Este documento describe un experimento para determinar la densidad del dióxido de carbono (CO2) producido por la reacción del bicarbonato de sodio con ácido clorhídrico. El resumen incluye los objetivos, materiales, procedimiento experimental, cálculos, resultados y conclusiones. Los estudiantes midieron el volumen y masa del CO2 producido para calcular su densidad experimental y compararla con el valor teórico reportado, con el fin de aplicar conceptos como la densidad de los gases y su importancia en aplicaciones industriales.

1. PRACTICA Nº 3
“DENSIDAD DE UN GAS”
OBJETIVOS:
1.- producir dióxido de carbono (CO 2) por la reacción del
bicarbonato de sodio con acido clorhídrico.
2.- determinar la densidad del dióxido de carbono en las
condiciones que se desarrolla el experimento.
RESUMEN
La densidad (ρ) de un gas es una propiedad intensiva que se define
como la masa por unidad de volumen y puede expresarse en kg/m 3,
g/cm3, g/L.
Ρρ= masa/ volumen = m/ v
Para los gases o vapores que se comportan idealmente, su
densidad se puede calcular a partir de la ecuación de gas ideal:
pV= nRT si n= (m/PM) entonces pV= mRT/PM, arreglando términos
m/V= p(PM)/RT o ρ= p(PM)/RT
Donde ρ= densidad del gas en g/L
p= presion del gas en Pa
PM= peso molecular del gas en g/mol
R= constante universal = 0.082 atm*L/ mol*K
T= temperatura del gas en unidades Kelvin
La densidad del gas esta en proporción directa a su presión y en
proporción inversa a su temperatura.
Tabla Nº 1 Densidad (ρ) de algunos gases a CNPT
Gas 1 mol= PM en Volumen en Ρ= m/ V en g/ L
gramos litros
H2 2 22.4 0.089
NH2 17 22.4 0.759
O2 32 22.4 1.428
CO2 44 22.4 1.964
La ley de Dalton se ve aplicada en este experimento porque se
establece el hecho de que la presión total en una mezcla de gases
es igual ala suma de las presiones parciales.

2. Cunado un gas se recibe al pasar por agua, se considera que esta
húmedo y es necesario conocer la presión de vapor que ejerce al
agua en estas condiciones. Observar la siguiente tabla.
Tabla Nº 2 Presión de vapor de agua a diferentes temperaturas.
T en ºC 17 18 19 20 21 22 23 24 25
P en 14.53 15.48 16.48 17.53 18.65 19.83 21.07 22.38 23.76
mmHg
MATERIAL Y EQUIPO
1 vidrio reloj
1 soporte de hierro con anillo y tela de asbesto
1 pinza de tres dedos
1 espátula chica
1 balanza electrónica con precisión de 0.01 g
1 bureta de gases de 100 mL
1 matraz de dos bocas con dos tapones de hule y tubería de látex
1 vaso de precipitados de 2 L
1 probeta corta (60 mL) o frasco gotero de 20 mL
1 termómetro (-10 a 100 ºC)
1 vaso de precipitados de 250 mL (por grupo)
1 varilla de vidrio como agitador (por grupo)
REACTIVOS
Acido clorhídrico 1 M (en frasco gotero)
Tableta efervescente (que contengan bicarbonato de sodio)
Agua de la llave
Disolución de hidróxido de sodio 1 M
Indicador de fenolftaleina o papel pH
DESARROLLO EXPERIMENTAL
1.- Llene al vaso de precipitados con agua de la llave, poco antes
del borde.
2.- Introduzca la bureta para gases de tal manera que se llene con
70-72 mL de agua. Anote ese dato.
3.- Prepare el matraz de dos bocas soportado sobre un anillo y tela
de asbesto, sujeto al soporte con la pinza de tres dedos.
4.- Conecte la bureta al matraz con tapón y tubería látex. Nota: no
coloque el segundo tapón al matraz.

