1. FACULTAD CIENCIAS NATURALES Y
MATEMATICA
ESCUELA PROFESIONAL DE QUIMICA
CURSO: LABORATORIO FISICOQUIMICA I
PROFESOR: DANILO CHAVEZ
ALUMNA: KIOMI ESTEFANI MANTARI SOTO
2014

2. INDICE
Introducción…………………………………………………………. 3
2
PRACTICA Nº 1:
Ley de charles y gay Lussac……….………………………… 4
PRACTICA Nº 2:
Cálculo de energía de red cristalina………..………………..14
PRACTICA Nº 3:
Determinación de la constante adiabática…….………………………… 4

3. PRACTICA Nº1
Ley de charles y gay Lussac
3

4. Objetivos
Comprobar las variaciones de presión, volumen y temperatura de un
sistema gaseoso a masa constante, a través del registro de datos
experimentales.
Marco teórico
Los estudios de Robert Boyle sobre presión y volumen de los gases,
demostraron que al calentar una muestra de gas se producía algún cambio
de volumen, pero no llevó hasta el final estas observaciones.
Charles en 1787 observó que el hidrógeno, aire, dióxido de carbono y
oxígeno se expandían en igual proporción al calentarlos desde 0 °C a 80
°C, manteniendo la presión constante. Sin embargo, fue Gay-Lussac el
primero que, en 1802, encontró que todos los gases aumentaban igual
volumen por cada grado de elevación de temperatura y que el incremento
era aproximadamente 1/273.3.15 el volumen del gas a 0 °C. Si se designa
por Vo al volumen del gas a 0 °C y por V su volumen a T °C, entonces de
acuerdo a lo anterior:
Ahora se puede definir una nueva escala de temperatura tal que para una t
dada corresponda otra establecida por la relación T = 273.15 + T y 0 °C por
To = 273.15, con lo cual la ecuación anterior toma una forma simple:
4
En general:

5. La ecuación anterior dice que el volumen de una cantidad definida de gas a
presión constante es directamente proporcional a la temperatura, es decir: V
= K2T
Donde K2 es un factor de proporcionalidad determinado por la presión del
gas y las unidades de V.
Como para una cantidad dada de gas, K2 tendrá diferentes valores a
distintas presiones, se obtiene una serie de líneas rectas para cada presión
constante y cada una de ellas es una isobara, verificándose que su pendiente
es mayor cuando menor es la presión.
De acuerdo a la figura 3.1, conforme se va elevando la temperatura del un gas, este
tiende a dilatarse, pero si se mantiene el volumen constante, lo que aumenta es la
presión, De aquí se deduce que la presión y volumen de un gas son directamente
proporcionales a la temperatura aplicada sobre él.
5

6. Procedimiento experimental
Al iniciar la practica tomamos
los datos iniciales, tales como:
temperatura ambiental, altura inicial y
volumen inicial
.
 Aumentamos la temperatura con hielo
incorporado en una caja herméticamente
hasta una temperatura hasta el punto de
ebullición 6 0 Cº
 Luego medimos la altura cada ves que el
termómetro disminuye hasta que este
mismo llegué a 35
 Luego de tomados los datos, procedemos a
calcular los volúmenes respectivos y
realizamos un gráfico Volumen vs
Temperatura.
6

7.  El resultado de esta gráfica es una línea recta debido a que el Volumen es
directamente proporcional a la Temperatura.
 Después de realizar la gráfica, procedemos a hallar la pendiente m de la
recta, y el intercepto para interpretarl
Calculos y resultados
7
Porcentaje de error:
%퐸푟푟표푟 =
|21.84 − 22.8|
22.8
× 100%
%푬풓풓풐풓 = ퟒ. ퟐ %

8. T°C V(ml)
100 100
95 98.7
90 97.3
85 95.9
Extrapolando:
8
98.7
97.3
95.9
94.6
y = 0.274x + 72.65
R² = 0.9997
99
98.5
98
97.5
97
96.5
96
95.5
95
94.5
94
75 80 85 90 95 100
Series1
Linear (Series1)

