Practica 2 Quimica Aplicada determinacion del peso molecular

LABORATORIO DE QUÍMICA APLICADA

OBJETIVO:
Determinar el peso molecular de un gas con datos experimentales a partir de la ecuación general del
estado gaseoso y la de Berthelot.

MARCOTEORICO:
Ley de los gases ideales
La ley de los gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gas hipotético formado por
partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente
elásticos (conservación de momento y energía cinética). Los gases reales que más se aproximan al
comportamiento del gas ideal son los gases monoatómicos en condiciones de baja presión y alta
temperatura.
Empíricamente, se observan una serie de relaciones entre la temperatura, la presión y el volumen
que dan lugar a la ley de los gases ideales, deducida por primera vez por Émile Clapeyron en 1834.
ECUACIONES DE ESTADO
Una ecuación de estado es la relación que existe entre dos o más propiedades termodinámica. En
sistemas de un componente y de una fase, la ecuación de estado incluirá tres propiedades la
presión, volumen y temperatura. Dado que la presión, temperatura y volumen pueden ser medidos
directamente, los datos necesarios para evaluar las constantes en tales ecuaciones pueden ser
obtenidos experimentalmente.
La elección de la ecuación a usar en una aplicación dada depende principalmente de la exactitud
deseada y de la capacidad del usuario. Como los coeficientes de casi todas las ecuaciones de
estado deben ser evaluados ajustando o adaptando las ecuaciones a diversos datos experimentales
de presión, volumen y temperatura, estas ecuaciones nunca pueden representar exactamente los
datos experimentales; más aun, muchas veces estas ecuaciones no representan los datos, limitando
la exactitud. Esto es particularmente cierto cuando las ecuaciones más sencillas son aplicadas en la
vecindad del punto crítico.

ECUACION DE BERTHELOT
La 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 temperatura
como del volumen. La ecuación tiene la siguiente forma:

Teniendo en cuenta el peso:

Teniendo en cuenta la densidad:

Esta ecuación al igual que la de Van der Waals predice un valor para Zc igual a 0,375, por lo que no
es aconsejable utilizar cerca del punto crítico.

Para esta ecuación el factor de compresibilidad crítico tiene un valor de 0,28, el cual se acerca
bastante 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 temperatura
como del volumen. La ecuación tiene la siguiente forma:
P = presión del gas
v = volumen del gas por mol
T = temperatura del gas
R (cte.) = 0.082/mol*K

Método de Víctor Meyer
Este método consiste en volatilizar una muestra dada del compuesto problema y medir el volumen
de aire por el desplazado a presión y temperatura ambientales, lo cual conduce a la densidad de
vapor del compuesto: = W/V Haciendo uso de la ecuación general de los gases, tenemos:

Donde: PM= Peso molecular, = densidad
R= constante = 0.082 lt*atm/molᵒK

PUNTO TRIPLE DE UNA SUSTANCIA.
El punto triple es aquel en el cual coexisten
en equilibrio el estado sólido, el estado líquido y el
estado gaseoso de una sustancia. Se define con
una 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 unas
con otras. Y en el estado gaseoso también se mueven
libremente, pero con más violencia, es por eso que las
colisiones hacen que estén más separadas y los gases ocupen tanto volumen, a diferencia de los
líquidos y sólidos.
PUNTO TRIPLE DEL AGUA.
La única combinación de presión y temperatura a la que el agua, hielo y vapor de agua pueden
coexistir en un equilibrio estable se produce exactamente a una temperatura de
273.1598 ᵒ (0.0098°C) y a una presión parcial de vapor de agua de 611.73 pascales (6.1173
K
milibares, 0.0060373057 atm=4.6 torr). En ese momento, es posible cambiar el estado de toda la
sustancia a hielo, agua o vapor arbitrariamente haciendo pequeños cambios en la presión y la
temperatura.
El agua tiene un inusual y complejo diagrama de fase (aunque esto no afecta a las consideraciones
generales expuestas sobre el punto triple). A altas temperaturas, incrementando la presión, primero
se obtiene agua líquida y, a continuación, agua sólida. Por encima de 109 Pa aproximadamente se
obtiene una forma cristalina de hielo que es más denso que el agua líquida. A temperaturas más

bajas en virtud de la compresión, el estado líquido deja de aparecer, y el agua pasa directamente de
sólido a gas.
A presiones constantes por encima del punto triple, calentar hielo hace que se pase de sólido a
líquido y de éste a gas, o vapor. A presiones por debajo del punto triple, como las encontradas en el
espacio exterior, donde la presión es cercana a cero, el agua líquida no puede existir. En un proceso
conocido como sublimación, el hielo salta la fase líquida y se convierte directamente en vapor
cuando se calienta.
En la figura se muestra un diagrama de 3 fases que muestra al punto triple de color verde, cualquier
otro punto entre las 3 curvas representa el equilibrio entre 2 fases ; y los puntos que están fuera de
las curvas representan condiciones de temperatura y presión bajo las cuales solo está presente una
fase. Más allá del punto crítico, no se puede distinguir al líquido del gas y la sustancia es un fluido
supercrítico.

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
• Algodón

REACTIVOS:
Cloroformo .
Tetracloruro de carbono .


PROCEDIMIENTO

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.


CALCULOS:

Peso.

Capsula sin la muestra: 2.025gr

Capsula con la muestra: 2.75gr

PM =154gr/mol

PM =119gr/mol

Máximo de volumen desplazado= .4ml

CUESTIONARIO:

1. Anote sus resultados experimentales obtenidos:

Muestra .725gr

T 300ᵒK

Volumen desplazado .4ml

2. 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

3. 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/mol

5. 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.

A pesar de todas estas utilidades de la ecuación de Berthelot, es más cómodo y practico usar el método
de 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 las
variables propias que afectan al experimento tales como: el desgaste de los instrumentos que se usan
para desarrollar el experimento, el no percatarse de las fugas del tapón del matraz, y cuestiones propias
que 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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