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ABORATORIO N°05 TERMODINÁMICA DE
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INTRODUCCIÓN
Existen una gran variedad de reai!nes "u#$ias % distintas &!r$asde 'asi(ar'as) Est!s es"ue$as de 'asi(ai*n a%udan a re!n!er+atr!nes de !$+!rta$ient! de 'as sustanias "u#$ias "ue ,aen$-s &-i' su us! % !$+rensi*n) As#. a'gunas reai!nes "u#$iastransurren !n a$/i!s de !'!r reai!nes -id!1/ase. !$+'e2!s.red!x3. en !tras se +r!duen a$/i!s si!s de '!s reai!nantes+rei+itai*n3 % a'gunas !urren sin a$/i!s si!s a+arentes +er!en e''as ta$/i4n se +r!duen trans&!r$ai!nes) En genera'. 'a$a%!r#a de 'as reai!nes "ue tienen 'ugar en dis!'ui*n au!sa s!n
reversi/'es. a' $en!s en iert! grad!) E' E"ui'i/ri! 6u#$i!7 sea'an8a uand! 'as ve'!idades de 'as reai!nes direta e inversa seigua'an % 'as !nentrai!nes netas de reativ!s % +r!dut!s+er$aneen !nstantes)
Ade$-s. 'a a+arii*n de una &ase s*'ida en e' sen! de un '#"uid!. /ien+!r adii*n de un reativ! "ue &!r$a un +r!dut! ins!'u/'e !na'gun!s de '!s i!nes de 'a dis!'ui*n. ! /ien +!r !nentrai*n de'$is$! '#"uid! ,asta s!/re+asar 'a saturai*n. se ''a$a +rei+itai*n %se den!$ina +rei+itad! a' +r!dut! s*'id! "ue se !rigina)
E' &en*$en! de +rei+itai*n. as# !$! e' de dis!'ui*n de+rei+itad!s !u+an un 'ugar $u% i$+!rtante en 'a 6u#$ia % sea+'ia en 'as industrias $ineras9 es deir 'as aguas residua'es dea'gunas industrias !ntienen $eta'es +esad!s. un gru+! dee'e$ent!s "u#$i!s "ue +resentan ierta t!xiidad % "ue sedistinguen de !tr!s !nta$inantes +!r ser n! /i!degrada/'es % +!r/i!au$u'arse en '!s !rganis$!s +r!v!and! trast!rn!s % en!asi!nes 'a $uerte. de a,# 'a i$+!rtania de 'a redui*n de 'a!nentrai*n de est!s e'e$ent!s en e' agua) estas aguas!nta$inadas s!n a'ta$ente aidas % de/en ser tratadas $edianteun +r!es! ''a$ad! neutra'i8ai*n +ara $!di(ar e' +: aid!. e' ua'
!nsiste en agregar CaO +ara "ue se &!r$e una /ase &uerte !$! ese' CaO:3 +ara des+u4s '!grar +rei+itar a '!s $eta'es +esad!s "ueest-n +resentes en e' agua !$! su'&at!s SO;3)
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LABORATORIO N°05 TERMODINÁMICA
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OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
•
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LABORATORIO N°05 TERMODINÁMICA
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MARCO TEÓRICO
EQUILIBRIO QUÍMICO:
En un +r!es! "u#$i!. e' e"ui'i/ri! "u#$i! es e' estad! en e' "ue'as atividades "u#$ias ! 'as !nentrai!nes de '!s reativ!s % '!s+r!dut!s n! tienen ning?n a$/i! net! en e' tie$+!) N!r$a'$ente.este ser#a e' estad! "ue se +r!due uand! una reai*nreversi/'e ev!'ui!na ,aia ade'ante en 'a $is$a +r!+!ri*n "ue sureai*n inversa)
