1.1 Apunte de Fisico de MATERIALES

8/16/2019 1.1 Apunte de Fisico de MATERIALES

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DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DEDILATACIÓN DE LÍQUIDOS

Observar el comportamiento de los

líquidos (agua y etanol) en la variación

de su volumen al incrementar o

disminuir la temperatura. Calcular el coeficiente de dilatación del

agua y etanol.

Se define el coeficiente de dilataciónvolumétrico o cúbico de un cuerpo, como lavariación de volumen con la temperatura a

presión constante por unidad de volumen: =

.

La dilatación de un líquido sólo puede

describirse en función de la dilatación de

volumen. Desde el punto de vista microscópico

queda explicada por tanto por el hecho de que

a temperaturas mayores correspondenenergías potenciales mayores, y las

separaciones medias entre átomos son aun

superiores.

El agua tiene un comportamiento atípico pues

tiene un coeficiente de dilatación negativo

entre las temperaturas de 0°C y 4°C y el

volumen disminuye al aumentar la

temperatura, de forma que a 4°C el agua tiene

su valor mínimo.

PROCEDIMIENTO: Se inicia el procedimiento

con la limpieza del material a utilizar, así como

el etiquetado correspondiente. Con los

disolventes indicados (agua y etanol), primero

se llenó con agua el dilatómetro hasta alcanzar

un volumen de 10.3 mL, se sumergió el

dilatómetro hasta cubrir el liquido contenido en

un baño maría (vaso de 1L) que estuvó sobre

una parrilla de agitación, con un termometro de

mercurio se observó que el sistema semantuviera a una temperatura constante. Se

registró en una tabla esa temperatura y se

observó la variacón de volumen (∆V ) en el

dilatómetro. Posteriormente se le adicionó

agua caliente al vaso de precipitados del baño

maría y se registró la temperatura constante

del sistema e igualmente se anotó la variación

del volumen en el dilatometro. Después se le

adicionarón algunos trozos de hielo pequeños

al baño maría, y se registró la temperatura


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hasta el hielo se derritiera y la variación de

volumen que hubo en el dilatómetro, esto

último se repitio 4 veces.

Se repitio este procedimento pero ahora

adicionando etanol en el dilatometro.

Grafica de Volumen (mL) versus Temperatura

(°C)

∝= () || Pendiente () || ordenada esel Vo || = 0.0103 + 10.129 = . 0.0103

° = 0.001017 °− ||

Valor teórico etanol es de 0.0011 °C-1

y = 0.0028x + 10.248 || ∝= .(0.0028° )=

0.00027322 °− || Valor teórico: 0.00021°C-1

Las variables que influyen en el aumento o

disminución del volumen de los líquidospueden aplicarse a las restricciones de llenado

de tanques o contenedores, evitando que se

supere más del 80 % del volumen total del

recipiente. La expansión de los liquidos juega

un papel muy importante en la seguridad de

cuando se encuentran almacenados. El

conocimiento de su comportamiento podría

evitar derrames o rupturas de recipientes al

aumentar la temperatura.

ADSORCIÓN SÓLIDO – LÍQUIDO SOBRECARBÓN ACTIVADO A PARTIR DEDISOLUCIONES DE DIFERENTESCONTAMINANTES Se trató de conocer el comportamiento

que sigue la adsorción de un compuesto

organico como el fenol, y decidir que

modelo se ajusta a dicho efecto.

PROCEDIMIENTO: Se inicia el procedimiento

con la limpieza de los materiales a ocupa, así

como el etiquetado correspondiente. Además

se pesan seis veces en la balanza granataria

500 mg de carbon activado y se procede a

colocarlo en cada uno de los 6 matraces

Erlenmeyer disponibles (de volumen 125 mL).

A estos de les agrega una alícuota de 25 mL,

usando una pipeta volumetrico; con un tapon

de hule se tapa y se registra el tiempo de inicio.

Lo anterior se hace dejando un intervalo de 2


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minutos entre cada concentración de fenol, al

paso de 40 minutos se filtra cada muestra,

usando un papel filtro sobre un embudo de

plástico, colocado anteriormente en el soporte

con ayuda del anillo de hierro. Se desechan los

primeros 10 mL del filtrado, los cuales se

dispondrán en vasos de precipitados de 25 ml.

Lo anterior se realiza para evitar errores en la

medición. Posteriormente, la solución filtradase captura en vasos de precipitados de 50 ml,

y se continua con la medición de la

absorbancia en el espectrofotómetro de UV a

270 nm.

