Determinación de la densidad de un gas

1. IPN
UPIICSA
LABORATORIO DE QUIMICA APLICADA
PRACTICA No3
DETERMINACIÓN DE LADENSIDAD DE UN GAS
EQUIPO 3
Fecha de elaboración: 20/03/2018
anthoico2007@gmail.com
Nombre Alumno (s) Firma Calificación
Cisneros Flores Ramses
De la Rosa Ávila Alan
Dueñas Rivera Johan
Alejandro
Gómez Avendaño Abril
Jiménez Rodríguez
Carlos Alberto
CUMPLIMIENTO DEL OBJETIVO:
Se cumplieron los dos objetivos que marca la practica 3; esto gracias a la correcta
lectura y el adecuado seguimiento de las actividades planteadas; que van desde el
colocar el dispositivo, acatar actividades/recomendaciones del profesor y realizar
todo lo requerido en la práctica, por ello es que se obtuvo un resultado experimental
adecuado para poder así realizar los cálculos pertinentes, cumpliendo
pertinentemente con el 2do objetivo; para finalizar con una conclusión correcta al
igual que un aprendizaje satisfactorio.
INTRODUCCIÓN
Una de las propiedades de los sólidos, así como de los líquidos e incluso de los
gases es la medida del grado de compactación de un material: o mejor conocido
como su densidad.

2. Nos remontamos a que una colección de átomos da origen a una molécula, por lo
cual una gran colección de moléculas da lugar a un cuerpo de algún tipo de
sustancia.
Y Las moléculas, con su respectivo tamaño y número de átomos, son diferentes
para cada sustancia.
Hay sustancias que tienen más átomos por unidad de volumen que otros, en
consecuencia tienen más gramos, o kilogramos, por unidad de volumen. Por lo
tanto, hay sustancias que tienen más densidad que otros.
Es por ello que la densidad es la medida de cuánto material se encuentra
comprimido en un espacio determinado; expresado matemáticamente como 𝜌=
𝑚
𝑣
.
Entonces la densidad de un material representa cuántos gramos o
kilogramos hay por unidad de volumen.
Los cuerpos sólidos suelen tener mayor densidad que los líquidos y éstos tienen
mayor densidad que los gases.
Lo anterior está dado por el hecho de que en un gas las partículas que lo
componen están menos cohesionadas, en términos vulgares esto significa que
están más separados. En los líquidos hay mayor cohesión y en los sólidos la
cohesión es mayor aún.
Y, entre los sólidos, hay sustancias que tienen diferentes densidades, por ejemplo:
el plomo es de mayor densidad que el aluminio. Lo mismo ocurre entre los líquidos
y entre los gases.
En general cada sustancia, pura o compuesta, tiene diferente densidad.

3. PROCEDIMIENTO
RESULTADOS EXPERIMENTALES
Masa del trozo de la tableta efervescente: __0.20______g
Composición de la tableta efervescente (% m) _______59% o 0.59% de NaHCO3
Volumen de referencia inicial en la bureta de gases: ___72_______mL
Volumen de referencia en la bureta de gases al concluir la reacción: _____24____ mL
Presión atmosférica del experimento en la Ciudad de México: _____585_____mm Hg
Temperatura del agua en el vaso de precipitados: ____20_____°C ó 293.15 °K
1) Agregar a un
vaso pp Agua
antes del borde e
introducir bureta
para gases (hasta
un vol. aprox. 70-
72ml)
2)
Conectar bureta al
resto del dispositivo
y/o aparato.
3) Adicionar 20ml de
una solucion de HCl
1M en el matraz de
dos bocas.
4)
Posteriormente Pesar
de 0.20-0.24g de
tableta efervescente
(alkacelser).
5) Agregar lo pesado de la
tableta pesada al matraz de dos
bocas y cerrar correctamente, de
forma rapida.
6) Mantener la bureta
verticalmente haciendo
coincidir niveles de
agua dentro y fuera de
la bureta.
7)Anotar
resultados,
observaciones y
realizar calculos
pertinentes.