Estudie$!s una reai*n gen4ria !$! 'a siguiente@aA /B → C dD
Si . se &av!ree 'a &!r$ai*n de reativ!s)
Si . se &av!ree 'a &!r$ai*n de +r!dut!s)
A $edida "ue 'a reai*n +r!gresa. dis$inu%e e' n?$er! de$!'4u'as A % B. % au$enta en n?$er! de $!'4u'as C % D) C!$! 'assustanias C % D. n! reai!nan entre s#. 'a reai*n !ntinua ,asta"ue 'as $!'4u'as A % B se !nsu$en) Este ti+! de reai*n seden!$ina irreversi/'e)
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un $-xi$! +ara t!d!s '!s +r!dut!s3 se desvanee. sea'and! un+unt! estai!nari!) Esta derivada se sue'e ''a$ar. +!r iertas ra8!nest4nias. e' a$/i! de energ#a de
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LABORATORIO N°05 TERMODINÁMICA
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L!s $eta'es +esad!s se +rei+itan !$! ,idr*xid!s $ediante 'aadii*n de ,idr*xid! s*di! ! a' ,asta a'an8ar e' +: de s!'u/i'idad
$-s /a2!) Cuand! e' $eta' es an&*ter!. 'a +rei+itai*n de/e$antenerse en un rang! es+e#(! de +:. %a "ue &uera de este rang!se +resenta en &!r$a s!'u/'e)
Casi nuna se reurre a' -'u'! este"ui!$4tri! %a "ue 'as'i$itai!nes in4tias % e' e&et! de' i*n !$?n !asi!nan un!nsu$! de +rei+itante de a' $en!s K vees su+eri!r a' te*ri!)
Es i$+!rtante !nsiderar "ue e' t4r$in! de +rei+itai*n se re(ere?nia$ente a +r!es!s de ins!'u/i'i8ai*n de un! de '!s!$+!nentes. 'a e'i$inai*n de 'as +art#u'as &!r$adas envue've
n!r$a'$ente !tr!s +r!es!s)
METALES PESADOS
E' t4r$in! de $eta' +esad! se re(ere a ua'"uier e'e$ent! "u#$i!$et-'i! "ue tenga una a'ta densidad re'ativa % sea t*xi! !venen!s! en !nentrai!nes in'us! $u% /a2as) Ade$-s se 'esde(ne !$! e'e$ent!s !n +r!+iedades $et-'ias !nduti/i'idad.duti'idad. et)3. n?$er! at*$i! $a%!r de 0. % densidad $a%!r a'!s 5 gV$K) Se !nsideran !$! $eta'es +esad!s a' +'!$! ad$i!.
r!$!. $eruri!. 8in. !/re. +'ata % ars4ni!9 +!r"ue !nstitu%en ungru+! de gran i$+!rtania. %a "ue a'gun!s s!n esenia'es +ara 'as
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4'u'as. +er! en a'tas !nentrai!nes +ueden resu'tar t*xi!s +ara'!s seres viv!s ,u$an!s. !rganis$!s de' sue'!. +'antas % ani$a'es3Est!s !nta$inantes +ueden a'an8ar nive'es de !nentrai*n "ue+r!v!an e&et!s negativ!s en 'as +r!+iedades sias. "u#$ias %/i!'*gias !$!@ redui*n de' !ntenid! de $ateria !rg-nia.dis$inui*n de nutri$ent!s. variai*n de' +: generand! sue'!s-id!s3. a$+'ias Futuai!nes en 'a te$+eratura. e&et!s advers!s ene' n?$er!. diversidad % atividad en '!s $ir!!rganis$!s de 'ari8*s&era. di(u'tan e' rei$ient! de una u/ierta vegeta' +r!tet!ra&av!reiend! 'a aride8. er!si*n de' sue'!. % 'a dis+ersi*n de '!s!nta$inantes ,aia 8!nas % au#&er!s ad%aentes9 !$!!nseuenia au$enta 'a vu'nera/i'idad de 'a +'anta a' ata"ue +!rinset!s. +'agas % en&er$edades. a&etand! su desarr!''!)