9. 120
100
80
60
40
20
0
-300 -200 -100 0 100 200
Experimento N°2
T°C V(ml)
95 95
90 93.7
85 92.4
80 91.1
75 89.8
9
99718.03.70 9945.6.9
y = 0.272x + 72.82
R² = 0.9998
-20
Series1
Linear (Series1)
95
93.7
92.4
91.1
89.8
y = 0.26x + 70.3
R² = 1
96
95
94
93
92
91
90
89
0 20 40 60 80 100
Series1
Linear (Series1)

10. Extrapolando:
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
Experimento N°3
T°C V(ml)
90 90
80.3 87.6
69.8 85
59.7 82.5
49.7 80
10
92
90
88
86
84
82
80
Extrapolando:
99293.54.7 8991.8.1 y = 0.26x + 70.3
R² = 1
0
-300 -200 -100 0 100 200
Series1
Linear (Series1)
90
87.6
85
82.5
80
y = 0.248x + 67.683
R² = 1
78
0 20 40 60 80 100
Series1
Linear (Series1)

11. -300 -250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150
11
Observación y discusión
879.06 828.55 80
y = 0.248x + 67.683
R² = 1
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-10
Series1
Linear (Series1)
Linear (Series1)
Linear (Series1)
Un mol de cualquier elemento o compuesto en forma de gas ocupa un volumen molar; esto es
22,4 litros, a presión y temperatura normales (1 atmósfera y 0º C).
Y consta de el Número de Avogadro moléculas o átomos..
Conclusiones
Los gases ejercen presión por que sus moléculas se mueven libremente y chocan
con cualquier superficie con la que hacen contacto. Las relaciones de presión-volumen
de los gases ideales estan gobernadas por la Ley de Boyle: el volumen
es inmensamente proporcional a la presión
Las relaciones de cantidad-volumen de los gases ideales son se describen por la
ley de Abogador: volúmenes iguales de gases contienen igual numero de
moléculas (a la misma T y P).
La ecuación del gas ideal, PV=nRT, combina las leyes de Boyle, Charles y
Abogador. Esta ecuación describe el comportamiento del gas ideal.
La teoría cinética molecular, una forma matemática de describir el
comportamiento de las moléculas de los gases, se basa en las siguientes
suposiciones; las moléculas de los gases están separadas por distancias más
grandes que las de sus propios dimensiones, poseen masa pero su volumen es
despreciable, están en continuo movimiento y con frecuencia chocan entre sí.
La difusión de los gases demuestra el movimiento molecular aleatorio.

12. 12
Bibliografía
- I. LEVINE. Fisicoquímica. 4a Edición. Edit. McGraw-Hill. España (1997).
- H.D.CROCKFORD, S.B. KNIGHT. Fundamentos de Fisicoquímica, Cap. III, Compañía Editorial
Continental, S.A., 4ta. edición, México (1971).
- F. DANIELS, R.A. ALBERTY. Fisicoquímica, Cap. 6, Compañía editorial continental, S.A., Novena
Edición, México (1969).
PRACTICA Nº 2
ENERGIA DE RED CRISTALINA
(KF)

13. Objetivos
Determina teóricamente la energía de red cristalina por medio de cinco métodos
diferentes y comparar cual se acerca más al valor experimental (ciclo de Born-
Haber).
Uso de programación para calcular la energía de red cristalina usando los cinco
métodos.
Marco teórico
Energía reticular o energía de red cristalina o energía de cohesión
Cristal de cloruro de sodio (NaCl).
Es la energía requerida para separar completamente un mol de un compuesto
iónico en sus iones gaseosos. En otras palabras, es la energía que se obtendría de la
formación de un compuesto iónico a partir de sus iones gaseosos. Muestra la
estabilidad de la red cristalina. La energía reticular presenta dimensiones de
energía/mol y las mismas unidades que la entalpía estándar ( ), pero de
signo contrario, es decir kJ /mol.
No es posible medir la energía reticular directamente. Sin embargo, si se conoce la
estructura y composición de un compuesto iónico, puede calcularse, o estimarse,
mediante la ecuación que proporciona el modelo iónico y que se basa entre otras
leyes en la Ley de Coulomb. Alternativamente, se puede calcular indirectamente a
través de ciclos termodinámicos.
13
Ecuacion de Born-Lande
En un sólido idealmente iónico, los electrones se encuentran completamente
localizados en los iones correspondientes y sujetos sólo a la influencia de sus
núcleos respectivos. No existe deslocalización de electrones como en el caso de los
sólidos metálicos ni compartición de los mismos como en los sólidos covalentes.
Como consecuencia de esta estricta localización de los electrones, los sólidos
iónicos no conducen la corriente eléctrica, por lo que son aislantes.
La ecuación que resulta de aplicar dicho modelo resulta ser:

