1 informe de laboratorio de r. heterogeneos corregido

7/21/2019 1 Informe de Laboratorio de R. Heterogeneos Corregido

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Profesor: Rodrigo RojasIntegrantes -Tiaren Aguilera

-Scarlett Herrera-Rene Huinca-Rodolfo Maya

Ayudante: Natalia ArayaFecha de ex eriencia:!"#$%#$&

(NI)*RSI+A+ ,AT .I,A +*. N RT*

,in/tica de +isoluci0n

de Su1stancias S0lidas.a1oratorio N2 $



3ndiceIntroducci0n444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444Resu5en4444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444*6ui os e instru5entos44444444444444444444444444444444444444444444444444444444+escri ci0n de la ex eriencia44444444444444444444444444444444444444444444444444Resultados4444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444+iscusi0n444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444,onclusi0n44444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444Reco5endaciones4444444444444444444444444444444444444444444444444444444444449i1liograf a4444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444

$



Introducci0n

*l inicio del estudio de la cin/tica de disoluci0n de sustancias solidas sere5onta al a;o $<"8= en donde Arthur A5os Noyes>$? en conjunto con @illisRodney @hitney>!? for5ularon la ecuaci0n de Noyes-@hitneyB= 6ue relacionala tasa de disoluci0n de los s0lidos a las ro iedades de este y la disoluci0n del5edio donde ocurre la disoluci0n= siendo de gran utilidad esta ecuaci0n en elC51ito 6u 5ico far5ac/utico4 *sta ecuaci0n ostula= 6ue la cin/tica dedisoluci0n DEelocidad de disoluci0n de un s0lido en un 5edio disolEente escontrolada or una ca a Gna de soluci0n saturada 6ue se for5ainstantCnea5ente alrededor de una art cula s0lida4 Posterior5ente= en el a;o$"%&= esta ecuaci0n es 5odiGcada or Nernst>'? y 9runner= los cuales

introducen conce tos de difusi0n a licando la .ey de difusi0n de Fic B=esta1leciendo la relaci0n entre la constante de Eelocidad de disoluci0n D y elcoeGciente de difusi0n D+ 4 a en los a;os $"'$= Hixon y ,roJell esta1lecieronestudios so1re el fen05eno de la difusi0n= enunciando 6ue este roceso estCen funci0n del Crea su erGcial de la art cula Dsolido en estudio y laconcentraci0n de este= ade5Cs de indicar 6ue la agitaci0n a licada al rocesoafecta a toda la su erGcie de la art cula= la cual es considerada esf/rica entodo el roceso de disoluci0n y 6ue la orosidad inKuye en el co5 orta5ientode la su erGcie li1re durante la disoluci0n de esta4 *n t/r5inos recientes=Higuchi ostulo 6ue el es esor de la ca a de difusi0n referida anterior5ente enla ecuaci0n de Noyes-@hitneyB es ro orcional a la ra L cuadrada del diC5etrode la art cula= en el 5edio en el cual ocurre el roceso de disoluci0n4

Mediante la co51inaci0n entre la ecuaci0n de Noyes-@hitney y la .ey dedifusi0n de Fic = en conjunto con una serie de o eraciones 5ate5Cticas Dco5ose araci0n de Earia1les e integraci0n = es osi1le esta1lecer una ex resi0n

ara la concentraci0n del s0lido en el 5edio= en cual6uier instante Dt delroceso4 *sta ex resi0n= inEolucra arC5etros co5o: la concentraci0n de

saturaci0n del solido D,s y la constante de disoluci0n D 4 Siendo este lti5oarC5etro enunciado= factor de estudio e inter/s de esta ex eriencia a realiLar4

.a deter5inaci0n de la constante de disoluci0n D = se deter5inara or 5ediode ca51ios de conductiEidad ocurridos durante el roceso de disoluci0nDdisoluci0n de sustancias i0nicas en este caso 4

!



Resu5en

*l o1jetiEo del resente la1oratorio es lleEar a ca1o el estudio de cin/tica dedisoluci0n de sustancias s0lidas= ara deter5inar el arC5etro Dconstante dedisoluci0n a traE/s de la ecuaci0n de Fic 4

(na de las caracter sticas releEantes de la cin/tica de sustancias s0lidas es 6uela disoluci0n ocurre en la frontera de las dos fases lla5ada interfase= en dondela reacci0n ocurre en la su erGcie s0lida4

.a ex eriencia co5enL0 re arando astillas de 7 y O gra5os de ,l= araluego ser lleEado a un reactor 1atch en donde se 5edirCn las conductiEidadesres ectiEas ara cada caso4 +e esta 5anera= se logran o1tener datos de

conductiEidad Es tie5 o= y a la EeL= analiLar las curEas ara deter5inar laconstante de disoluci0n4

