Laboratorio de gases 10-3 Sofía Baron

1. LABORATORIO​ ​DE​ ​GASES
DIANA​ ​SOFÍA​ ​BARÓN​ ​HURTADO
DIANA​ ​FERNANDA​ ​JARAMILLO​ ​CARDENAS
INSTITUCIÓN​ ​EDUCATIVA​ ​EXALUMNAS​ ​DE​ ​LA​ ​PRESENTACIÓN
QUÍMICA
10-3
2016

2. LABORATORIO​ ​DE​ ​GASES
INTRODUCCIÓN
Se denomina gas al estado de agregación de la materia en el cual, bajo ciertas
condiciones de temperatura y presión, sus moléculas inter-reaccionan solo
débilmente entre sí, sin formar enlaces moleculares, adoptando la forma y el
volumen del recipiente que las contiene y tendiendo a separarse, esto es,
expandirse,​ ​todo​ ​lo​ ​posible​ ​por​ ​su​ ​alta​ ​energía​ ​cinética.
Es muy importante tener en cuenta algunos conceptos como lo son, los estados de
agregación; líquido, sólido y gaseoso, los conceptos de temperatura, presión,
volumen​ ​y​ ​cantidad​ ​de​ ​gas.
Existen diferentes leyes como: Boyle, Charles, y una general que es de los gases
ideales, que se presentarán más a fondo en el transcurso del informe, como también
algunas experiencias en el laboratorio virtual de estas leyes y diferentes ejercicios
aplicando las leyes para que así se mejore el conocimiento y entendimiento de las
mismas.
OBJETIVOS
1. Dar a conocer los temas necesarios para el entendimiento de los gases
ideales.
2. Explicar los conceptos esenciales para el buen entendimiento como lo son:
Los estados de agregación (sólido, líquido y gaseoso), temperatura, presión,
volumen​ ​y​ ​cantidad​ ​de​ ​gas.
3. Mejorar la comprensión de las leyes ( Boyle, Charles y los Gases ideales) por
medio​ ​de​ ​laboratorios​ ​y​ ​ejercicios.

3. MARCO​ ​TEÓRICO
ESTADOS DE AGREGACIÓN: ​Los estados de agregación, sólido, líquido y
gaseoso, dependen fundamentalmente de las condiciones de presión y temperatura
a​ ​las​ ​que​ ​esté​ ​sometida​ ​la​ ​materia.
● Sólido: ​En el estado sólido los átomos o moléculas ocupan posiciones fijas
aunque se encuentran vibrando en esas posiciones con una capacidad de
movimiento​ ​limitada.
● Líquido: ​En el estado líquido la fuerza de cohesión que mantiene unidas a
las moléculas es mucho menor. En un líquido las moléculas tienen una cierta
capacidad de movimiento que, en gran medida, está limitada por las otras
moléculas​ ​que​ ​tienen​ ​alrededor.

4. ● Gas: ​En un gas las moléculas se encuentran muy alejadas unas de otras y se
mueven​ ​en​ ​todas​ ​direcciones​ ​con​ ​libertad​ ​absoluta.

5. TEMPERATURA
Según la teoría cinética, la temperatura es una medida de la energía cinética media
de los átomos y moléculas que constituyen un sistema. Dado que la energía cinética
depende de la velocidad, podemos decir que la temperatura está relacionada con las
velocidades​ ​medias​ ​de​ ​las​ ​moléculas​ ​del​ ​gas.
Hay varias escalas para medir la temperatura; las más conocidas y utilizadas son las
escalas Celsius (ºC), Kelvin (K) y Fahrenheit (ºF). En este trabajo sólo utilizaremos
las​ ​dos​ ​primeras.
¿Cómo​ ​se​ ​calibra​ ​un​ ​termómetro?
Mientras se está produciendo un cambio de estado la temperatura permanece
constante y por ello consideramos los cambios de estado del agua (a 1 atm) como
puntos​ ​de​ ​referencia.
Punto​ ​de​ ​fusión​ ​del​ ​agua:
La fase líquida se encuentra en equilibrio con la fase sólida y la temperatura
permanece​ ​constante.
​ ​​ ​Los​ ​valores​ ​otorgados​ ​a​ ​este​ ​punto​ ​en​ ​cada​ ​escala​ ​son:
● Celsius:​ ​0
● Kelvin:​ ​273.15
● Fahrenheit:​ ​32

