LABORATORIO DE QUÍMICA APLICADAOBJETIVO:Determinar el peso molecular de un gas con datos experimentales a partir de la ecu...
LABORATORIO DE QUÍMICA APLICADAEsta ecuación al igual que la de Van der Waals predice un valor para Zc igual a 0,375, por ...
LABORATORIO DE QUÍMICA APLICADAbajas en virtud de la compresión, el estado líquido deja de aparecer, y el agua pasa direct...
LABORATORIO DE QUÍMICA APLICADAPROCEDIMIENTO                         1     Monte el aparato como se indica en la figura 1,...
LABORATORIO DE QUÍMICA APLICADACALCULOS:Peso.Capsula sin la muestra: 2.025grCapsula con la muestra: 2.75grPM      =154gr/m...
LABORATORIO DE QUÍMICA APLICADA3. A partir de los pesos atómicos determine el peso molecular de la sustancia del problema....
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Practica 2 Quimica Aplicada determinacion del peso molecular

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Practica 2 Quimica Aplicada determinacion del peso molecular

  1. 1. LABORATORIO DE QUÍMICA APLICADAOBJETIVO:Determinar el peso molecular de un gas con datos experimentales a partir de la ecuación general delestado gaseoso y la de Berthelot.MARCOTEORICO:Ley de los gases idealesLa ley de los gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gas hipotético formado porpartículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamenteelásticos (conservación de momento y energía cinética). Los gases reales que más se aproximan alcomportamiento del gas ideal son los gases monoatómicos en condiciones de baja presión y altatemperatura.Empíricamente, se observan una serie de relaciones entre la temperatura, la presión y el volumenque dan lugar a la ley de los gases ideales, deducida por primera vez por Émile Clapeyron en 1834.ECUACIONES DE ESTADOUna ecuación de estado es la relación que existe entre dos o más propiedades termodinámica. Ensistemas de un componente y de una fase, la ecuación de estado incluirá tres propiedades lapresión, volumen y temperatura. Dado que la presión, temperatura y volumen pueden ser medidosdirectamente, los datos necesarios para evaluar las constantes en tales ecuaciones pueden serobtenidos experimentalmente.La elección de la ecuación a usar en una aplicación dada depende principalmente de la exactituddeseada y de la capacidad del usuario. Como los coeficientes de casi todas las ecuaciones deestado deben ser evaluados ajustando o adaptando las ecuaciones a diversos datos experimentalesde presión, volumen y temperatura, estas ecuaciones nunca pueden representar exactamente losdatos experimentales; más aun, muchas veces estas ecuaciones no representan los datos, limitandola exactitud. Esto es particularmente cierto cuando las ecuaciones más sencillas son aplicadas en lavecindad del punto crítico.ECUACION DE BERTHELOTLa ecuación de estado de Berthelot es ligeramente más compleja que la ecuación de Van der Waals.Esta ecuación incluye un término de atracción intermolecular que depende tanto de la temperaturacomo del volumen. La ecuación tiene la siguiente forma: Teniendo en cuenta el peso: Teniendo en cuenta la densidad:
  2. 2. LABORATORIO DE QUÍMICA APLICADAEsta ecuación al igual que la de Van der Waals predice un valor para Zc igual a 0,375, por lo que noes aconsejable utilizar cerca del punto crítico.Para esta ecuación el factor de compresibilidad crítico tiene un valor de 0,28, el cual se acercabastante al valor promedio experimental de Zc para la gran mayoría de los gases no polares.Esta ecuación incluye un término de atracción intermolecular que depende tanto de la temperaturacomo del volumen. La ecuación tiene la siguiente forma:P = presión del gasv = volumen del gas por molT = temperatura del gasR (cte.) = 0.082/mol*KMétodo de Víctor MeyerEste método consiste en volatilizar una muestra dada del compuesto problema y medir el volumende aire por el desplazado a presión y temperatura ambientales, lo cual conduce a la densidad devapor del compuesto: = W/V