3. 5.- Prepare 20 mL de acido clorhídrico (HCl) 1 M en un probeta
corta o en un frasco gotero y adiciónelo al matraz de dos bocas.
6.- Pese sobre el vidrio reloj, un trozo pequeño de tableta
efervescente de 0.20 a 0.24 g.
7.- Agregue el trozo de tableta al matraz y tape de inmediato con el
tapón de hule.
8.- Mantenga la bureta para gases en posición vertical, de tal
manera que el nivel de agua en su interior coincida con el nivel del
agua en el vaso exterior, evitando así el factor por presión
hidrostática.
9.- Una vez terminada la reacción, lea el volumen ocupado por el
gas y determine el volumen debido únicamente al desplazamiento
por efecto de la reacción. Anote ese dato.
10.- Registre la temperatura en el agua.
11.- Repita dos veces más todo el procedimiento experimental con
objeto de seleccionar el mejor de los resultados.
Nota: no cambie el acido del matraz, ya que este reactivo esta en
exceso y sirve para efectuar la reacción con otros dos trozos de
pastilla efervescente.
12.- Anote sus observaciones y registre algunas imágenes antes de
desmontar el equipo.
13.- Desmonte el equipo cuidadosamente.
14.- Colecte los residuos de acido en un matraz de 250 mL por
grupo.
15.- Antes de desecharlo, se neutraliza con hidróxido de sodio,
agregando y agitando lentamente en presencia de unas gotas de
indicador.
16.- El agua del vaso de 2 L puede emplearse para efectos del
lavado del material.
DATOS EXPERIMENTALES
Masa del trozo de tableta efervescente……………… 0.22 g
Volumen total del gas en la bureta…………………… 45 mL
Presión total del sistema……………………………….. 585 mmHg
Temperatura…………………………………………….. 21 ºC
SECUENCIA DE CALCULOS
1.- Masa de bicarbonato de sodio que reacciona.
Verifique la composición de la tableta y calcule el porcentaje en
peso correspondiente al bicarbonato de sodio. Es necesario pesar
la tableta entera.

4. Masa total de la tableta es de 3.3 g (Ácido Acetilsalicílico 0.324g,
Bicarbonato de sodio 1.976g, Ácido Cítrico 1.000g)
Ahora debemos conocer el porcentaje de NaHCO2 que contiene la
tableta con una regla de tres nos queda:
Cantidad de NaHCO2 =1.976 g
% de NaHCO2 = (1.976 g/ 3.3 g)* 100= 59.87 %
Ya conociendo el porcentaje de NaHCO 2 en la tableta podemos
conocer la masa (NaHCO2) contenida en nuestro trozo de pastilla
que reacciono con el acido clorhídrico. Tenemos que:
Masa del trozo= 0.22 g= 220 mg
Multiplicamos la masa del trozo por el porcentaje de NaHCO 2
contenido en la pastilla:
0.22 g x 0.5987= 0.1317 g NaHCO2
2.- Masa de dióxido de carbono producido.
De acuerdo con la reacción, se sabe que 1 mol de NaHCO 2 produce
1 mol de CO2 entonces:
NaHCO2----------------CO2
Masa o peso molecular 84 44
En el experimento 0.1317 g ¿?
Solo hacemos una regla de tres para conocer la masa de CO 2
multiplicando la masa de NaHCO2 por el peso molecular de CO 2 y
después lo dividimos entre el peso molecular del NaHCO 2:
(0.1317 g)*(44 g/mol)/ (84 g/mol) = 0.068 g
Masa de CO2 = 0.068 g
3.- Presión parcial de CO2
Presión total= presión de CO2 + presión del vapor de agua
585 mmHg= pCO2 + p vapor de H2O a la temperatura del
experimento
Lea el dato de presión de vapor de agua en la tabla Nº 2 y calcule la
presión del CO2.
585 mmHg= pCO2 + p vapor de H2O a la temperatura del
experimento. Despejamos la pCO2 y nos queda:
pCO2 = 585 mmHg – p vapor de agua del experimento
Sustituyendo valores nos queda:
pCO2 = (585 mmHg) – (18.65 mmHg)= 566.65 mmHg
pCO2 = 0.75 atm