El procedimiento anterior es el mismo para la

adsorción con azul de metileno unicamnete

cambia el vlumen de la alicuota que es de 50

mL con la pipeta volumetrica y el valor de sus

concnentraciones, así como de la longitus de

onda para la técnica espectofometrica que es

a 668 nm.

Langmuir da unas simples consideracionesacerca de cómo se efectúa la adsorción:

1. Las fuerzas de interacción de lasmoléculas con la superficie son iguales entoda su extensión (superficie homogénea).

2. Las moléculas que se han adsorbido en lasuperficie se distribuyen formando una

capa monomolecular cuyo espesor es el deuna molécula. Cuando la superficie estácompletamente llena por una capamonomolecular, la adsorción se detiene.Las moléculas de gas chocan con lasmoléculas ya adsorbidas en la superficierebotan.

3. No interaccionan entre sí las moléculasadsorbidas.

4. La adsorción es localizada.

=

1 +

Freundl ich Adsorción no localizada.

Adsorción en multicapa. Superficie

heterogénea. La isoterma de Freundlich no

posee un intervalo donde la adsorción llegue a

un límite.

En diferentes partes de esta superficie

actúan fuerzas dist intas sobre las


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molécu las del ads or bat o , esto se debeprincipalmente a la estructura de algunasmoléculas.

= ∙ ⁄ log = log + 1 ⁄ log………5

En los casos en que las moléculas del gas o

liquido se quedan solo en la superficie delsolido, el fenómeno se llama adsorción. La fase

sobre la cual se efectua la adsorción recibe el

nombre de adsorbente y la sustancia

depositada adsorbato. No solo se lleva en la

superfice de los sólidos si en el sistema se

tienen superficies interfasicas (g-s, l-g, l-s o l-l).

Es la acumulación de cualquier sustancia en

una superficie.

La naturaleza de las fuerzas que actúan entre

las moléculas adsorbidas y el adsorbentepueden ser fuerzas de Van de Waals, atracción

entre dipolos, fuerzas de dispersión. Según

este enlace, pueden darse dos tipos de

adsorción: fisisorción y quimisorción.

Experimentalmente se puede determinar la

cantidad de sustancia adsorbida al

establecerse el equilibrio dinámico de

adsorción. La grafica describe la cantidad de

sustancia adsorbida en función de la presión a

temperatura cte, después de establecerse el

equilibrio recibe el nombre de isoterma de

adsorción.

Cada adsorbente tiene una capacidad de

adsorción a la que se conoce como IdA.

La forma de la isoterma de adsorción depende

de factores como estructura de la superficie,

intensidad del campo de fuerza de esta, la

naturaleza de las moléculas que se adsorben ysu interacción mutua y temperatura.

Isoterma de Henrya= 3.6696 Cf + 0.5935

r² = 0.5018

Adsorción (a) en mmoles/g VS Concentración

final del azul de metileno (mmoles/L)

Isoterma de LangmuirC/a = 1.0965 Cf + 0.001

r² = 1


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C/a (L/g) VS Concentración final del azul de

metileno (mmoles/g)

Isoterma de FreundlichLog(a) = 5.6866 Log(C) - 1.3168

r² = 0.8177

log (a) VS Log(C)

= 38.429 0.0105

ó ( )

= ó

= 4.1147

6.115 x10−

0.5054 0.050

= 4.070 x10−

El carbón activado están atravesado por ungran número de poros finos, los cuales formanuna gran cantidad de depresiones y vacíos, atales materiales se les llama porosos y su grancapacidad de adsorción es muy grande.

Además, las moléculas adsorbidas puedeninteraccionar unas con otras y al adsorberse elgas se puede formar no sólo una capa sino

varias, acomodándose una sobre otra.El carbón activado es no polar . El carbónactivado retiene preferencialmente los no-polares y de alto volumen molecular , lassustancias polares se retienen débilmentesobre la superficie (apolar) del carbón. Puedellegar a desarrollar áreas superficiales del

orden de 500 a 1500 por gramo.


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---Ambos sistemas se ajustan a la isoterma de

Langmuir. Utilizando el carbón activado

predominan en él los sitios activos que tienen

una energía de adsorción uniforme, se

estimula la formación de monocapas de

moléculas de fenol y azul de metileno. Pero el

ajuste satisfactorio al modelo de Freundlich

sugiere que también existen sitios activos que

presentan una distribución heterogénea de laenergía de adsorción, que tienden a formar

multicapas de moléculas de los compuestos

estudiados sobre el adsorbente.

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