Instituto Politécnico NacionalEscuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME) Unidad Adolfo López Mateos “Zacatenco” Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica (ICE) Laboratorio de Química Aplicada Práctica N° 2 “Determinación del Peso Molecular” Profesor: Robles Salas Jesús Daniel Fecha de Entrega: aunque sí un desorden más o menos grande. la materia puede estar en un estado o en otro diferente: se ha hablado durante la historia. de un gas ideal o de un sólido cristalino perfecto. 2. expandidas y con poca fuerza de atracción. Dependiendo de sus contenidos de energía o de las fuerzas que actúan. El gas carece de forma y de volumen. no tienen existencia real. Su principal composición son moléculas no unidas. porque se comprende que donde tenga espacio libre allí irán sus moléculas errantes y el gas se expandirá hasta llenar por completo cualquier recipiente. la escala Celsius o . Ocupan entonces un volumen mucho mayor que en los otros estados porque dejan espacios libres intermedios y están enormemente separadas unas de otras. 1. En los gases reales no existe un desorden total y absoluto. haciendo que no tengan volumen y forma definida. con más velocidad se moverán las moléculas. las moléculas están en estado de caos y muestran poca respuesta a la gravedad. Se mueven tan rápidamente que se liberan unas de otras. lo que significa. Es considerado en algunos diccionarios como sinónimo de vapor. Cuanto mayor sea la temperatura. Las moléculas de los gases se mueven continuamente debido a la temperatura. y su densidad es mucho menor que la de los líquidos y sólidos. Los gases se expanden libremente hasta llenar el recipiente que los contiene. Por eso es tan fácil comprimir un gas.. provocando que este se expanda para ocupar todo el volumen del recipiente que la contiene. por tanto. aunque no hay que confundir sus conceptos.CONSIDERACIONES TEORICAS: Se denomina gas al estado de agregación de la materia que no tiene forma ni volumen propio. ya que el término de vapor se refiere estrictamente para aquel gas que se puede condensar por presurización a temperatura constante. disminuir la distancia entre moléculas. en este caso. pero ambos son modelos límites ideales y.OBJETIVO DE LA PRÁCTICA: Determinar el peso molecular de un gas con datos experimentales a partir de la Ecuación del Estado Gaseoso y la Ecuación de Berthelot. Pero la temperatura no se mide en la escala normal de temperaturas. En un gas. con respecto a los gases las fuerzas gravitatorias y de atracción entre partículas resultan insignificantes.. Ley general de los gases ideales La Ley general de los gases ideales surge como resultado del conocimiento obtenido de la Ley de Boyle. De esta manera se fija la masa del carbono12 como 12 uma.273 = 227 °C. Como las moléculas de gas se están moviendo. Por ejemplo. Es en esta escala de temperatura en la que deberemos medir siempre la temperatura de un gas. Aunque en el Sistema Internacional el volumen se mida en m3 (metros cúbicos).02g. cuyo valor es: NA = 6. El mol es la cantidad de sustancia que contiene tantas entidades elementales (ya sean átomos. En la escala Kelvin. A partir de la masa molecular se puede determinar la masa molar de una molécula o un compuesto. el mol. sino en una escala especial llamada escala Kelvin o escala absoluta. Pero no hay que olvidar que 1 litro equivale a 1 dm3 (decímetro cúbico). y este átomo se utiliza como referencia para medir la masa atómica de los demás elementos. Por eso no puede haber una temperatura más baja. Masa molar Los químicos idearon una unidad para describir un número particular de objetos. Y no pueden existir temperaturas inferiores. La masa molar de un compuesto (en gramos) es igual a su masa molecular (en uma). cuando se trata de gases el volumen que ocupa se mide en litros (l). La masa molecular (o peso molecular es la suma de las masas atómicas en una molécula (en uma). La masa atómica (o peso atómico) es la masa de un átomo.02 uma. en unidades de masa atómica (uma). Masa atómica La masa de un átomo depende del número de electrones. 