Haciendo uso de la ecuación general de los gases, tenemos:Donde: PM= Peso molecular, = densidadR= constante = 0.082 lt*atm/molᵒKPUNTO TRIPLE DE UNA SUSTANCIA.El punto triple es aquel en el cual coexistenen equilibrio el estado sólido, el estado líquido y elestado gaseoso de una sustancia. Se define conuna temperatura y una presión de vapor.Sabemos que las moléculas de las sustancias vibran.En el estado sólido, lo hacen sin moverse de su lugar.En el líquido, se mueven libremente chocando unascon otras. Y en el estado gaseoso también se muevenlibremente, pero con más violencia, es por eso que lascolisiones hacen que estén más separadas y los gases ocupen tanto volumen, a diferencia de loslíquidos y sólidos.PUNTO TRIPLE DEL AGUA.La única combinación de presión y temperatura a la que el agua, hielo y vapor de agua puedencoexistir en un equilibrio estable se produce exactamente a una temperatura de273.1598 ᵒ (0.0098°C) y a una presión parcial de vapor de agua de 611.73 pascales (6.1173 Kmilibares, 0.0060373057 atm=4.6 torr). En ese momento, es posible cambiar el estado de toda lasustancia a hielo, agua o vapor arbitrariamente haciendo pequeños cambios en la presión y latemperatura.El agua tiene un inusual y complejo diagrama de fase (aunque esto no afecta a las consideracionesgenerales expuestas sobre el punto triple). A altas temperaturas, incrementando la presión, primerose obtiene agua líquida y, a continuación, agua sólida. Por encima de 109 Pa aproximadamente seobtiene una forma cristalina de hielo que es más denso que el agua líquida. A temperaturas más
  3. 3. LABORATORIO DE QUÍMICA APLICADAbajas en virtud de la compresión, el estado líquido deja de aparecer, y el agua pasa directamente desólido a gas.A presiones constantes por encima del punto triple, calentar hielo hace que se pase de sólido alíquido y de éste a gas, o vapor. A presiones por debajo del punto triple, como las encontradas en elespacio exterior, donde la presión es cercana a cero, el agua líquida no puede existir. En un procesoconocido como sublimación, el hielo salta la fase líquida y se convierte directamente en vaporcuando se calienta.En la figura se muestra un diagrama de 3 fases que muestra al punto triple de color verde, cualquierotro punto entre las 3 curvas representa el equilibrio entre 2 fases ; y los puntos que están fuera delas curvas representan condiciones de temperatura y presión bajo las cuales solo está presente unafase. Más allá del punto crítico, no se puede distinguir al líquido del gas y la sustancia es un fluidosupercrítico.MATERIAL:• 1 matraz balón de fondo plano de 500 cc con tapón de hule bihoradado.• 1 tubo de vidrio de 20 a 35 cm de longitud, cerrado en un extremo.• Un codo de vidrio de 90°• Dos pipetas graduadas de 0 a 10 cc.• 1 mechero, anillo, tela de c/asbestos• 1 pinza doble para bureta• 1 termómetro• Una microbotella• 1 balanza digital• Tubería de hule• AlgodónREACTIVOS: Cloroformo . Tetracloruro de carbono .
  4. 4. LABORATORIO DE QUÍMICA APLICADAPROCEDIMIENTO 1 Monte el aparato como se indica en la figura 1, introduzca un pedazo de algodón en el fondo del tubo Apara evitar que se rompa al dejar caer la micro-botella que contiene la muestra. 2 Calentar a ebullición el agua contenida en el matraz (el nivel tocara ligeramente el tubo A) cuyo tapón deberá tener una salida de vapor. Estando en ebullición, ponga el nivel del agua contenida en las pipetas de manera que el punto C indique cero. Esto se puede lograr subiendo o bajando una u otra pipeta. 3 Introduzca la microbotella abierta que contiene la muestra (de una a dos gotas, previamente pesadas) en el tubo A y conecte el tubo B inmediatamente, presionando para evitar fugas. Procure la operación lo más rápido posible 4 Anote el máximo de volumen desplazado en la pipeta C. Esto será cuando todo el líquido en la microbotella haya pasado al estado gaseoso 5 Quite la mangueraque una a B con C y tome la temperatura de espacio libre en la pipeta C.