DIAGRAMA DE PRECIPITACIÓN
v+¿( M )¿
v−¿(OH )¿−¿¿
z+¿+¿¿
z−¿=¿v−¿¿
z+¿(OH )¿v+¿¿ M ¿
Para gra(ar e' diagra$a de +rei+itai*n de $eta'es +esad!s seusara 'a siguiente &*r$u'a@
+¿v¿
¿−¿v¿
¿¿ log ( Kw)
¿−¿v¿
¿log ( Ksp )−¿ pH =¿
WWWWWWW) β3
−¿v¿
¿−¿v¿
¿¿ log ( Kw)
¿+¿v¿
¿log ( Ksp)− pH ∗¿log (mM )=¿
WWWWWWW) γ 3
D!nde@s+@ C!nstante de s!'u/i'idad de' ,idr*xid! de' $eta'
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$M@ M!'a'idad de' $eta'
X@ Pr!dut! i*ni! de' agua 0Y1;33
+¿v¿ : Su/#ndie de' $eta'
−¿v¿ : Su/#ndie de' ,idr!xi'! O:13
PARTE EXPERIMENTALMATERIALES
• vas!s de +rei+itai*n• +r! +i+etas• +i+etas• P: $etr!• Agitad!r $agn4ti! ! vari''a
REACTIVOS:
• Su'&at! de 8in• Su'&at! de !/re• Su'&at! de $anganes!• Su'&at! de ,ierr!• :idr*xid! de a'i!
PROCEDIMIENTO:
• Pesar 00$g de su'&at! de' $eta')• Pesar ,idr*xid! de a'i! !n un exes! de' 50Z ,a''ar 'a $asa
este"ui!$etria$ente3)• Dis!'ver '!s 00$g de su'&at! de' $eta' en 000$' de agua
desti'ada)• Dis!'ver e' ,idr*xid! de a'i! en una $#ni$a antidad de agua)• C!'!ar e' su'&at! de !/re en una !ini''a !n agitad!r
$agn4ti! % agregar e' ,idr*xid! de a'i! ,asta +reseniar+rei+itad!s de' $eta')
• Medir e' +: a' $!$ent! de +reseniar '!s +rei+itad!s de'$eta')
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CÁLCULOS REALIZADOSHALLANDO LA CANTIDAD DE CaOH! QUE SENECESITARA PARA CADA REACCIÓN
COBRE "#!
MASAMOLECULAR$!
ESTADOS DEOXIDACIÓN
C% [K)5 3SO& \[
OH QCa ;0) 3
CÁLCULO ESTEQUIOM'TRICO DEL PESO DE CaOH!# " ()*DEL EXCESO :
FIERRO "+!
CÁLCULOESTEQUIOM'TRICO DEL PESO DE
CaOH!# " ()* DEL EXCESO :
ZINC "#!
MASAMOLECULAR$!
ESTADOS DEOXIDACIÓN
Z, [5); K3SO& \[
OH Q
Ca ;0) 3
CuSO4+Ca(OH )2→Cu(OH )2↓+CaSO4
00$g ]
200mg
CuSO4∗1molCuSO4159.5gCuSO4
∗1molCa (OH )2
1molCuSO4∗74.1gCa (OH )2
1molCa (OH )2=92.91mgCa (OH ) 292.91mgCa (OH )2+50 (92.91mg )=139.37mgCa (OH )2
Fe2(SO4)3+3Ca(OH )2→2 Fe(OH )3↓+3CaSO4
00$g ]
SO¿
Fe2¿
200mg¿111.26mgCa (OH ) 2+50 (111.26mg )=166.89mgCa (OH ) 2
ZnSO4+Ca(OH )2→Zn(OH )2↓+CaSO4
00$g ]
200mg
ZnSO4∗1mol ZnSO4161.4gCuSO4
∗1molCa (OH )2
1molZnSO4∗74.1gCa (OH )2
1molCa (OH )2=91.82mgCa (OH )2
MASAMOLECULAR $!
1-./ 0 C%SO& 5\)51 -./ 0CaOH!# Q;)
MASAMOLECULAR $!
1-./ 0F#SO&!+
K\\)[
1 -./ 0CaOH!# Q;)
MASAMOLECULAR$!
ESTADOS DEOXIDACIÓN
Ca ;0) 3SO& \[OH QF 55)H K3
MASAMOLECULAR $!