4. CUESTIONARIO
1. Calcule la masa de bicarbonato de sodio (NaHCO3) contenida en el trozo de
tableta, de acuerdo a la composición declarada en el empaque.
m bicarbonato = m pastilla (0.59) dato de la caja % cantidad de NaHCO3
mb= (0.20g) (0.59)= 0.118g
2. Escriba la ecuación de la reacción química que ocurre entre el bicarbonato
de sodio y el ácido clorhídrico.
NaHCO3 (s) + HCl (l) NaCl (ac) + H2 𝑂 (𝑔) + CO2(𝑔)
3. Calcule la masa estequiométrica que debe obtenerse de bióxido de carbono
(CO2).
NaHCO3(s) + HCl (l) NaCl (ac) + H2 𝑂 (𝑔) + CO2(𝑔)
1mol 1mol 1mol 1mol 1mol
PM
Na= 23 g/mol n (NaHCO3) = m/PM =
(0.20𝑔 )(0.59)
84 𝑔/𝑚𝑜𝑙
= 0.00140 mol
H= 1 g/mol Aplica regla 3
C= 12 g/mol 1 mol NaHCO3 − − − − − − − 1 𝑚𝑜𝑙 CO2
O= 16 g/mol 0.00140 mol --------------------- x CO2
84g/mol
Moles de CO2 generados = 0.00140 = n
Convertir a masa
PM CO2 = 44 g/mol
m= n (PM)

5. m= (0.0014mol) (44 g/mol) = 0.0616 g
4. Calcule la presión parcial del CO2 producido considerando la presión
atmosférica y la presión de vapor del agua a la temperatura del agua en el vaso.
Patm = PCO2 + PH2 𝑂 Patm: 585 mmHg CDMX
PH2 𝑂: 17.535 mmHg dato teórico tabla
Despejar PCO2:
PCO2= Patm - PH2 𝑂
PCO2= 585 mmHg- 17.535 mmHg
PCO2= 567.465 mmHg
Regla 3 para trasformar de mmHg a atm
1 atm------------ 760 mmHg R= 0.7466 atm
X atm------------ 567.465 mmHg
5. Calcule la densidad del CO2 de manera directa e indirecta en las condiciones
del experimento.
𝜌=
𝑚
𝑣
=
𝑚
𝑣𝑖−𝑣𝑓
=
𝑚
72𝑚𝑙−24𝑚𝑙
=
𝑚
48𝑚𝑙
=
0.0616𝑔
0.048𝐿
𝜌=1.28 g/L
Densidad indirecta:
𝜌=
( 𝑃)(𝑃𝑀)
𝑅 𝑇
=
(0.7466 𝑎𝑡𝑚)(44𝑔/𝑚𝑜𝑙 )
(0.082𝑎𝑡𝑚 ) (293.15 °K)
=
32.8504
24.0383
= 1.3665 g/L
6. Exprese los resultados anteriores obtenidos experimentalmente de la densidad
del CO2 en kg/m3 (SI).
Densidad directa: 𝜌=1.28 g/L (
1𝑘𝑔
1000𝑔
) (
1000𝐿
1𝑚3 ) = 1.28 kg/𝑚3

6. Densidad indirecta: 1.3665 g/L (
1𝑘𝑔
1000𝑔
) (
1000𝐿
1𝑚3 )= 1.3665 kg/𝑚3
7.- Calcule la densidad del gas, considerando la masa del CO2 obtenida
experimentalmente entre el volumen experimental corregido a condiciones
normales de presión y temperatura.
Fórmula original Fórmula para corregir
𝑃1
𝑃2
=
𝑉2
𝑉1
=
( 𝑃1)(𝑇2)
𝑃2 𝑇1
se despeja V1 V1 =
( 𝑃CO2)(𝑇1)
𝑃1 𝑇2
V2
V2, P2, T2= Datos experimentales
V1, P1, T1 = Datos Teóricos
V1 =
(0.7466 atm)(273.15°K )
1 𝑎𝑡𝑚 (293.15°K)
(0.048L) V1=
9.78882
293.15°K
V1=
203 .93379
293 .15°K
(0.048L) V1= 0.03339 L
𝜌=
𝑚
𝑣
=
0.0616 g
0.03339 L
= 1.844g/L
8. Corrija a CNPT el valor de la densidad obtenida experimentalmente en forma
indirecta.
𝜌 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎
𝜌 =
( 𝑃1)(𝑇2)
𝑃2 𝑇1
(𝜌 𝑜𝑏𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑎) 𝜌 =
(1 𝑎𝑡𝑚)(293.15 °K )
0.7466 𝑎𝑡𝑚 (273.15 °K)
(1.3665
g
L
)
𝜌 =
400 .589475
203.93379
𝜌 = 1.9643 𝑔/𝐿
9. Calcule el por ciento de error de las densidades corregidas (preguntas 7 y 8)
con respecto al valor teórico.
Formula:
% error 𝜌 =
( 𝑉𝑡𝑒𝑜)−(𝑉 𝑒𝑥𝑝)
𝑉𝑡𝑒𝑜
x 100 % error 𝜌 =
(1.96𝑔/𝐿)−(1.844g /L)
1,96𝑔/𝐿
x 100
𝜌 =
0,116𝑔/𝐿
1,96𝑔 /𝐿
x 100 𝜌 = 0,05918 x 100

