

La constante crioscopica Kf, depende de las características del solvente y se calcula utilizando

la siguiente ecuación:

𝑅𝑥𝑀𝑠𝑥𝑇𝑓 2
𝐾𝑓 = …(4)
1000𝑥△𝐻𝑓

Donde:

Ms: Peso molecular del solvente

R: constante universal de los gases

△Hf: entalpia molar de fusión del solvente

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 Determinación crioscópica del peso molecular UNMSM

DETALLES EXPERIMENTALES

Materiales, equipos y reactivos

Para esta práctica de laboratorio se contó con: aparato crioscópico de Beckmann, termómetro

electrónico (precisión de 0.00 °C), pipetas volumétricas de 5 y 25 mL, vasos de precipitado,

agua destilada, probeta, urea.

Procedimiento

Primero, se aseguró que todo el equipo estuviera en óptimas condiciones. Se armó el equipo

con los materiales previamente lavados y secados adecuadamente. Se llena la base con

partículas pequeñas de hielo, en la misma, se agregó sal para disminuir el punto de congelación

del agua. Se colocó el termómetro digital en el tubo porta muestra, que contiene el solvente

puro (H2O), haciendo que el termómetro de Hg esté reportando las temperaturas del baño de

hielo (a -10 °C). Cuando la temperatura del solvente llega a 2ºC se comenzó a registrar el

descenso de la temperatura cada 30 segundos con agitación constante (se usó un agitador aislado

para evitar que el sistema se caliente por fricción con el termómetro de Beckmann) hasta

observar que, en un determinado punto, la variación de la temperatura sea contante.

TABULACION DE DATOS, GRAFICOS Y RESULTADOS

Tabla 1: Condiciones de laboratorio.

P(mmHg) T( ͦ C) %H.R

756 20 98

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 Determinación crioscópica del peso molecular UNMSM

Tabla 1: Datos teóricos del Agua.

Constante
Calor latente de Punto de
Solvente crioscopica
fusión (cal/g) congelación
(°C.Kg/mol)

Agua 79.1 0.00 1.86

Tabla 2: Datos Teóricos de la Urea

Peso Molecular Urea 60.06 g/mol

Tabla 4: Mediciones para el solvente puro (agua desionizada)

t (s) T (°C)
0 0.35
30 0.13
60 -0.1
90 -0.33
120 -0.16
150 -0.04
180 0.02
210 0.03
240 0.04
270 0.04
300 0.03
330 0.03
360 0.03
390 0.03
420 0.02
450 0.02
480 0.02
510 0.02
540 0.02

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 Determinación crioscópica del peso molecular UNMSM

Tabla 3: Datos de temperatura medidos cada 30 segundos para la solución

t (s) T (°C)
0 2.78
30 2.61
60 2.29
90 2.12
120 1.93
150 1.76
180 1.63
210 1.39
240 0.94
270 0.64
300 0.42
330 0.32
360 0.02
390 -0.14
420 -0.44
450 -0.63
480 -0.87
510 -1.2
540 -1.07
570 -1.36
600 -1.51
630 -1.69
660 -1.87
690 -2.16
720 -2.49
750 -2.64
780 -2.64
810 -2.66
840 -2.78
870 -2.93
900 -3.09
930 -3.32
960 -3.68
990 -3.87
1020 -4
1050 -4.07
1080 -4.19
1110 -4.29
1140 -4.37
1170 -4.43
1200 -2.2
1230 -1.05

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 Determinación crioscópica del peso molecular UNMSM

1260 -1.03
1290 -1.04
1320 -1.04
1620 -1.06
1650 -1.05
1680 -1.06
1740 -1.06
1800 -1.07
1860 -1.08
1920 -1.09
1980 -1.11

EJEMPLO DE CALCULOS
De los gráficos anteriores, determine los puntos de congelación del solvente y la solución, y

ΔT:

Según los gráficos el punto de congelación del agua es 0.02 y de la solución de agua y urea se

tiene un punto de congelación intersectando el punto más alto con la línea de descenso, y se

obtiene un valor aproximado de -0.99. La diferencia seria 1.01

Calcule el peso molecular del soluto disuelto usando la ecuación (1)

20°𝐶
𝜌𝑎𝑔𝑢𝑎 = 0.9982 𝑔⁄𝑚𝐿

Para una temperatura de 20°C la densidad varia.

𝑔
Tenemos para el peso del solvente 𝑊1 = 0.9982 𝑚𝐿 𝑥 25 𝑚𝐿 = 24.955 𝑔

En la ecuación (1)

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 Determinación crioscópica del peso molecular UNMSM
1000𝑥𝐾𝑥𝑊2
̅=
𝑀
𝑊1 𝑥∆𝑇

Reemplazando

°𝐶. 𝑔
(1000)(1.86 )(0.8045 𝑔)
̅=
𝑀 𝑚𝑜𝑙
(24.95 𝑔)(1.01 °𝐶)

̅ = 59.369 𝑔/𝑚𝑜𝑙
𝑀

Mediante el % de error de este valor con respecto a los valores teóricos identifique la muestra

problema

60.06 − 59.369
%𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = | | 𝑥100% = 1.1505%
60.06

ANALISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

En la presente experiencia “determinación crioscópica del peso molecular” aplicamos los

conceptos previos para el caso de la urea disuelta en agua, en el cual se observó que el descenso

experimental del punto de congelación ∆T resultó un valor de -4.0 °C, y podemos inferir que

este valor depende de la masa de urea agregada.