1-./ 0
Z,SO& [);1 -./ 0CaOH!# Q;)
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CÁLCULO ESTEQUIOM'TRICO DEL PESO DE CaOH!# " ()*DEL EXCESO :
MANGANESO "#!
CÁLCULOESTEQUIOM'TRICO DEL PESO DECaOH!# " ()* DEL EXCESO :
GRAFICANDO EL DIAGRAMA DE PRECIPITACIÓN DE LOSMETALES F2 C%2 Z, 3 M,!
DATOS OBTENIDOS
EXPERIMENTALMENTE
91.82mgCa (OH )2+50 (91.82mg )=137.73mgCa (OH )2
MnSO4+Ca(OH )2→Mn(OH )2↓+CaSO4
00$g ]
200mg
CuSO4∗1molCuSO4159.5gCuSO4
∗1molCa (OH )2
1molCuSO4∗74.1gCa (OH )2
1molCa (OH )2=98.18mgCa (OH )298.18mgCa (OH )2+50 (98.18mg )=147.27mgCa (OH ) 2
MASAMOLECULAR $!
1-./ 0M,SO& 50)\;1 -./ 0CaOH!# Q;)
MASAMOLECULAR$!
ESTADOS DEOXIDACIÓN
M, 5;)\; 3SO& \[OH Q
Ca ;0) 3
COMPONENTE PH EXP4
F 5)H00C% [)K00M, H)QQ[Z, [)\00
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PARA LOS PUNTOS TEÓRICOS SE SIMULARÁ MOLALIDADES 5 SE USARA LA
FÓRMULA !
+¿v¿
¿−¿
v¿
¿¿ log ( Kw)
¿−¿v¿
¿log ( Ksp)−¿ pH =¿
PARA LOS PUNTOS EXP4 SE OBTENDRÁ /.$-M! A PARTIR DEL 6H EXP4 5 SE
USARA LA FÓRMULA !
−¿v¿
¿−¿v¿
¿¿ log ( Kw )
¿+¿v¿
¿log ( Ksp )− pH ∗¿
log (mM )=¿
K K)5 ; ;)5 5 5)5 [ [)5 Q
1[
1;
1
101H
1[
1;
1
0
DIAGRAMA DE PRECIPITACIÓN DEL F"+!
+: ̂ S '!g$=e3 1TE_RICO +: ̂ S '!g$=e3 1E P̀)
6H
/.$-F!
FIERRO"+!
PUNTOS TEÓRICOS
-F! 6H /.$-F!)00E15 [)5K;0 15
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)E1;[)H[HH\
1K)\5H[0
QK
)00E1K5)H[QK5K
KK 1K
E1 5)5K;0 1E1
5)00[H[[[ 1
E10;)H[QK5K
KK 100)000000
00 ;)5K;0 1\0)000000
0;)00[H[
[[ 1H0)000000
K)H[QK5K
KK 1Q0)00000 K)5K;0 1[
0)0000K)00[H[
[[ 15
6H7 EXP/.$-F!7EXP
5)H 1)Q\Q\;
6H7EXP
/.$-C%!7EXP
[)K
1;)5Q5QQK
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;)5 5 5)5 [ [)5 Q Q)5 H H)5 \
10
1H
1[
1;
1
0
DIAGRAMA DE PRECIPITACIÓN DEL C%"#!
+: ̂ S '!g$Cu31 TE_RICO +: ̂ S '!g$Cu31 E P̀
6H
/.$-C%!
COB
RE "#!
PUNTOS TEÓRICOS
-C%! 6H/.$-C%!
0)00000000
H)[QK; 1\
0)0000000
H)QK; 1H
0)000000
Q)[QK; 1Q
0)00000 Q)QK; 1[
0)0000[)[Q
K; 15
0)000[)Q
K; 1;
0)005)[Q
K; 1K
0)05)Q
K; 1
-
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Q)5 H H)5 \ \)5 0 0)5 )5 )5
10
1H
1[
1;
1
0
DIAGRAMA DE PRECIPITACIÓN DEL M,"#!