0 K equivale a 273°C. es decir.0221367 X 1023 mol. chocarán con el recipiente que las contiene (y entre sí. Las moléculas de gas ocupan un volumen y en él se mueven y desplazan. 100 °C serán 100 + 273 = 373 K y 500 K serán 500 . y su masa molar es 18. A -273 °C las moléculas estarían quietas. Para pasar de una escala a otra basta sumar o restar 273. que 1000 l son 1 m3. Una unidad de masa atómica se define como una masa exactamente igual a un doceavo de la masa de un átomo de carobono12. Este isótopo contiene 6 protones y 6 neutrones. claro). Si de la ecuación: .Centígrada. moléculas u otras partículas) como átomos hay en exactamente 12 gramos del isótopo de carbono12. el agua tiene un peso molecular de 18. así que no pueden existir temperaturas negativas. es posible calcular su masa molecular. la Ley de Charles y la Ley de Avogadro. Masa molecular Si se conocen las masas atómicas de los átomos que forman una molécula. Este número se denomina número de Avogadro (Na). con el cual miden a los átomos y a las moléculas. protones y neutrones que contiene. Así. La temperatura debe ser siempre expresada en la escala Kelvin (temperatura absoluta) La cantidad de gas n. se han hecho muchos intentos de establecer ecuaciones de estado que reproduzcan las relaciones P-V-T con . entonces obtenemos la ecuación de la Ley General de los Gases Ideales: Esta ley es válida para la mayoría de los gases (dentro de ciertos límites de presión y temperatura) independientemente de su identidad química. El valor de R depende de las unidades de P. T y n.Se sustituye por . se expresa normalmente en moles. La constante R es llamada Constante Universal de los Gases y es un factor de conversión fundamental. V. donde es el número de moles y es la constante universal de los gases ideales. Como: Entonces: Donde: 𝑚𝑅𝑇 𝑀= 𝑃𝑉 Donde: m = masa en gramos M = masa molar Que es otra forma de expresar la Ley general de los gases ideales Unidades para la constante universal de los gases R Gases reales Debido a que los gases reales no se comportan de manera ideal. la ecuación de Van der Waals es: Donde a y b son constantes características de cada gas.P’) Además. Entre ellas podemos mencionar la ecuación de estado de Van Der Waals y la ecuación de estado de Berthelot. La presión es la diferencia en las alturas de los niveles del líquido en las dos ramas. el líquido llegará más arriba en la rama expuesta al gas. Si la presión del gas encerrado es igual a la presión atmosférica. La diferencia en las alturas de los niveles en las ramas relaciona la presión del gas con la presión atmosférica. pero a presiones bajas se reduce a: Donde P. Van der Waals estableció que el factor de corrección P’ es igual a n 2a/V2 Por lo tanto. Ecuación de estado de Van der Waals En esta ecuación. V. Su funcionamiento se basa en un líquido contenido en dos tubos o ramas. P cambia a (P . el líquido subirá más en la rama expuesta a la atmósfera. los niveles en las dos ramas son iguales. V se sustituye por (V. Si la presión del gas encerrado es mayor que la presión atmosférica.n b) Considerando las fuerzas de atracción entre las moléculas. la corrección se basa en 2 aspectos: Considerando el volumen que ocupan las moléculas del gas. el líquido es desplazado por la presión del gas. Cuanto mayor es la densidad del líquido. más pequeña es la diferencia en las alturas de las . Si la presión atmosférica excede la presión del gas. n y T son los mismos que en la ecuación de los gases ideales. El