14. Donde es el número de Avogadro, la constante de Madelung, que varía
dependiendo de la estructura del compuesto iónico, la carga del catión y la
carga del anión, la carga del electrón, la permitividad del vacío, la distancia
entre el anión y el catión y los exponentes de Born.
14
Ecuación de Kapustinskii
Calcula la energía de red cristalina UL para un cristal iónico, que es
experimentalmente difícil de determinar. Su nombre se debe a Anatoli
Kapustinskii, quien publicó la fórmula en 1956.
donde K = 1.2025×10−4 J·m·mol−1
d = 3.45×10−11 m
ν es el número de iones en la fórmula empírica,
z+ y z− son los números de carga elemental en el catión y el anión,
respectivamente, y
r+ y r− son el radio del catión y el anión, respectivamente.
Ecuación de Born-Mayer
Al tener en cuenta las repulsiones coulombianas y las interacciones electrostáticas, se
obtiene la ecuación de Born-Mayer para la energía reticular de un sólido iónico:
La energía reticular UR es función de la distancia interiónica dCA,por tanto, el valor
mínimo de UR se obtiene resolviendo la ecuación:

15. En esta última expresión puede despejarse C' y sustituirla en la ecuación de Born-Mayer
mostrada, con lo que se obtiene la ecuación de Born-Mayer en su forma más habitual:
15
Ciclo de Born-Haber
Ciclo de Born–Haber para el NaCl.
La energía de red también se puede determinar experimentalmente de un modo
indirecto aplicando la ley de Hess, que es un caso particular del primer principio de
la termodinámica. En este caso se usa el llamado ciclo de Born-Haber que consiste
en evaluar un ciclo termodinámico que es el resultado de considerar, o bien la
energía puesta en juego en la formación del compuesto iónico sólido por un
camino directo, es decir, a partir de los elementos que forman el compuesto en su
estado estándar, o bien la energía transferida en la formación de dicho compuesto
a partir de sus elementos en estado estándar pero a través de un camino indirecto
que comprende varias etapas:
1. Proceso de formación de átomos en estado gaseoso a partir de los elementos en su
estado estándar. En esta etapa generalmente habrá que tener en cuenta energías
asociadas a la sublimación, vaporización o disociación de los elementos que
formarán el compuesto iónico, y que dependerá del estado de agregación en el que
estos se encuentren.
2. Formación de los iones estables, que se encuentran en el retículo iónico, a partir de
los elementos en estado gaseoso. Están implicadas la energía de ionización y la
afinidad electrónica de dichos elementos.
3. Formación de la red cristalina a partir de los iones estables gaseosos. Es una
energía desprendida cuando se forma un compuesto iónico a partir de un metal y
un no metal.
Datos y cálculos