𝑔
Obtuvimos un peso molecular experimental de la urea de 59.369 ⁄𝑚𝑜𝑙 , de la cual comparado

con el peso molecular teórico de 60.06 g/mol se obtiene un porcentaje de error de 1.1504%,

obteniendo un porcentaje de error muy reducido y aceptable. Comprobando que los resultados

obtenidos son buenos.

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 Determinación crioscópica del peso molecular UNMSM

Una de las posibles fuentes de error puede ser el intervalo de tiempo en el cual se registran las

medidas de temperatura, debido a que la variación es muy pequeña y en otras en el mismo

intervalo de tiempo se reduce o incrementa demasiado de lo esperado.

CONCLUSIONES
El peso molecular hallado experimentalmente en laboratorio es 59.8176𝑔/𝑚𝑜𝑙. la cual no

difiere significativamente del valor teórico de 60.06𝑔/𝑚𝑜𝑙 esto nos indica que hubo cierta

exactitud en el resultado.

El termómetro de Beckmann resulta ser muy útil para medir las variaciones de temperaturas

con rangos muy pequeños a través del tiempo.

La sal de mesa es un gran agente que permite reducir la temperatura del agua por tiempos

prolongados.

El presente método es muy útil para reconocer compuestos desconocidos, comparando el peso

molecular con datos teóricos.

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 Determinación crioscópica del peso molecular UNMSM

ANEXOS
1.- En un Diagrama de Fases (PT) relacione y analice las temperaturas de ebullición a una

presión determinada, para el solvente y para la solución.

En el presente diagrama de fases de agua, se observa el punto de ebullición en tres puntos:

 Punto Triple, se observa el cambio de fase en los tres estados, a las temperaturas de
0.01°C y 0.00603 atm de presión.
 En el Punto de Ebullición se observa el cambio de fase de liquido a gaseoso a la
presión de 1,00 atm y 100 °C.
 En el Punto Critico se puede observar que a una temperatura de 374°C y 218 atm de
presión hay un cambio de fase de líquido a gaseoso.
De estos tres puntos se puede observar que el cambio de fase de liquido a gaseoso tiene una

relación con la presión y la temperatura. Observando que bajo ciertas condiciones de presión y

temperatura se puede mantener el agua en su estado liquido.

2.- Escriba una ecuación que permita determinar la constante crioscópica de un solvente y

analice la dependencia de dicha constante respecto a cada variable.

La ecuación para hallar la constante crioscópica del solvente es:

̅̅̅̅
𝑀1 . ∆𝑇. 𝑚2 ∆𝑇. 𝑚2
𝐾= = = ∆𝑇. 𝑚𝑚𝑜𝑙𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑
1000. 𝑚1 1000. 𝑛1

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 Determinación crioscópica del peso molecular UNMSM

Donde:

Se puede observar la dependencia de la constante crioscópica de las siguientes variables, ̅̅̅̅

𝑀1

que es la masa molar del soluto, que se puede obtener en la biografía o es de conocimiento.

Tiene una relación directamente proporcional. Con ∆𝑇 que es la variación de temperatura se

observa la misma relación directamente proporcional, que se obtiene en la experiencia

realizada. Con 𝑚2 que es la masa del soluto se observa esta misma relación de proporción

directa. Con 𝑚1 se observa la relación inversamente proporcional que se visualiza en la

ecuación. La constante 1000 se debe a que la ecuación que se observa deriva la molalidad de la

solución.

3.- Adjunte y comente brevemente y manera critica una publicación científica indexada, de

preferencia de los últimos 5 años, directamente relacionada al estudio realizado.

El articulo que se recupero de http://www.redalyc.org/pdf/614/61412208.pdf

El articulo habla sobre las características fisicoquímicas estudiadas de la leche cruda en zonas

de Aroa y Yaracal, Venezuela. Los valores promedios más altos en los componentes de la leche

de mayor interés a nivel de la industria quesera, como son sólidos no grasos y grasa se

consiguieron en la zona de Aroa y en las fincas que enfriaban la leche. En ambas zonas que

fueron estudiadas los valores crioscópicos y acidez mas altos se obtuvieron la leche fría y los

mas bajos fueron en la leche caliente.

Mostrando la utilidad de esta experiencia para obtener los valores crioscópicos de alimentos

líquidos para su correcta cocción y almacenamiento.

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 Determinación crioscópica del peso molecular UNMSM

Temperatura vs tiempo (solvente puro)

0.4

0.3

0.2
Temperatura (°C)

0.1

0
0 100 200 300 400 500 600

-0.1

-0.2

-0.3

-0.4
Tiempo (s)

Temperatura vs tiempo (solución)

4

1
Temperatura (°C)

0
0 500 1000 1500 2000 2500
-1

-2

-3

-4

-5
Tiempo (s)

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