7. 𝜌 = 5.91%
10. ¿Qué aplicaciones industriales tiene conocer el dato de densidad de un gas?
R= El CO2 se utiliza en bebidas carbonatadas para darles efervescencia. Se utiliza
como agente extintor eliminando el oxígeno para el fuego. También en
refrigeración como líquido refrigerante en máquinas frigoríficas como hielo seco.
El Bióxido de Carbono está ampliamente difundido en la soldadura MAG de
metales ferrosos. Mediante el uso de este gas, se obtienen altas velocidades de
soldadura, buena penetración y buenas propiedades mecánicas de la
soldadura. El Bióxido de Carbono no es un gas inerte, bajo las condiciones de
temperatura del arco se descompone en Monóxido de Carbono y Oxígeno, el
cual se utiliza para calentar el metal base, pero obliga al uso de soldadura con
desoxidante.
11. Investigue un método usado para transportar gases y en qué principio se
fundamenta.
R= Principios de la técnica
En cromatografía de gases la muestra se volatiliza y se inyecta en la cabeza de
una columna cromatográfica. La elución se produce por el flujo de una fase móvil
que es un gas inerte, y a diferencia de la mayoría de los tipos de cromatografía, la
fase móvil no interacciona con las moléculas del analito; su única función es la de
transportar el analito a través de la columna.
Respecto a la cromatografía líquida, la cromatografía de gases tiene la ventaja de
disponer de detectores mucho más universales (por ejemplo, el de ionización de
llama). Además, para numerosas aplicaciones, los métodos son más simples, más
rápidos y más sensibles que los correspondientes a la cromatografía líquida de alta
resolución. La instrumentación requerida para cromatografía de gases también es
mucho más sencilla y económica que la empleada en HPLC. Sin embargo, en
cromatografía de gases, la influencia de la temperatura sobre la distribución del
equilibrio es considerable, a diferencia de la cromatografía líquida. Por ello, la
cromatografía de gases presenta limitaciones en tres casos:
 compuestos poco volátiles, generalmente los de peso molecular superior a 300
u.m.a.
 compuestos sensibles a una elevación de la temperatura incluso moderada
(determinados compuestos de interés biológico)
 compuestos que se encuentran en forma iónica (puesto que son e n general poco
volátiles)
Por esta razón, la cromatografía de gases se emplea cuando los componentes de
la mezcla problema son volátiles o semivolátiles y térmicamente estables a
temperaturas de hasta 350-400ºC. En cambio, cuando los compuestos a analizar
son poco volátiles y/o termolábiles, la técnica separativa adecuada suele ser la
cromatografía líquida de alta resolución (HPLC).

8. A menudo la cromatografía de gases se emplea para confirmar de la presencia o
ausencia de un compuesto en una muestra determinada.
Aplicaciones
Medioambientales: Análisis de pesticidas y herbicidas, análisis de hidrocarburos,
semivolátiles y volátiles.
Alimentos y aromas: fragancias y aromas, aceites, bebidas, ácidos orgánicos,
azúcares, FAMES, ésteres metílicos, triglicéridos.
Química Industrial: alcoholes, ácidos orgánicos, aminas,aldehídos y cetonas,
ésteres y glicoles, hidrocarburos, disolventes, anilinas.
Biociencia: drogas, fármacos, alcoholes y contaminantes en sangre, disolventes.
Derivadas del petróleo: gas natural, gases permanentes, gas derefinería,
gasolinas, gasóleos.
CONCLUSIONES
Con la práctica realizada logramos obtener la densidad de un gas, todo mediante la
observación física del comportamiento del mismo, es decir, comenzando con
observar cómo se lleva a cabo una reacción y posteriormente darse cuenta que el
volumen de un líquido es desplazado por dicha reacción, es posible concluir que
ese desplazamiento de volumen es resultado del aumento de la densidad del gas.
Recordemos que la densidad es una propiedad intensiva definida como la masa por
unidad de volumen lo que, de manera más sencilla, se pudo observar en el
experimento.
Los cálculos realizados fueron el fundamento teórico de lo sucedido, pues solo nos
demostraron, en el papel, como es que se comporta la densidad.
RECOMENDACIONES:
Neutralizar adecuadamente la solución que se genere tras la experimentación.
Colocar adecuadamente el dispositivo, ya que puede presentar percances y
derivar en romper el material

9. EVIDENCIASFOTOGRAFICAS
a) Pesar el NaHCO3 b) Colocar 20 ml de solución HCl 1M
en el matraz de dos bocas.
c) Colocación de dispositivo, al igual
que observación de reacción y toma de resultados.

10. d) Termino de la práctica,
neutralización de la solución generada
tras la experimentación para su desecho
de forma correcta (volverla inocua).