5. 4.- Fracción mol de CO2
Con base en el dato de presión parcial, puede calcularse la fracción
presión del CO2 que es igual a la fracción mol y a la fracción
volumen.
Xn= (pCO2)/ (p total) Xn= 0.96
Sustituyendo valores nos queda:
Xn= (566.65 mmHg)/ (585 mmHg)= 0.96
5.- Volumen de CO2
V CO2 = (Xn)(Vtotal)
V CO2 = (0.96)*(45 mL)= 43.2 mL= 0.0432 L
6.- Densidad del CO2
a) por la relación directa de ρ= m/ V
Para la relación directa de m/ V, utilizamos la masa del CO 2 que
obtuvimos en el inciso 2) y el volumen total (Vtotal) es el valor que
obtuvimos anteriormente en el punto 5) y debe estar en unidades de
“L”; sustituyendo valores nos queda:
ρ= m/ V
ρ= (0.068 g)/ (0.0432 L)= 1.574 g/ L
b) por la relación indirecta de ρ= p(PM)/ RT ρ CO 2 = g/L
Para obtener la densidad por esta relación solo debemos sustituir
los valores que nos pide la formula, puesto que todos los
conocemos y solo son valores del CO 2 y deben de estar en las
unidades correspondientes. Sustituyendo en la formula nos queda:
p CO2 = 566.35 mmHg= 0.75 atm
PM= 44 g/mol
T= 21 ºC + 273.15= 294.15 K
ρ= p(PM)/ RT
ρ= (0.75 atm)*(44 g/mol)/ (0.082 atm*L/ mol*K)*(294.15 K)=
ρ= 1.366 g/ L
CUESTIONARIO
1.- exprese los resultados experimentales de la densidad del CO 2 en
kg/ m3 (S.I.)
Kg= 1000 g
m3 = 1000 L

6. Convirtiendo los valores nos queda:
A) ρCO2= 1.574 g/ L x 1 kg/ 1000 g= 1.5774x10-3 kg/ L
ρCO2= 1.5774x10-3 kg/ L x 1000 L / 1 m3 = 1.574 kg/ m3
B) ρCO2= 1.366 g/ L x 1 kg/ 1000 g= 1.336x10-3 kg/ L
ρCO2= 1.336x10-3 kg/ L x 1000 L / 1 m3 = 1.366 kg/ m3
2.- transforme estos valores a CNPT.
Para poder transformar la densidad experimental que obtuvimos
podemos emplear la siguiente formula:
a) ρ1/ ρ2= p1*T2/ p2*T1 solo debemos despejar ρ1 y nos queda asi:
ρ1= ρ2 (p1*T2 )/ p2*T1 sustituimos valores y nos queda
nota: las letras que tienen subíndice 1 son los datos de CNPT, y la
letras que contiene el subíndice 2 son nuestros datos
experimentales.
ρ1= (1.574 g/ L)*(1 atm)*(294.15 K)/ (0.75 atm)*(273.15 K)
ρ1= 2.25 g/ L
y haciendo análogamente este procedimiento con el segundo valor
experimental nos queda:
ρ1= (1.336 g/ L)*(1 atm)*(294.15 K)/ (0.75 atm)*(273.15 K)
ρ1= 1.95 g/ L
3.- compare el dato teórico reportado en la tabla Nº 1 y exprese un
comentario.
Dato teórico ρCO2= 1.964 g/ L
Datos experimentales
a) relación directa ρCO2= 1.574 g/ L
b) relación indirecta ρCO2= 1.336 g/ L
Considero que no son iguales cualquiera de los dos valores
obtenidos en el experimento pero cabe mencionar que el valor
teórico esta tomado en CNPT y en el experimento que realizamos
no fue así. También no hay que olvidar que cuando se experimenta
influyen muchos errores; error sistemático, error aleatorio, etc. por
eso considero que nuestros valores obtenidos están dentro de un
buen rango de aceptación con todo lo mencionado anteriormente.
4.- ¿Qué aplicaciones industriales tiene el conocer el dato de la
densidad de un gas o de un vapor?
5.-¿Que aplicaciones industriales tiene el CO 2 ?

7. El CO2 se utiliza en bebidas carbonatadas para darles
efervescencia. Se utiliza como agente extintor eliminando el oxigeno
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.
CONCLUSIONES
En general me agrado el experimento fue divertido observar como
el CO2 desplazaba al agua dentro de la bureta, fue algo muy
ilustrativo.
Pero considero que esto nos puede ayudar ya que en la industria no
se tal vez se nos presente alguna situación en la que debamos
conocer la densidad de algún elemento y no tengamos los
instrumentos necesarios para poder hacerlo de una forma
convencional; por eso me fascino esta practica puesto que puedes
conocer algunos datos que necesites si la necesidad de meter las
manos o de utilizar instrumentos para hacerlo.

8. INSTITUTO POLITECNICO
NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL
INTERDISCIPLINARIA DE CIENCIAS
SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS
QUIMICA APLICADA
“DENSIDAD DE UN GAS”
PRACTICA Nº 3
EQUIPO Nº 1
LOPEZ OROZCO SANTIAGO DE JESUS
1IV20
PROFESOR: J. MANUEL JUAREZ CALDERON
ELABORACION: 05/09/12
ENTREGA: 19/09/12