+: ̂ S '!g$Mn31 TE_RICO +: ̂ S '!g$Mn31 E P̀
6H
/.$-M,!
MANGAN
ESO "#!
[ [)5 Q Q)5 H H)5 \ \)5 D0 D0)5
1D0
1H
1[
1;
1M
0
DIAGRAMA DE PRECIPITACIÓN DEL Z,"#!
+: ̂ S '!g$>n31 TE_RICO +: ̂ S '!g$>n31 E P̀
6H
/.$-Z,!
ZINC
"#!-Z,! 6H /.$-
6H7 EXP
/.$-M,!7 EXP
H)QQ[ 1)QK;[;
PUNTOS TEÓRICOS
-M,! 6H/.$-M,!
E10\)K\KQ
[H 1\0)000000
0)[K\KQ
[H 1H0)000000
)K\KQ
[H 1Q
0)000000)[K\KQ
[H 1[
0)00000)K\KQ
[H 15
0)000\)[K\KQ[
H 1;
0)00\)K\KQ[
H 1K
0)0H)[K\KQ[
H 1
0)H)K\KQ[
H 1
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Z,!
E10\0)0K\5\
0[ 1\0)000000
0\)5K\5\0
[ 1H
0)000000 \)0K\5\0[ 1Q
0)00000H)5K\5\0
[ 1[
0)0000H)0K\5\0
[15
0)000Q)5K\5\0
[1;
0)00Q)0K\5\0
[1K
0)0[)5K\5\0
[ 1
DIAGRAMA DE PRECIPITACIÓN DE LOS METALES F2 C%2 Z, 3M,!
0 ; [ H D0 D D; D[
1D[
1D;
1D
1D0
1H
1[
1;
1
0
DIAGRAMA DE PRECIPITACIÓN DE LOS METALES PESADOS
=e 1TE_RICO
=e1 E`P
Cu1 TE_RICO
Cu1 E`P
Mn1 TE_RICO
Mn1 E`P
>n1 TE_RICO
>n1 E`P
6H
/.$-M!
CONCLUSIONES
• Las !+erai!nes de +rei+itai*n % sedi$entai*n "u#$ia.''evadas a a/! de $anera inde+endiente ! en !$/inai*n !nreai!nes de !xidai*n1redui*n. se uti'i8an a$+'ia$ente+ara 'a e'i$inai*n de $eta'es)
• Se rea'i8ar!n 'as reai!nes este"ui!$4trias de 'a+rei+itai*n de '!s $eta'es +esad!s en $edi! au!s! +!r
$edi! de' CaO % se deter$in* 'a antidad neesaria de CaO:3"ue se usara en 'a reai*n)
6H7 EXP/.$-Z,!7 EXP
[)\ 1)Q0HH
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METAL PESADO CANTIDAD DE CaOH EN -$!C%"#! 139.37
F"+! 166.89
Z,"#! 137.73
M,"#! 147.27
• Se deter$in* ex+eri$enta'$ente e' P: "ue se +r!due 'a+rei+itai*n de '!s $eta'es $eni!nad!s % se !/tuv! '!ssiguientes resu'tad!s@
• Se '!gr* gra(ar 'a Curva de+rei+itai*n de '!s $eta'es =e. Mn.Cu % >n37)
0 ; [ H D0 D D; D[
1D[
1D;
1D
1D0
1H
1[
1;
1
0
DIAGRAMA DE PRECIPITACIÓN DE LOS METALES PESADOS
=e 1TE_RICO
=e1 E`P
Cu1 TE_RICO
Cu1 E`P
Mn1 TE_RICO
Mn1 E`P
>n1 TE_RICO
>n1 E`P
6H
/.$-M!
BIBLIOGRAFÍA
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I/er!a$eria. Segunda Edii*n. \HQ. P-ginas@ K[. KQ. K.
KK. KKK. KK;)
Atbins. P). =isi!"u#$ia. da ed). Ed) Addis!n es'e%. +-gs)
\;. 010. 01
=unda$ent!s Te*ri!s 1 Pr-ti!s Para E' La/!rat!ri!. L%dia