.os resultados o1tenidos fueron los es erados= ya 6ue se o1serEa 6ue laconstante de disoluci0n es si5ilar ara a51os casos4

Para GnaliLar= se entregan discusiones= conclusi0n y resultados o1tenidos enesta ex eriencia= logrando de esta 5anera reKejar los co5 orta5ientos antes5encionados4 .os resultados o1tenidos son los siguientes:

Masa >g? ,onstante de disoluci0n >s -$?&4"& %=%!<&74"! %=%!'<

'



*6ui os e instru5entos*6ui os

• $ Reactor ,STR Ar5Geld• $ Agitador 5ecCnico• $ 9alanLa

Instru5entos• $ Pro1eta de 7%% 5l• $ )ernier• $ ,anasto• $ MatraL de aforo• $ iLeta• $ )idrio reloj• $ ,o5 utador

ReactiEos• ! astillas de ,loruro de otasio D ,l de 7 y O g• Soluciones de ,loruro de otasio D ,l de %4$7 y %4%87 M

+escri ci0n de la ex eriencia

PreEio a realiLar la rCctica= se tuEieron 6ue confeccionar astillas de ,l dediferentes 5asas4

+ando inicio a la ex eriencia= se to5aron las 5edidas de dos astillas con elEernier y se 5asaron en la 1alanLa= una astilla fue de 7 g y la otra de O g4

.uego de li5 iar el reactor y los diferentes ele5entos a utiliLar= se agreg0 alreactor una cantidad de agua y cuidadosa5ente el canasto con la astilla de 7g= dando inicio al 5is5o tie5 o la 5edici0n de la conductiEidad del siste5ahasta el estado estacionario= es decir= hasta 6ue la astilla 6uedaraco5 leta5ente disuelta4*l 5is5o rocedi5iento se realiL0 ara la astilla de O g4

&



Resultados• t Q ,onductiEidad en un tie5 o t >5S?• S Q ,onductiEidad de la soluci0n saturada en la su erGcie del s0lido

>5S?• Q ,onstante de disoluci0n >s -$?

• t Q ,onductiEidad en un tie5 o t >5S?• S Q ,onductiEidad de la soluci0n saturada en la su erGcie del s0lido

>5S?• Q ,onstante de disoluci0n >s -$?

,onductiEidad Es tie5 o ara a51as ta1letas:

% $%%% !%%%%4%%!4%%

&4%%

O4%%

<4%%

$%4%%

$!4%%

Conductividad v/s Tiempo

Pastilla de 7 >gr?

Tiempo [s]

Conductividad [mS]

Figura 1: Conductividad vs Tiempo, Pastilla de 5g.

7



% $%%% !%%%%4%%!4%%&4%%O4%%<4%%

$%4%%$!4%%

$&4%%


Pastilla de O >gr?

Tiempo [s]

Conductividad [mS]

Figura 2: Conductividad vs Tiempo, Pastilla de 6 g

rCGca − ln (1 −

Gt

GS ) Es Tie5 o ara a51as ta1letas:

%4%% $%%4%% !%%4%%%4%%%%

!4%%%%

&4%%%%

O4%%%%

<4%%%%

$%4%%%%

fDx Q %4%!xR Q %4"'

fDx Q

R Q % -LN(1-Gt/Gs) vs Tiempo

.inear D .inear D

Tiempo [s]

-LN(1-Gt/Gs)

Figura 3: − ln (1 −

Gt

GS ) vs Tiempo, Pastillas de 5 y 6 g.

O



*cuaci0n de Fic :

G t = G S (1 − e − kt )

.inealiLando − ln (1 −

Gt

GS )= kt

Se a lica regresi0n lineal a la ecuaci0n anterior4Al co5 arar la Figura ' con la ecuaci0n de Fic linealiLada= se o1tienen lossiguientes resultados ara las constantes de disoluci0n4