16. 풕풆ó풓풊풄풐 = −ퟑퟑퟐퟐ. ퟖퟖퟖ 풌푱 풑풂풓풆풔 풅풆 풊풐풏풆풔 풎풐풍−ퟏ
푡푎푏푙푎푠 = −3327 푘퐽 푝푎푟푒푠 푑푒 푖표푛푒푠 푚표푙−1
16
Método de Born-Lande
푈표 =
퐴푁푍+푍− 푒2
4휋휀0푟표
(1 −
1
푛
)
Los datos son:
푟표 = 푟푎푛푖ó푛 + 푟푐푎푡푖ó푛 = 74 푝푚 + 170 푝푚 = 244 푝푚 = 244 × 10−12푚
푒 = 1.60218 × 10−19퐶
퐴 = 1.64132
푁 = 6.022 × 1023 푝푎푟푒푠 푑푒 푖표푛푒푠 푚표푙−1
퐾+2
30 → 푡푖푒푛푒 28 푒푙푒푐푡푟표푛푒푠 → 푛푍푛+2 = 9
퐹−2
16 → 푡푖푒푛푒 28 푒푙푒푐푡푟표푛푒푠 → 푛푆 −2 = 9
푛푍푛푆 =
9 + 9
2
= 9
휀0 = 8.854188 × 10−12퐶 2퐽−1푚−1
푍+ = 2
푍− = −2
Reemplazando en la ecuacion:
푈표 =
(1.64132)(6.022 × 1023푝푎푟푒푠 푑푒 푖표푛푒푠 푚표푙−1)(2)(−2)(1.60218 × 10−19퐶)2
(4휋)(8.854188 × 10−12퐶2퐽−1푚−1)(244 × 10−12푚)
(1 −
1
9
)
푈표 = −3322.888 × 103퐽 푝푎푟푒푠 푑푒 푖표푛푒푠 푚표푙−1
푼푲푭
푈퐾퐹
%퐸푟푟표푟 =
|3322.9 − 3327|
3327
× 100%
%푬풓풓풐풓 = ퟐ. ퟏퟐퟔ %

17. 푡푒ó푟푖푐표 = −3406.275 × 103 퐽 푚표푙−1
풕풆ó풓풊풄풐 = −ퟑퟒퟎퟔ. ퟐퟕퟓ 풌푱 풎풐풍−ퟏ
푡푎푏푙푎푠 = −3398 푘퐽 푚표푙−1
17
Método de Kapunstinki
푈표 =
푛푍 +푍−퐾
푟표
(1 −
푑∗
푟표
)
Los datos son:
푟표 = 2.44 퐴̇
퐾 = 1.21 × 106 퐽퐴̇푚표푙−1
푛 = 2
푑∗ = 0.345 퐴̇
푍+ = 2
푍− = −2
Reemplazando en la ecuacion:
푈표 =
(2)(2)(−2)(1.21 × 106 퐽퐴̇푚표푙−1)
2.44 퐴̇
(1 −
0.345 퐴̇
2.44 퐴̇
)
푈푍푛푆
푼풁풏푺
푈푍푛푆
%퐸푟푟표푟 =
|3398 − 3406.275|
3398
× 100%
%푬풓풓풐풓 = ퟎ. ퟐퟒퟒ %

18. 푡푒ó푟푖푐표 = −3209.2842 × 103 퐽 푝푎푟푒푠 푑푒 푖표푛푒푠 푚표푙−1
풕풆ó풓풊풄풐 = −ퟑퟐퟎퟗ. ퟐퟖퟒퟐ 풌푱 풑풂풓풆풔 풅풆 풊풐풏풆풔 풎풐풍−ퟏ
18
Método de Born-Mayer
푈표 =
푁푍 +푍−푒2퐴
4휋휀0푟표
(1 −
푑∗
푟표
)
Los datos son:
푟표 = 2.44 × 10−10 푚
푁 = 6.022 × 1023 푝푎푟푒푠 푑푒 푖표푛푒푠 푚표푙−1
푒 = 1.60218 × 10−19퐶
퐴 = 1.64132
휀0 = 8.854188 × 10−12퐶 2퐽−1푚−1
푑∗ = 0.345 × 10−10 푚
푍+ = 2
푍− = −2
Reemplazando en la ecuacion:
푈표 =
(6.022 × 1023 푝푎푟푒푠 푑푒 푖표푛푒푠 푚표푙−1)(2)(−2)(1.60218 × 10−19퐶)2(1.64132)
(4휋)(8.854188 × 10−12퐶2퐽 −1푚−1)(2.44 × 10−10 푚)
(1 −
0.345 × 10−10 푚
2.44 × 10−10 푚
)
푈퐾퐹
푼푲푭

