sobre crioscopia?

[yuyu]

Hola,
Me gustaria saber como se puede calcular el descenso termico que se produce
al disolver Urea en agua ( reaccion endotermica ) teniendo como datos, la Tº
del agua que se usa para la disolucion y la concentracion de la solucion, es
decir, algun metodo de calculo para poder determinar la temperatura final de
la solucion teniendo en cuenta los grs de urea utilizados dividido por los
litros de agua empleados.
Muchas gracias

[qumake]

Post by yuyu
Hola,
Me gustaria saber como se puede calcular el descenso termico que se produce
al disolver Urea en agua ( reaccion endotermica ) teniendo como datos, la Tº
del agua que se usa para la disolucion y la concentracion de la solucion, es
decir, algun metodo de calculo para poder determinar la temperatura final de
la solucion teniendo en cuenta los grs de urea utilizados dividido por los
litros de agua empleados.
Muchas gracias

http://es.wikipedia.org/wiki/Descenso_criosc%C3%B3pico
Descenso crioscópico - Wikipedia, la enciclopedia libre

[yuyu]

gracias qumake pero sigo sin saber como calcularlo...¿?

[qumake]

Post by yuyu
gracias qumake pero sigo sin saber como calcularlo...¿?

Para calcular el descenso crioscópico de una disolución muy diluida
(esto es muy importante) necesitas saber la constante de descenso
del punto de congelación molal (k) propia de cada soluto. La ecuación
que buscas es:

∆T = -k · m // donde m ≡ concentracion molal del soluto en la disolución

Las unidades de T --> ºC
" de k --> Kg/mol
" de m --> ºC·mol/Kg
Como datos de constantes de solutos: benceno = 5.1, acido acetico = 3.8,
alcanfor (no confundir con p-diclorobenceno)= 40... etc

Ten en cuenta que es para soluciones muy diluidas y en agua u otro medio
no muy electrolítco... y con solutos NO-electrolíticos... para
disoluciones electrolíticas no se puede usar la ecuación que te puse
porque para ser DISOLUCIÓN IDEAL se necesitan molalidades
(concentraciones) aun mas bajas..y estas conc. es difícil medir la ∆T.
Una cosa los solutos no pueden ser volátiles.

Un ecuación similar, pero sin el signo menos (-) sirve para calcular los
aumentos ebulliscópicos. Con las mismas condiciones que puse.

Un saludo.

PD.: espero haberme explicado.

[qumake]

Correcciones

Al ser una solución MUY DILUIDA el tipo de soluto (NO ELECTROLÍTICO)"no
importa", solo su concentración. Da igual sacarosa que benceno,
cloroformo... etc

Post by qumake
Para calcular el descenso crioscópico de una disolución muy diluida
(esto es muy importante) necesitas saber la constante de descenso
del punto de congelación molal (k) propia de cada DISOLVENTE.
∆T = -k · m // donde m ≡ concentracion molal del soluto en la disolución
Las unidades de T --> ºC (según la tabla de datos que tengas)
" de k --> ºC·Kg/mol--> (corregido)
" de m --> mol/Kg (corregido)

Para el agua que es lo que preguntas k = 1.86 K·Kg/mol (grados Kelvin).

En el caso de soluciones de electrolitos por ejemplo NaCl para 0.1 molal
al ser un electrolito fuerte (Na+ y Cl-) seria:

2 x 0.1 m --> 0.2 molal

... aplicando la ecuación daría:

∆T = -0.372 °C

En realidad, el resultado experimental es de -0,348 °C... muy superior.
Vamos, que la ecuación da errores tremendos en soluciones electrolíticas.

Un saludo.

[yuyu]

Muchas gracias qumake :) ya solo me falta saber la constante de descenso
del punto de congelación molal (k) propia de la urea supongo que habra
tablas para eso...ya buscaré.
Muchas gracias otra vez.

[spfb]

Post by yuyu
Muchas gracias qumake :) ya solo me falta saber la constante de descenso
del punto de congelación molal (k) propia de la urea supongo que habra
tablas para eso...ya buscaré.
Muchas gracias otra vez.