manómetro de tubo cerrado normalmente se emplea para medir presiones por debajo de la presión atmosférica. Ecuación de Berthelot Esta ecuación es difícil de manipular a presiones elevadas. Esta ecuación es muy exacta si la presión es próxima o menor a una atmósfera y es muy útil en el cálculo de pesos moleculares a partir de las densidades. El líquido más usado en los manómetros es el mercurio. Manómetro En los laboratorios utilizamos un dispositivo llamado manómetro. Los manómetros de tubo abierto se usan para medir presiones de gas cercanas a la presión atmosférica. aunque pueden utilizarse otros. y P C y TC son la presión y temperatura críticas.mayor exactitud. anillo y tela c/asbesto. 2 Pipetas graduadas de 0 a 10 cc. 1 Balanza digital. . 3. 1 Microbotella. Cloroformo (CHCl3). Estando en ebullición. 1 Mechero. 1 Tubo de vidrio de 20 a 35 cm de longitud. 4.MATERIAL Y REACTIVOS: Material Datos 1 Matraz de balón de fondo plano de 500 cc con tapón de hule bihoradado. Algodón. introduzca un pedazo de algodón en el fondo del tubo A para evitar que se rompa al dejar caer la Microbotella que contiene la muestra. Monte el aparato como se indica en la figura 1.DESARROLLO EXPERIMENTAL: PROCEDIMIENTO: 1. 1 Termómetro.. 2. La densidad del mercurio es elevada (13.. lo cual nos permite construir manómetros pequeños. 1 Pinza doble para bureta. cerrado en un extremo.6 g/mL). Tubería de Hule. Calentar a ebullición el agua contenida en el matraz (el nivel tocara ligeramente el tubo A) cuyo tapón deberá tener una salida para el vapor. 1 Codo de vidrio de 90°. Tetracloruro de Carbono (CCl4).columnas. 4. previamente pesadas) en el tubo A y conecte el codo B inmediatamente. Esto será cuando todo el líquido en la Microbotella haya pasado al estado gaseoso. . Quite la manguera que une a B con C y tome la temperatura del espacio libre en la pipeta C. Esto se puede lograr subiendo o bajando una u otra pipeta. Anote el máximo volumen desplazado en la pipeta C. ponga el nivel del agua contenida en las pipetas de manera que el punto C indique cero. Procure hacer la operación lo más rápido posible. 5. 3. presionando para evitar fugas. Introduzca la Microbotella abierta que contiene la muestra (de una a dos gotas. CUESTIONARIO: 1.8 T (°C) 28 27 V DESPLAZADO (ml) 2.7 33 39.35 𝑚𝑜𝑙 𝑃𝑉 P = PDF .PVAPOR DE AGUA = 585 mm Hg – PVAPOR DE AGUA PVAPOR DE AGUA (mm Hg) T (°C) 26.48 atm .1 29 31. calcule el peso molecular de la sustancia problema: PV = (m/M) RT (Tetracloruro de Carbono) 𝑚𝑅𝑇 𝑔 𝑹=𝑀= = 1374.823 g/mol Cloroformo (CHCl3) 119. Anote sus resultados experimentales obtenidos: Tetracloruro de Cloroformo (CHCl3) Carbono (CCl4) m MUESTRA (g) .3779 g/mol 4.8 27 28. Tetracloruro de Carbono (CCl4) TC = 532.11 .8 30 33. Resultados de acuerdo a la Tabla Periódica Tetracloruro de Carbono (CCl4) 153.3 28 30. Considerando comportamiento ideal. A partir de los pesos atómicos determine el peso molecular de la sustancia del problema..6 °K PC = 39.7 2 2.7 31 35.9 34 3. Calcule el peso molecular con la Ecuación de Berthelot. 5.7 32 37.30 𝑚𝑜𝑙 𝑃𝑉 PV = (m/M) RT (Cloroformo) 𝑚𝑅𝑇 𝑔 𝑹= 𝑀= = 1341. Entre el peso molecular obtenido considerando comportamiento ideal y con la Ecuación de Berthelot. pues hay que cuidar que el equipo utilizado sea lo suficientemente sofisticado para evitar errores sistemáticos y que se encuentre en óptimas condiciones. se analizaron los resultados. y que después de agregar el recipiente con el Tetracloruro. en este caso del Distrito Federal. resulta bastante práctico utilizar la ecuación general de los gases ideales.CONCLUSIONES: Trabajar con gases es sencillo si nos interesa obtener un resultado aproximado. En su cálculo.. ¿Cuál fue el más próximo al calculado por los pesos atómicos? R= La más próxima a mí parecer fue la de la Ecuación de