19. 1 + 퐴퐸푆
1 = 200.42 푘퐽 푚표푙−1
2 = −456 푘퐽 푚표푙−1
1 = 912 푘퐽 푚표푙−1
2 = 1733.3 푘퐽 푚표푙−1
풕풆ó풓풊풄풐 = −ퟑퟎퟎퟔ. ퟑퟐ 풌푱 풎풐풍−ퟏ
푡푎푏푙푎푠 = −3010.2 푘퐽 푚표푙−1
19
Método del ciclo de Born-Haber
Δ퐻푍푛푆 = Δ퐻푠푢푏(푆) + 퐴퐸푆
2 + Δ퐻푠푢푏 (푍푛) + 퐸퐼푍푛
1 + 퐸퐼푍푛
2 + 푈표
Los datos son:
Δ퐻퐾퐹 = −206 푘퐽 푚표푙−1
Δ퐻푠푢푏(퐾) = 278.8 푘퐽 푚표푙−1
퐴퐸퐾
퐴퐸푆
Δ퐻푠푢푏(퐾퐹) = 130.8 푘퐽 푚표푙−1
퐸퐼퐹
퐸퐼퐹
Reemplazando en la ecuacion:
−206 = 278.8 + 200.42 − 456 + 912 + 1733.3 + 푈표
푼푲푭
푈퐾퐹
%퐸푟푟표푟 =
|3010.2 − 3006.32|
3010.2
× 100%
%푬풓풓풐풓 = ퟎ. ퟏퟑퟗ %

20. PRACTICA Nº 5
Determinación de la constante adiabática
20

21. 21
Objetivos
Observar el efecto térmico de expansión adiabática de los gases. Determinar las
constante adiabática del aire de forma experimental haciendo uso del método
Clément-Desormes
Marco teórico
Coef iciente de dilatación adiabática
Es la razón entre la capacidad calorífica a presión constante ( ) y la capacidad
calorífica a volumen constante( ). A veces es también conocida como factor de
expansión isentrópica y razón de calor específico , y se denota con la expresión
(gamma) o incluso (kappa). El símbolo empleado como kappa es el que aparece
más frecuentemente en los libros de ingeniería química antiguos y es por esta
razón por la que se deduce que originariamente se empleaba este.
donde el valor de es el capacidad calorífica o capacidad calorífica específica de
un gas, los sufijos y se refieren a las condiciones de presión constante y de
volumen constante respectivamente.
Relaciones con un gas ideal
Para un gas ideal la capacidad calorífica es constante con la temperatura. De
acuerdo con esta afirmación la entalpía puede expresarse como y la
energía interna como . Por lo tanto, se puede decir que el coeficiente de
dilatación adiabática es la razón entre la entalpía y la energía interna:
De la misma forma, las capacidades caloríficas pueden ser expresadas en términos
del ratio ( ) y la constante de gas ( ):
Es difícil encontrar tabulada información sobre , y es frecuente encontrar, sin
embargo, más fácilmente información tabular sobre . La siguiente relación se
puede emplear para determinar :

22. 22
Procedimiento
Armamos el sistema con un botón que servirá como sustituto del cilindro donde se
calentara el aire, que en su pico, utilizamos un tapón de jebe con agujeros, que se
conectaran con mangueras, una a la válvula de presión, otra manguera al tubo
lleno de mercurio.
Utilizamos un papel milimetrado para medir el nivel, lo cual al hacer uno de
presiones, este mercurio adentro del tubo, cambiara de alturas, la cual nosotros
tomamos los datos correspondientes para los cálculos.