6. Punto​ ​de​ ​ebullición​ ​del​ ​agua:
La fase líquida se encuentra en equilibrio con la fase gaseosa y la temperatura
permanece​ ​constante.
Los​ ​valores​ ​otorgados​ ​a​ ​este​ ​punto​ ​en​ ​cada​ ​escala​ ​son:
● Celsius:​ ​100
● Kelvin:​ ​373.15
● Fahrenheit:​ ​212
En el intervalo de temperatura comprendido entre los puntos de fusión y ebullición,
el agua permanece líquida. Este intervalo se divide en 100 partes en las escalas
Celsius​ ​y​ ​Kelvin,​ ​mientras​ ​que​ ​en​ ​la​ ​escala​ ​Fahrenheit​ ​se​ ​divide​ ​en​ ​180​ ​partes.
​ ​Presión​ ​=​ ​1​ ​atm ​ ​​ ​P.F.
​ ​​ ​del​ ​agua
​​ ​P.E.
​​ ​del​ ​agua
​ ​Divisiones
​ ​Escala​ ​Celsius 0 100 100
​ ​Escala​ ​Kelvin ​ ​​ ​​ ​273.15 ​​ ​373.15 100
​ ​Escala​ ​Fahrenheit 32 212 180
​ ​​ ​​ ​Relación​ ​entre​ ​las​ ​escalas
T(K)​ ​=​ ​T(°C)​ ​+​ ​273.15
T(°F)​ ​=​ ​T(°C)·1.8​ ​+​ ​32
PRESIÓN
En Física, llamamos presión a la relación que existe entre una fuerza y la superficie
sobre​ ​la​ ​que​ ​se​ ​aplica:
P=FSP=FS
Dado que en el Sistema Internacional la unidad de fuerza es el newton (N) y la de
superficie es el metro cuadrado (m2), la unidad resultante para la presión es el
newton​ ​por​ ​metro​ ​cuadrado​ ​(N/m2)​ ​que​ ​recibe​ ​el​ ​nombre​ ​de​ ​pascal​ ​(Pa)
1Pa=1Nm2
Otra unidad muy utilizada para medir la presión, aunque no pertenece al Sistema
Internacional, es el milímetro de mercurio (mm Hg) que representa una presión
equivalente al peso de una columna de mercurio de 1 mm de altura. Esta unidad está

7. relacionada con la experiencia de Torricelli que encontró, utilizando un barómetro de
mercurio, que al nivel del mar la presión atmosférica era equivalente a la ejercida por
una​ ​columna​ ​de​ ​mercurio​ ​de​ ​760​ ​mm​ ​de​ ​altura.
En este caso la fuerza se corresponde con el peso (m​⋅​gm​⋅​g) de la columna de
mercurio​ ​por​ ​lo​ ​que
P=m​⋅​gSP=m​⋅​gS
Como la masa puede expresarse como el producto de la densidad por el volumen
(m=d​⋅​Vm=d​⋅​V),​ ​si​ ​sustituimos​ ​será:
P=d​⋅​V​⋅​gSP=d​⋅​V​⋅​gS
y dado que el volumen es el producto de la superficie de la base por la altura
(V=S​⋅​hV=S​⋅​h),​ ​tenemos
P=d​⋅​S​⋅​h​⋅​gSP=d​⋅​S​⋅​h​⋅​gS
y​ ​simplificando​ ​tenemos:
P=d​⋅​g​⋅​hP=d​⋅​g​⋅​h
que nos permite calcular la presión en función de la densidad, la intensidad del campo
gravitatorio​ ​y​ ​la​ ​altura​ ​de​ ​la​ ​columna.
Sustituyendo​ ​los​ ​correspondientes​ ​valores​ ​en​ ​la​ ​ecuación​ ​anterior​ ​tenemos​ ​que:
P=d​⋅​g​⋅​h=13600kgm3​⋅​9,8Nkg​⋅​0,76m​≊​101300Nm2=101300PaP=d​⋅​g​⋅​h=13600kgm3​⋅​9
,8Nkg​⋅​0,76m​≊​101300Nm2=101300Pa
Según la teoría cinética, la presión de un gas está relacionada con el número de
choques por unidad de tiempo de las moléculas del gas contra las paredes del
recipiente. Cuando la presión aumenta quiere decir que el número de choques por
unidad​ ​de​ ​tiempo​ ​es​ ​mayor.
En​ ​este​ ​trabajo​ ​usaremos​ ​la​ ​atmósfera​ ​(atm)​ ​y​ ​el​ ​milímetro​ ​de​ ​mercurio​ ​(mmHg):
1atm=760mmHg
​ ​

