Fisica Informe.docx

FISICA

PRE INFORME

Leonor Castiblanco Tijaro

GRUPO: 358115_73

ANDREA YATE TUTORA VIRTUAL

SERGIO SUAREZ PALACIOS TUTOR DE PRÁCTICA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA (UNAD) ESCUELA DE CIENCIAS AGRARIAS PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE (ECAPMA)

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Determinar el uso que se le debe dar al carbón activado. Obtener los cálculos necesarios para así hallar un buen resultado. Consultar las diferentes ecuaciones Lograr determinar la entalpia molar

. Materiales y reactivos necesarios para la práctica                     

Cuaderno, libreta, block o agenda para apuntes. Cámara fotográfica, Bata de laboratorio, gafas de seguridad y guantes de nitrilo o látex. Cronómetro Termómetro. Balanza analítica. Agitador magnético o varillas de agitación de vidrio Equipo de titulación: Soporte universal, bureta, pinzas, erlenmeyer 250mL, probeta de 100mL Montaje de filtración: Embudo, papel de filtro, beaker Baño termostatado 1 Calorímetro (Vaso Dewar, termo o recipiente de icopor). 2 Beaker 200ml. 4 beaker de 250 mL 1 beaker de 1L 4 Erlenmeyer de 100mL 1 Probeta graduada de 100ml. 1 probeta graduada de 500ml. 1 balón fondo blanco con desprendimiento lateral y tapón de caucho. Manguera con acople de vidrio. espátula. 4 g Hidróxido de sodio NaOH en lentejas. 1.5 L Ácido clorhídrico HCl 2N, 5 g de Carbonato de calcio CaCO3, 2.5 L Agua destilada, 40mL de Tiosulfato sódico al 0.1N, 80 mL de ácido clorhídrico, 1 N, 4 g Carbón activado, Hidróxido de sodio, 0.1 N, 200 mL Ácido acético al 0.15M y 0.05M Fenolftaleina, 200 ml de una muestra de agua (río, quebrada, o industrial residual) – Estudiante, 50 g de muestra de suelo – Estudiante

PROCEDIMIENTO 1

DETERMINACIÓN DE LA ENTALPÍA MOLAR DE DISOLUCIÓN Y ENTROPÍA DE UNA MEZCLA BINARIA

Tomar una muestra de 100 ml de agua y medir su temperatura

Adicionar el agua a temperatura ambiente al vaso Dewar y tapar

Repetir el procedimiento descrito anteriormente empleando la muestra de agua (rio, quebrada, industrial residual), y calcular el calor específico de la misma. Tenga en cuenta que para este procedimiento la muestra de agua a calentar debe ser agua destilada (T1). Mientras que la muestra de agua a temperatura ambiente (T) corresponde al agua de rio o industrial.

CALIBRACIÓN DEL CALORÍMETRO O VASO DEWAR

Calentar 100ml de agua hasta alcanzar 80°C

Pesar el vaso Dewar y registrar el peso como 𝑚𝑐

Realizar la medición de la temperatura del agua contenida en el vaso Dewar cada minuto por un periodo de 5 minutos. Verificar que la temperatura del minuto 4 y 5 permanezcan constantes, de lo contrario continúe tomando la temperatura de la muestra cada minuto hasta alcanzar el equilibrio (temperatura constante).

Desocupar, lavar y secar el calorímetro para el siguiente ensayo

Calcular el calor específico de acuerdo a lo indicado en el Anexo B

Lavar y secar adecuadamente el calorímetro (vaso Dewar, termo o recipiente de icopor) a emplear. Permitir su secado al aire libre con el fin de mantener el equipo a temperatura ambiente.

Transcurrido el tiempo, adicionar los 100ml de agua previamente calentados a 80°C al vaso dewar, mezclar y tapar

Realizar la medición de la temperatura de la mezcla contenida en el vaso Dewar cada minuto durante 5 minutos. Verificar que la temperatura del minuto 4 y 5 permanezcan constantes, de lo contrario continúe tomando la temperatura de la muestra cada minuto hasta que obtenga la temperatura de equilibrio de la mezcla.