  5. 5. LABORATORIO DE QUÍMICA APLICADACALCULOS:Peso.Capsula sin la muestra: 2.025grCapsula con la muestra: 2.75grPM =154gr/molPM =119gr/molMáximo de volumen desplazado= .4mlCUESTIONARIO:1. Anote sus resultados experimentales obtenidos:Muestra .725grT 300ᵒKVolumen desplazado .4ml2. Considerando el comportamiento ideal, calcule el peso molecular de la sustancia problema: P=585mmHg-P (vapor del agua) P vapor del agua(mmHg) T(ᵒC) 26.8 27 28.3 28 30.1 29 31.8 30 33.7 31 35.7 32 37.7 33 39.9 34
  6. 6. LABORATORIO DE QUÍMICA APLICADA3. A partir de los pesos atómicos determine el peso molecular de la sustancia del problema.4. Calcule el peso molecular con la ecuación de Berthelot : Tc=532.6ᵒK Pc=39.48 atm.PM=542gr/mol : Tc=536.3ᵒK Pc=53.39 atm.PM=40.699gr/mol5. En su cálculo, hizo una corrección a la presión. ¿por qué se hace esta corrección? Se debe a la incompleta comprensión de las interacciones moleculares sobre todo en los estados líquidos y sólidos los coeficientes de todas las ecuaciones de estado deben de ajustarse de acuerdo a los distintos resultados experimentales previstos.6. Entre el peso molecular obtenido considerando el comportamiento ideal y con la ecuación de Berthelot, ¿Cuál fue el más próximo al calculado por los pesos atómicos? El que considera el comportamiento ideal. OBSERVACIONES: El desarrollo de esta práctica se dificulto debido a que al calentar al calentar el agua del matraz la tapa de este ultimo tenia fugas las cuales dejaban escapar el vapor; y por lo cual la evaporación del tetracloruro de carbono no se efectúa según lo previsto, y por lo cual la muestra se tuvo que cambiar por cloroformo y en mayor cantidad a 2 gotas. Después de sellar las fugas en el tapón del matraz se pudo observar perfectamente como descendía el nivel del agua en la pipeta .4ml, y también se observo la evaporación del cloroformo que se encontraba contenido en la capsula. También se pudo ver que era necesario que el tubo que conectaba las pipetas con el matraz estuviera en la posición correcta para que su doblez no impidiera que el gas circulara por este medio. CONCLUSIONES: Esta ecuación es muy importante debido a que tiene usos muy prácticos en la industria, que trata con sustancias químicas y de las cuales es necesario determinar mediante cálculos el tipo de cuestiones de sus propiedades como su densidad, peso molecular, volumen, peso, temperatura critica y presión critica. Una de las aplicaciones de la ecuación de Berthelot es que se puede ocupar en las empresas para las determinar cuál es la sustancia contenida en cierto recipiente si se conocen su peso molecular. Se puede comprobar que la ecuación de Berthelot mejora el resultado de la ecuación e los gases ideales aportando elementos para que estos puedan considerarse reales, así mismo también hay que tener en cuenta que esta ecuación es la más exacta de las ecuaciones de estado para determinar el peso molecular de una sustancia.
  7. 7. LABORATORIO DE QUÍMICA APLICADAA pesar de todas estas utilidades de la ecuación de Berthelot, es más cómodo y practico usar el métodode Víctor Meyer para encontrar el peso molecular de una sustancia.En este experimento; sin embargo se puede ver algo de inexactitud en el resultado, esto se debe a lasvariables propias que afectan al experimento tales como: el desgaste de los instrumentos que se usanpara desarrollar el experimento, el no percatarse de las fugas del tapón del matraz, y cuestiones propiasque generan inexactitud de las prácticas.BIBLIOGRAFIA:Química general; Whitten, Gailey; ed. Mc Graw Hill.Química la ciencia central; Brown, Lemay, Bursten; ed. Pearson.

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