8. VOLUMEN
El volumen es el espacio que ocupa un sistema. Recuerda que los gases ocupan
todo el volumen disponible del recipiente en el que se encuentran. Decir que el
volumen de un recipiente que contiene un gas ha cambiado es equivalente a decir
que​ ​ha​ ​cambiado​ ​el​ ​volumen​ ​del​ ​gas.
En el laboratorio se utilizan frecuentemente jeringuillas como recipientes de volumen
variable​ ​cuando​ ​se​ ​quiere​ ​experimentar​ ​con​ ​gases.
Hay muchas unidades para medir el volumen. En este trabajo usaremos el litro (L) y
el​ ​mililitro​ ​(mL)
Su​ ​equivalencia​ ​es:
1L​ ​=​ ​1000​ ​mL
Como 1 L es equivalente a 1 dm3, es decir a 1000 cm3, tenemos que el mL y el cm3
son​ ​unidades​ ​equivalentes.
CANTIDAD​ ​DE​ ​GAS
La cantidad de gas está relacionada con el número total de moléculas que se
encuentran en un recipiente. La unidad que utilizamos para medir la cantidad de gas
es​ ​el​ ​mol.
Un​ ​mol​ ​es​ ​una​ ​cantidad​ ​igual​ ​al​ ​llamado​ ​número​ ​de​ ​Avogadro:
1​ ​mol​ ​de​ ​moléculas=​ ​6,022·1023​ ​moléculas
1​ ​mol​ ​de​ ​átomos=​ ​6,022·1023​ ​átomos

9. ¡¡¡​ ​602.200.000.000.000.000.000.000​ ​!!!
La masa molar de una sustancia pura es la masa que corresponde a 1 mol de dicha
sustancia:
masa​ ​molar=masa​ ​en​ ​gramos/cantidad​ ​de​ ​moles
Con el siguiente simulador se puede calcular las masas molares de algunas
sustancias puras como el hidrógeno, el metano, el cloro y el yodo. La medida es
correcta​ ​cuando​ ​se​ ​enciende​ ​el​ ​testigo​ ​rojo.

10. LABORATORIO
​ ​LEYES
Ley​ ​de​ ​boyle​ ​:

11. Ley​ ​de​ ​Charles:
En la siguiente gráfica se ven representados los valores según las temperaturas en
el​ ​calentador,​ ​el​ ​refrigerador​ ​y​ ​el​ ​termostato

12. Ley​ ​de​ ​los​ ​Gases​ ​Ideales:

14. EJERCICIOS
Ley​ ​de​ ​Boyle:
Datos:​ ​V1=8791​ ​ml​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​P1.V1=​ ​P2.V2​ ​​ ​​ ​​ ​P1=​ ​P2.V2​ ​​/​ ​​V1
​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​V2=​ ​2.336​ ​L​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​8791​ ​ml.​ ​1L​ ​/​ ​1000​ ​ml=​ ​9.791​ ​L
​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​P1=​ ​?​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​P1=​ ​20430​ ​mmHg.​ ​2.336L​ ​/​ ​9.91​ ​L​ ​=​ ​5429
​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​P2=​ ​20430mmhg

15. Datos:​ ​V1=​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​P1.V1=​ ​P2.V2​ ​​ ​​ ​​ ​V1=​ ​P2.​ ​V2​ ​/​ ​P1
​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​V2=​ ​3.471​ ​L​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​V1=​ ​0.723​ ​atm.​ ​3.471​ ​L​ ​/​ ​1.361​ ​atm=​ ​1.843​ ​L
​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​P1=​ ​​ ​1.361​ ​atm
​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​P2=​ ​​ ​0.723​ ​atm
Ley​ ​de​ ​Charles:

16. Datos:​ ​V1=​ ​1.66​ ​L​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​V1​ ​/​ ​T1​ ​=​ ​V2​ ​/​ ​T​ ​2​ ​​ ​​ ​​ ​V1.​ ​T2=​ ​V2.​ ​T1​ ​​ ​​ ​T2=​ ​V2.​ ​T1​ ​/​ ​V1
​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​V2=​ ​1320​ ​ml​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​1320​ ​ML.​ ​1L​ ​/​ ​1000​ ​ml=​ ​1.32​ ​L​ ​​ ​​ ​​ ​537-273=​ ​264​ ​°C
​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​T1=​ ​537​ ​K​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​T2=​ ​1.32​ ​L.​ ​264​ ​°C​ ​/​ ​1.66​ ​L​ ​=​ ​290.9​ ​°​ ​c
​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​T2=​ ​​ ​?

17. Datos:​ ​V1=​ ​1.28​ ​L​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​V1​ ​/​ ​T1​ ​=​ ​V2​ ​/​ ​T​ ​2​ ​​ ​​ ​​ ​V1.​ ​T2=​ ​V2.​ ​T1​ ​​ ​​ ​T2=​ ​V2.T1​ ​/​ ​V1
​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​V2=​ ​1.53​ ​L​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​25°C​ ​+​ ​273​ ​K=​ ​298​ ​K
​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​T1=​ ​25​ ​°C​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​T2=​ ​1.53​ ​L.​ ​289​ ​K​ ​/​ ​1.28​ ​L​ ​=​ ​345.4​ ​K
​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​T2=​ ​?
Ley​ ​de​ ​los​ ​Gases​ ​Ideales:

18. Solución:

19. Solución:
webgrafía:​ ​​EDUCAPLUS:​ ​​http://www.educaplus.org/gases/index.html
​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​​ ​​ ​WIKIPEDIA:​ ​​ ​​https://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n