DETERMINACIÓN DE LA ENTALPÍA MOLAR DE DISOLUCIÓN DEL NAOH EN H2O

Lavar y secar adecuadamente el calorímetro (vaso Dewar, termo o recipiente de icopor) a emplear. Permitir su secado al aire libre con el fin de mantener el equipo a temperatura ambiente.

Realizar la medición de la temperatura del sistema contenido en el vaso Dewar cada minuto por un periodo de 5 minutos. Verificar que la temperatura del minuto 4 y 5 permanezcan constantes, de lo contrario continúe tomando la temperatura de la muestra cada minuto

Transcurrido el tiempo, adicionar el NaOH rápidamente al calorímetro y tapar inmediatamente.

Repetir el procedimiento descrito anteriormente empleando la muestra de suelo, y calcular la entropía de la misma.

Pesar 2g de NaOH

Medir la Temperatura inicial del NaOH

Adicionar la muestra de agua destilada a temperatura ambiente al vaso Dewar y tapar

Agitar vigorosamente el sistema y medir la temperatura de la mezcla cada minuto durante 5 minutos, o hasta que el sistema alcance la temperatura de equilibrio (temperatura constante)

Calcular la entropía de la muestra de acuerdo a lo indicado en el Anexo B

Tomar una muestra de 100 ml de agua destilada y medir su temperatura

Desocupar, lavar y escurrir el calorímetro

PROCEDIMIENTO 2

DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE UNIVERSAL DE LOS GASES

Lavar y secar adecuadamente el balón de fondo plano con desprendimiento lateral, beaker de 1L y probeta de 500ml

Pesar 0.1g, 0.2g, 0.4g, 0.8g, y 1.2g de CaCO3

Adicionar 200ml de HCl 2N en el balón fondo plano

MONTAJE

Tapar el balón con el tapón y conectar la manguera de tal forma que un extremo quede en el interior del balón y el otro extremo se ubica en el beaker

DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE UNIVERSAL

Llenar la probeta de 500ml de agua destilada

Invertir la probeta en el beaker, teniendo en cuenta que no queden burbujas dentro de la probeta y que esta continúe llena

Adicionar ¾ partes del volumen del beaker con agua destilada

Tapar la probeta con la mano (con precaución) e insertar el termómetro para medir la temperatura del gas producido

Desocupar, lavar y secar los materiales empleados para el siguiente ensayo.

Calcular la constante universal de los gases y el error obtenido de acuerdo a lo indicado en el Anexo C

Repetir el procedimiento para las muestras de CaCo3 de 0.2g, 0.4g, 0.8g, 1.2g.

PROCEDIMIENTO 3

CINÉTICA DE LA DESCOMPOSICIÓN DEL TIOSULFATO DE SODIO, POR MEDIO DE HCL CONCENTRADO

Lavar 4 Erlenmeyer de 100mL, roturarlo de 1 a 4 e introducirlos en un recipiente que contenga agua a temperatura ambiente.

Alistar las soluciones de tiosulfato sódico (Na2S2O3) 0.1N y ácido clorhídrico 1N

Beaker Mezclar suavemente cada solución

Calcular las constantes de velocidad, energía de activación y tiempo de vida media de acuerdo a lo indicado en el Anexo D

1 2 3 4

[Na2S2O3] M 0.1 0.05 0.025 0.0125

mL Tiosulfato 10 5 2.5 1.25

Repetir el procedimiento anterior empleando un baño de hielo y cronometrar el tiempo que cada solución tarda en tornarse opaco.

mL agua destilada 0 5 7.5 8.75

Registrar la temperatura del agua del recipiente

Preparar soluciones de tiosulfato sódico en cada beaker al 0.05M. 0.025M y 0.0125M

Agregar al beaker 1, 10 mL de HCl 1N, y cronometrar el tiempo que tarda la solución en tornarse opaco por completo. Continúe el procedimiento con los 3 beaker restantes.