Berthelot. pero si el objetivo de la práctica es obtener un resultado exacto. pero al tratar de obtener . De manera análoga. La diferencia entre el peso molecular obtenido experimentalmente y el peso molecular teórico se debe a que en el laboratorio no contamos con equipo sofisticado para realizar este experimento..79 atm Resultados de acuerdo a la Ecuación de Berthelot Tetracloruro de Carbono (CCl4) 1318. el manejo de los gases se vuelve complicado. Las tuberías de hule eran demasiado largas. además de que la graduación de las pipetas no es muy exacta. hizo una corrección a la presión.634 g/mol 5. lo que nos condujo a un resultado más próximo al correcto y pedido por la práctica.3 °K PC = 53. ¿Por qué se hace esta corrección? R= Porque se al realizar el experimento solo se obtiene la presión del vapor de agua. 6. 7.09 g/mol Cloroformo (CHCl3) 1299. Cloroformo (CHCl3) TC = 536. ya que esta está contenida en el matraz es sin la acción de la presión del medio ambiente. (CALCULOS 2) 6.OBSERVACIONES: Al realizar el experimento con Tetracloruro de Carbono (CCl4) notamos como se calentaba primero el agua. ya que toma otros factores para aproximarse al cálculo del peso molecular. NOTA: Se deberán anexar al reporte todos los cálculos realizados. para remediar esto se le suma la presión del vapor de agua con la presión atmosférica. si queremos obtener un dato aproximado sobre algún gas. Además debemos considerar que existen diversos factores que alteran nuestros resultados. En el caso del Cloroformo (CHCl3) al realizar el mismo procedimiento hecho por otro equipo. por lo que el resultado se vio bastante obvio. 0145 g T= 28 °C = 301. QUÍMICA. Editorial: Prentice Hall. LeMay. 669 a 690. PAGINAS CONSULTADAS: 566 a 579 4. Raymond Chang. Williams Collage. por lo que la exactitud de esta ecuación es superior a la de Van der Waals.7ª edición.un resultado más exacto debemos recurrir a ecuaciones de estado para gases reales. Spencer. Harwood . Editorial: Prentice Hall iberia. PAGINAS CONSULTADAS: 269.3 𝑚𝑚 𝐻𝑔 𝑃 = 𝑃𝐷𝐹 − 𝑃𝑉𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑃 = 585 𝑚𝑚 𝐻𝑔 − 28. 450. Madrid. Murphy. ESTRUCTURA Y DINÁMICA.7325 𝑎𝑡𝑚 𝑚 𝑚𝑅𝑇 𝑃𝑉 = 𝑀 𝑅𝑇 𝑀= 𝑃𝑉 𝑔 𝑀 = 1374.7 𝑚𝑙 = 2. William S. todas ellas con el fin de encontrar un valor más cercano a la realidad. Ralph H.1999. Editorial: Mc Graw Hill. James N. 2001.48 𝑎𝑡𝑚 .BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA: 1. QUÍMICA. PAGINAS CONSULTADAS: 459 a 471 2. CALCULOS REALIZADOS CCl4 – Tetracloruro de Carbono 𝑚𝑅𝐸𝐶 =2.15 °K 1 atm = 760 mm Hg 𝑉𝐷𝐸𝑆 = 2. Comúnmente se utiliza la ecuación de Van der Waals. Brown. QUÍMICA LA CIENCIA CENTRAL.3 𝑚𝑚 𝐻𝑔 = 556.6°𝐾 𝑃𝐶 = 39.. 7º edición. las cuales consideran distintas correcciones. Décimo primera edición.823 ⁄𝑚𝑜𝑙 𝑇𝐶 = 532. Bursten.7 𝑥 103 𝑙 𝑃𝑉𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝐴𝑔𝑢𝑎 = 28.7 𝑚𝑚 𝐻𝑔 𝑃 = 556. 8.3 ⁄𝑚𝑜𝑙 Con respecto a la Ley de los Gases Ideales Con respecto a la Tabla periódica 𝑔 𝑀 = 153.7 𝑚𝑚 𝐻𝑔 = 0. Petrucci. PAGINAS CONSULTADAS: 269 a 302 3.11 𝑔 𝑚𝑅𝐸𝐶−𝑆𝑈𝑆 =2. 302. QUÍMICA GENERAL. pero la ecuación de Berthelot es una corrección a la ecuación de Van der Waals.035 g 𝑚𝑆𝑈𝑆 = 0. Compañía Editorial Continental. 08 𝑔 𝑚𝑅𝐸𝐶−𝑆𝑈𝑆 =2.09 ⁄𝑚𝑜𝑙 CHCl3 – Cloroformo 𝑚𝑅𝐸𝐶 =2.7 𝑚𝑚 𝐻𝑔 = 0.8 𝑚𝑚 𝐻𝑔 = 558.3779 ⁄𝑚𝑜𝑙 𝑇𝐶 = 536. 𝑔 𝑀 = 1318.7344 𝑎𝑡𝑚 𝑚 𝑚𝑅𝑇 𝑃𝑉 = 𝑀 𝑅𝑇 𝑀= 𝑃𝑉 𝑔 𝑀 = 1341.2 𝑚𝑚 𝐻𝑔 𝑃 = 556.634 ⁄𝑚𝑜𝑙 .35 ⁄𝑚𝑜𝑙 Con respecto a la Ley de los Gases Ideales Con respecto a la Tabla periódica 𝑔 𝑀 = 119.035 g 𝑚𝑆𝑈𝑆 = 0.15 °K 1 atm = 760 mm Hg 𝑉𝐷𝐸𝑆 = 2 𝑚𝑙 = 2 𝑥 103 𝑙 𝑃𝑉𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝐴𝑔𝑢𝑎 = 26.0145 g T= 27 °C = 300.79 𝑎𝑡𝑚 𝑔 𝑀 = 1299.3°𝐾 𝑃𝐶 = 53.8 𝑚𝑚 𝐻𝑔 𝑃 = 𝑃𝐷𝐹 − 𝑃𝑉𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑃 = 585 𝑚𝑚 𝐻𝑔 − 26.
Report "Practica N2 Determinacion de Peso Molecular"