No es así, qumake cometió un error que corrigió posteriormente. Lo que
necesitas es la *constante crioscópica molal* del _disolvente_, en tu caso,
para el agua /K/ = 1,858 K·kg/mol

Salud

[yuyu]

ok entonces si suponemos que disuelvo 500 kgs de urea en 500 litros de agua
como se haria el calculo del descenso termico?

[qumake]

Post by yuyu
ok entonces si suponemos que disuelvo 500 kgs de urea en 500 litros de agua
como se haria el calculo del descenso termico?

vamos a ver... el descenso crioscópico es una de las propiedades
coligativas ...que afectan a soluciones MUY DILUIDAS, con especies
(componentes) NO ELECTROLÍTICOS (ni los solutos ni el disolvente) y NO
VOLÁTILES.

1º 500 Kg de lo que sea en 500 L de agua --> no es precisamente una
solución muy diluida

2º Deberías saber cuanto se va a disolver realmente --> necesitas la
constante de solubilidad del soluto en el disolvente de turno (en tu
caso urea en agua)

Solubilidad de Urea en agua

20 ºC --> 52 g /100 disolución
30 62.5
60 71.5
80 80
100 88

El descenso es una propiedad extensiva (depende de la cantidad de
materia), por lo tanto de la concentración (pero hasta unos limites)
molal que son los moles de soluto (n) por Kg de DISOLVENTE

m = n/ Kg. disolvente

P.D.: Como lo que parece que te interesa es un GRAN BAJÓN térmico (Ice
Age 3, coming soon) necesitas un soluto de bajo peso molecular para así
"tener mas moles" por gramo disuelto. Te dará mas resultado un soluto
"ligero" que otro mas pesado como un glúcido. Urea = 60.06 g/mol

Ya que es INDEPENDIENTE de la sustancia... y SIEMPRE EN SOLUCIONES MUY
DILUIDAS.

Con esto termino, creo que ha quedado bastante clara la idea... y si
no... a estudiar más.

Un saludo.

[qumake]

Post by qumake
1º 500 Kg de lo que sea en 500 L de agua --> no es precisamente una
solución muy diluida

Mea culpa. Me impresionó que yo hablara de soluciones muy diluidas y tú
me saltaras con 500 Kg!!!
El hecho de que sea 500 Kg no implica que no pueda ser muy diluida.
Fíjate el mar... sería una solución muy diluida en sales.

Post by qumake
2º Deberías saber cuanto se va a disolver realmente --> necesitas la
constante de solubilidad del soluto en el disolvente de turno (en tu
caso urea en agua)
Solubilidad de Urea en agua
20 ºC --> 52 g /100 disolución
30 62.5
60 71.5
80 80
100 88

Independientemente de que para disolver 500 Kg de urea a 20ºC te hace
falta 461,54 L (haciendo 1 Kg = 1 L) de agua (una barbaridad). Tienes
que tener en cuanta que la solución total seria:

500 Kg + 461,57 Kg = 961,57 Kg --> sin comentarios

Aquí lo importante es que el EFECTO DE DESCENSO CRIOSCÓPICO NO SE
NOTARIA!!!... por eso además de ser muy diluida...y demás ... debe ser a
escala media... un par de Kg a lo sumo.

Haz el experimento con 0.5 L de agua por ejemplo y lo apreciarás.

Un saludo.

[yuyu]

Sí qumake realmente es una solucion muy concentrada, pero es que por
motivos de trabajo es esa la solucion que regularmente preparo y de ahí mi
interes por saber cuanto baja la Tª para ver cuanto debo calentar el agua
antes para contrarrestar ese descenso termico, ya que esa disolucion la
envo a un cultivo vivo al que le afecta la temperatura.
Gracias de nuevo, me has ayudado mucho.

[juancabrito]

Post by yuyu
Sí qumake realmente es una solucion muy concentrada, pero es que por
motivos de trabajo es esa la solucion que regularmente preparo y de
ahí mi interes por saber cuanto baja la Tª para ver cuanto debo
calentar el agua antes para contrarrestar ese descenso termico, ya
que esa disolucion la envo a un cultivo vivo al que le afecta la
temperatura. Gracias de nuevo, me has ayudado mucho.