PROCEDIMIENTO 4

ADSORCIÓN DE SOLUCIONES ACUOSAS DE ÁCIDO ACÉTICO EN SUELOS Y CARBÓN ACTIVADO

Rotular 4 beakers de 250mL

Adicionar 100 mL de solución de ácido acético 0.05 M a las otras dos muestras: una de suelo y otra de carbón activado

Tapar rápidamente los recipientes y agitar periódicamente durante 30 minutos.

Determine el ΔH de cada muestra estudiada, de acuerdo a lo indicado en el Anexo E

Pesar dos muestras de +/- 1 gramo de suelo y dos muestras de +/- 1gramo de carbón activado.

Adicionar 100 mL de solución de ácido acético 0.15 M a dos muestras, una de suelos y otra de carbón activado

Dejar reposar las muestras durante 15 min a temperatura ambiente (mida la temperatura del ambiente una vez inicie reposo).

Realizar nuevamente el procedimiento descrito a una temperatura cercana a 40°C, colocando los beaker en un termostato o baño María.

Introducir cada muestra en uno de los beaker rotulados Filtrar cada muestra desechando los primeros 10 mL de filtrado, como medida de adsorción del ácido por el papel filtro

Titulación de cada muestra:

Adicionar con una pipeta 25 mL del filtrado e introducirlo en el Erlenmeyer de titulación. Adicionar 3 gotas de fenolftaleína y agitar suavemente. Cargar la bureta con NaOH 0.1N, ajustando el nivel a cero. Ubicar el Erlenmeyer bajo la bureta y adicionar gota a gota de NaOH agitando el Erlenmeyer constantemente hasta tornar a color rosado. Registrar los mililitros gastados de NaOH. Repetir la titulación para cada muestra.

CUESTIONARIO 1. Consultar los tipos de calorímetro y sus características fisicoquímicas. Bomba Calorimétrica: se encuentra dividida por dos cámaras. La primera cámara tiene la reacción que se quiere medir con la cantidad deseada de reactivos, La segunda cámara tiene un volumen medido de agua. Estas dos cámaras están separadas por una pared de metal que conduce el calor de la reacción con el agua sin dejar que se mezclen. Ambos están aislados por lo que el calor se queda dentro del calorímetro tanto como sea posible. Calorímetro de titulación isotérmica: Puede determinarse la constante de equilibrio, la estequiometría y la entalpía de interacciones entre dos moléculas en disolución. Con frecuencia, esas moléculas son una proteína y un ligando. Calorímetro de carga seca: Consiste en una carga térmicamente aislada donde se disipa la potencia, una línea de transmisión poco conductora del calor que conecta la entrada con la carga y un termómetro. Calibración del Calorímetro: Un método experimental para determinar la capacidad calorífica de un calorímetro es el de mezclar una cantidad determinada de agua fría con agua caliente (ambas temperaturas conocidas) y pasado un tiempo medir su temperatura en el equilibrio. Calorímetro adiabático: No permite el intercambio de energía en forma de calor entre la celda y los alrededores., el Sistema aislado permite hacer la relación calor generado y diferencia de temperatura.

2. Hallar el calor de disolución del NaOH en agua, cuando al disolver 1.2g de NaOH sólido en 250ml, la temperatura de la disolución incrementa en 1.24 °C. Para hallar el calor de la disolución del NaOH se necesita la siguiente formula: 𝑄 = 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑣𝑖𝑑𝑜 𝐻2 𝑂𝑔𝑟 ∗ 1