Masa >g? ,onstante de disoluci0n >s -$?&4"& %=%!<&74"! %=%!'<

Tabla 1: Constante de disoluci n

+iscusi0nMediante la realiLaci0n de la ex eriencia descrita anterior5ente y en relaci0n alos resultados o1tenidos a artir de esta= es osi1le inferir 6ue la EelocidadDcin/tica de disoluci0n de sustancias s0lidas= se encuentra inKuenciadadirecta5ente or dos arC5etros f sico-6u 5icos= siendo estos: el ta5a;o delas art culas y el coeGciente de solu1ilidad del s0lido4 *n relaci0n al ta5a;o delas art culas= es necesario destacar la i5 ortancia 6ue tiene la su erGcieefectiEa de las art culas en contacto con el disolEente Dinterfase = ya 6ue esen esta Lona donde ocurre la reacci0n= al Eariar esta su erGcie de contacto

entre el s0lido y el solEente= se inKuye directa5ente en la Eelocidad dedisoluci0n del solido a 5edida 6ue este transcurre con el tie5 o= al ser estaEelocidad de disoluci0n ro orcional a la su erGcie efectiEa de contacto entreel s0lido y el disolEente nace la idea de dis5inuir el ta5a;o de la art cula= conel Gn de oder au5entar la su erGcie de contacto entre el soluto y eldisolEente4 *sta reducci0n de ta5a;o referida anterior5ente= no solo inKuyeso1re la Eelocidad de disoluci0n Dcin/tica de disoluci0n = si no ta51i/n= en5enor grado Dco5o se uede o1serEar en los resultados o1tenidos so1re lasolu1ilidad del s0lido4

8



.a astilla de 7 g logra el estado estacionario a los $!&% >s? ue sona roxi5ada5ente !$ >5in? con una conductiEidad de $$4$7 5S y la astilla deO g logra el estado estacionario a los $O&% >s? ue son a roxi5ada5ente !8>5in? con una conductiEidad de $'4!8 5S

% $%%% !%%%%4%%!4%%&4%%

O4%%<4%%

$%4%%$!4%%$&4%%


Pastilla de 7 >gr?Pastilla de O >gr?

Tiempo [s]

Conductividad [mS]

Al co5 arar las curEas de a51as astillas se logra a reciar lo 5encionadoanterior5ente= 6ue la 5asa y ta5a;o de la astilla inKuye en la cin/tica de

disoluci0n4 *sto sucede or6ue es el 5is5o reactiEo ero de diferente 5asa yta5a;o 6ue se disuelEe en el 5is5o 5edio= la diferencia es 6ue la de 5ayorta5a;o y 5asa le to5ara 5Cs tie5 o en disolEerse en las 5is5as condiciones6ue la otra astilla4

.as curEas 6ue nos dieron estCn ex resadas or una cin/tica de reacci0n deri5er orden y las constantes de disoluci0n tienen 6ue ser si5ilares ero no

iguales ya 6ue estCn inKuenciadas or el ta5a;o y 5asa de la astilla4 .acin/tica de reacci0n de ri5er orden 5uestra el creci5iento ex onencial de laconductiEidad al asar el tie5 o= de1ido a 6ue co5o se disuelEe el ,l en el

agua= au5entan los iones resentes y esto eleEa la conductiEidad del Kuido4

Hay 6ue tener en cuenta 6ue en la ex eriencia se resenten algunos errores=co5o siste5Cticos= de1ido a los e6ui os de 5edici0n y o eradores4

<



,onclusi0n

Al o1serEar los datos o1tenidos y deter5inados= se logr0 deter5inar laconstante de disoluci0n ara a51os casos= cuando la astilla de ,l es de &4"&>g?= y cuando /sta es de 74"! >g?4

*l co5 orta5iento de la constate de disoluci0n au5enta de la en relaci0n a la5asa de las astillas4

+e la ley de Fic ode5os o1tener una ex resi0n 6ue relaciona laconductiEidad en la su erGcie del solido con el seno de la soluci0n= res ecto altie5 o= con esto se uede encontrar una relaci0n de lineal 6ue nos entregue elEalor de constante de disoluci0n4

Reco5endaciones.aEar 1ien los instru5entos con los cuales se tra1ajarC4.aEar 1ien el sensor ara 5edir la conductiEidad de la soluci0n4Para 6ue no haya riesgo en el funciona5iento del e6ui o= se de1eEeriGcar 6ue el canasto con la astilla est/ 1ien sujeto4(tiliLar e6ui os 6ue concuerden en la 5edici0n de las conductiEidadesde la soluci0n4(tiliLar el 5is5o Eolu5en de agua ara a51as situaciones= ara as =lograr un unto de saturaci0n de soluci0n 5Cs si5ilar4.as condiciones de o eraci0n de1en ser contantes en el roceso ara6ue el ex eri5ento no se Eea afectado or factores co5o la Eariaci0n dete5 eratura= etc4Para no realiLar 5ediciones err0neas= se de1en tener los e6ui os 1iencali1rados4

9i1liograf a

u a de la1oratorio N2$: ,in/tica de disoluci0n de su1stancias s0lidas4

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