23. 23
Y así continuamente seguiremos
utilizando la jeringa de vidrio para
producir presión al sistema, de los
cual hicimos 3 pruebas diferentes:

24. 24
Resultados
Hallamos la 푃1 (compresión del gas)
H1 (cm) H2 (cm) ΔH=P1
18.9 8.9 10
18.6 8.4 10.2
19.1 9 10.1
Hallamos la 푃2 (expansión del gas)
H1 (cm) H2 (cm) ΔH=P2
14.2 12.1 2.2
14.4 12.4 2.5
13.7 11.9 2.4
Se sabe que 휌퐻푔 = 13.56 푔 푐푚−3
푃0 = 76 푐푚퐻푔
- Hallamos 푃1
푃1 = 휌퐻푔 푃0 + Δ퐻1
푃1 = 13.56 × 76 + 10
푃1 = 1040.56
푃1 = 13.56 × 76 + 10.2
푃1 = 1040.76
푃1 = 13.56 × 76 + 10.1
푃1 = 1040.66
- Hallamos 푃2
푃2 = 휌퐻푔 푃0 + Δ퐻2
푃2 = 13.56 × 76 + 2.2

25. 푃2 = 1032.76
푃2 = 13.56 × 76 + 2.5
푃2 = 1033.06
푃2 = 13.56 × 76 + 2.4
푃2 = 1032.96
25
Cálculos de la constante adiabática
푃0 = 1030.56 푐푚퐻푔
훾 =
퐿표푔푃1 − 퐿표푔푃0
퐿표푔푃1 − 퐿표푔푃2
훾 =
퐿표푔1040.56 − 퐿표푔1030.56
퐿표푔1040.56 − 퐿표푔1032.76
= 1.28
%퐸푟푟표푟 =
|1.28 − 1.4|
1.4
× 100%
%푬풓풓풐풓 = ퟖ. ퟓ %
훾 =
퐿표푔1040.76 − 퐿표푔1030.56
퐿표푔1040.76 − 퐿표푔1033.06
= 1.32
%퐸푟푟표푟 =
|1.32 − 1.4|
1.4
× 100%
%푬풓풓풐풓 = ퟓ. ퟕퟏ %
훾 =
퐿표푔1040.66 − 퐿표푔1030.56
퐿표푔1040.66 − 퐿표푔1032.96
= 1.31

26. 26
%퐸푟푟표푟 =
|1.31 − 1.4|
1.4
× 100%
%푬풓풓풐풓 = ퟔ. ퟒퟐ %
Observaciones y discusión
Cuando armamos el sistema para realizar el experimento, utilizamos el mercurio,
el cual se derrama un poco en la mesa, debe de manejar con cuidado debido a que
es muy toxico y peligroso en contacto directo.
Al utilizar la presión de la jeringa, es necesaria observar de que el sistema no tenga
ninguna fuga de aire, ya que esto influirá en un grave error, que podría variar la
constante adiabática que se quiere obtener experimentalmente.
Se debe esperar por cada prueba 10 minutos, no tratar de acelerar el proceso, pues
causaría error en los cálculos.
Conclusiones
Concluimos que al realizar el experimento que es mediante presiones, lo cual hará
que el mercurio asciende o baje de su nivel, lo cual nos indicara la constante
aproximada que se estima obtener de una manera más práctica.
Para hallar la constante adiabático, no solo se puede obtener mediante el uso del
aire, sino también mediante otro tipo de gases, un ejemplo seria, el CO2 y Ar. Pero
que utiliza otros procesos.
Concluimos que no se pudo. Llegar a encontrar la constante adiabática exacta,
debido a que influye otros factores externos, solo se tuvo un aproximado
Anexos

27. Gancho de mor y mangueras que se emplearon en el montaje
Montaje que se uso para hallar la constante adiabática
Bibliografía
- P.W. ATKINS. Fisicoquímica. 3a Edición. Addison-Wesley Iberoamericana, S.A. EUA (1991)
- F. DANTIELS, R.A. ALBERTY. Fisicoquímica. Cap. 9, Editorial C.E.C.S.A., 2da. Edición, New York,
(1961)
- G.W. CASTELLAN. Fisicoquímica. Editorial Fondo Educativo Interamericano. Bogotá (1975)
27