𝑐𝑎𝑙 ∗ 1,24º𝐶 𝑔º𝐶

𝑄 𝑎𝑏𝑠𝑢𝑟𝑣𝑖𝑑𝑜 𝐻2 𝑂 = 310 𝑐𝑎𝑙 𝑄=

310 𝑐𝑎𝑙 1,2 𝑔𝑟

𝑄 = 258 𝑐𝑎𝑙/𝑔𝑟

3. Consultar que es la adsorción, los tipos de absorción, tipos de carbón activado y sus aplicaciones ambientales Absorción Es el proceso por el cual átomos o moléculas de una sustancia que se encuentra en determinada fase, son retenidos en la superficie de otra sustancia, que se encuentra en otra fase. Como resultado de este proceso, se forma una capa de líquido o gas en la superficie de una sustancia solida o liquida. Tipos de adsorción Adsorción por intercambio. En este proceso el soluto y el adsorbente se atraen por fuerzas electrostáticas. Dicho de otra manera, los iones del soluto se concentran en la superficie del sorbente, que se halla cargada eléctricamente con signo contrario a los iones del soluto. Si tenemos dos adsorbatos iónicos iguales en varios factores, pero uno con mayor carga que otro, el de mayor carga será el que se adsorbido. Para adsorbatos con igual carga, el tamaño molecular es el que determina cuál será adsorbido. Adsorción por fuerzas de Van der Waals: También llamada adsorción física o fisisorción. En este tipo de adsorción, el adsorbato no está fijo en la superficie del adsorbente, sino que tiene movilidad en la interfase. Ejemplo de este tipo de adsorción es el de la mayoría de las sustancias orgánicas en agua con carbón activado. En este tipo de adsorción el adsorbato conserva su naturaleza química. Adsorción química: Esto sucede cuando hay interacción química entre adsorbato y adsorbente. También llamada quimisorción. La fuerza de la interacción entre adsorbato y adsorbente es fuerte, casi como un enlace químico. En este tipo de adsorción el adsorbato sufre una transformación, más o menos intensa, de su naturaleza química. Tipos de carbón activado y sus aplicaciones ambientales Los carbones activos pueden clasificarse atendiendo al tamaño de las partículas en carbón activado en polvo (CAP) y carbón activado granular (CAG) Los CAP presentan tamaños menores de 100 mm, siendo los tamaños típicos entre 15 y 25 mm. Los CAG presentan un tamaño medio de partícula entre 1 y 5 mm Los carbones activados troceados: se obtienen por molienda, tamizado y clasificación de briquetas de carbón o de trozos más grandes. Los carbones conformados: Se pueden obtenerse por peletización o por extrusión de carbón en polvo mezclado con distintos tipos de aglomerantes Las aplicaciones ambientales de estos carbones son para el tratamiento de agua.

4. Explique la influencia de la temperatura en la adsorción de las soluciones Las cantidades que producen el gas o el vapor de una concentración es la que es adsorbida por un sólido, significa que se aumenta al momento que se eleva la presión y al momento que se disminuye la temperatura. 5. Indique la diferencia fisicoquímica entre la adsorción de soluciones sobre suelos y carbón activado. En la superficie de la sílice o del carbón activado, se absorben son especial fuerza las moléculas que puedan formar, con los grupos oxhidrilos de la superficie, enlaces de hidrogeno (fenoles, alcoholes, agua) y complejos de quimiosorción (aminas). La absorción de sustancias orgánicas de las soluciones acuosas es muy grande en la superficie de absorbentes débilmente polares tales como los carbones activos.

6. Investigue la ecuación de la isoterma de adsorción de las soluciones binarias, ecuación de Lagmuir para la adsorción de soluciones. 𝜃=

𝑎∗𝑝 1+𝑎∗𝑝

𝜃𝑓𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑏𝑒𝑟𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑃 = 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑔𝑎𝑠 𝑎 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑞=

𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑣𝑎𝑡𝑜 𝑔 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑣𝑒𝑡𝑒

BIBLIOGRAFIA

(s.f.). Recuperado el 18 de 09 de 2015, de : Adsorción | La Guía de Química http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/adsorcion#ixzz3mFqEwobR (s.f.). Recuperado el 17 de 09 de 2015, de http://repository.lasalle.edu.co/bitstream/handle/10185/14093/T41.08%20N622e.pdf?se quence=1 (s.f.). Recuperado el 16 de 09 de 2015, Protocolo3_Practica1_358115 (1) _UNAD