Está claro que tu problema no es el crioscópico, sino el otro que menciono
yo en el otro post (disculpa, no había leido todo el hilo con detenimiento)

[juancabrito]

Post by qumake
vamos a ver... el descenso crioscópico es una de las propiedades
coligativas ...que afectan a soluciones MUY DILUIDAS, con especies
(componentes) NO ELECTROLÍTICOS (ni los solutos ni el disolvente) y NO
VOLÁTILES.

Arriesgándome a ser demasiado puntilloso, y sin ánimo de ofender:

El descenso crioscópico es una propiedad coligativa que afecta a TODAS las
disoluciones, diluidas o concentradas, ideales o no ideales, de
electrolitos o de no electrolitos. Lo que sólo es válido para disoluciones
diluidas ideales es la fórmula descenso = cte. disolvente x molalidad.

[juancabrito]

Post by yuyu
Hola,
Me gustaria saber como se puede calcular el descenso termico que se
produce al disolver Urea en agua ( reaccion endotermica ) teniendo
como datos, la Tº del agua que se usa para la disolucion y la
concentracion de la solucion, es decir, algun metodo de calculo para
poder determinar la temperatura final de la solucion teniendo en
cuenta los grs de urea utilizados dividido por los litros de agua
empleados. Muchas gracias

Aunque la discusión ya esta en marcha con cálculos y todo, me parece que
habría que precisar algunas cosas para deshacer malos entendidos:

La pregunta tal como la formulas parece que se trata de que al disolver una
sustancia (urea) en un disolvente (agua) y si el proceso en endotérmico, el
calor necesario para disolverse se toma de la propia disolución rebajando
por tanto su temperatura. Si es así necesitas saber las masas de soluto y
disolvente, la entalpía de disolución (para la concentración final de la
disolución) y el calor específico de la disolución para esa concentración
(que si la disolución es diluida podría tomarse el del disolvente, agua, en
este caso).

El procedimiento sería calcular primero la concentración de la disolución
que resultaría dadas las masas de soluto y disolvente; con este dato buscar
los valores de la entapía de disolución para esa concentración y el calor
específico de la disolución. Con la entalpía y la masa de soluto obtienes
el calor que se necesita aportar, y este debe ser igual a la masa de
disolución (soluto + disolvente) por su calor específico y por la
diferencia de temperaturas; lo despejas de ahí y listo.

Por lo que veo, la discusión siguió por otro derrotero interpretandolo como
un problema de descenso crioscópico, que es algo completamente diferente e
independiente de que el proceso de disolución sea endo o exotérmico. Se
trataría de que teniendo una disolución dada, si se la enfría por el
procedimiento que sea, su punto de congelaciónes es menor que el del
disolvente puro. Esta disminución del punto de congelación se llama
descenso crioscópico y es una propiedad coligativa que para disoluciones
diluidas e ideales -y la urea se comporta así- depende solamente del
disolvente y de la molalidad (moles de soluto por kilogramo de disolvente).


¿Cúal de los dos era realmente tu problema?

[yuyu]

El tema es que yo hago esa operacion de disolver esos 500 kgs de urea en
aproximadamente 500 litros de agua enfriandose considerablemente.
Posteriormente la envio a un deposito donde hay un cultivo de levaduras a
32º y lo que pretendo es que la temperatura de la solucion de urea no afecte
demasiado a la de las levaduras.

[juancabrito]

Post by yuyu
El tema es que yo hago esa operacion de disolver esos 500 kgs de urea
en aproximadamente 500 litros de agua enfriandose considerablemente.
Posteriormente la envio a un deposito donde hay un cultivo de
levaduras a 32º y lo que pretendo es que la temperatura de la solucion
de urea no afecte demasiado a la de las levaduras.

Eso es una disolución bastante concentrada y dado la escala a la que lo
haces y que no mantener la temperatura podría estropear el proceso, la
solución que se me ocurre es dejarse de cálculos y hacer la mezcla en un
tanque agitado con una resistencia de calefacción y un termostato fijado a
32C. Si eso es viable economicamente para lo que estas haciendo creo que es
lo mas directo, te serviria igual para otras concentraciones o solutos