COMPORTAMIENTO DE SISTEMAS GASEOSOS

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COMPORTAMIENTO DE SISTEMAS GASEOSOS

Aristizabal, Víctor Hugo (1831030) plan: 2131

Aristizabal.victor@correounivalle.edu.co

Universidad del Valle, Facultad de Ciencias Naturales y Exactas, Departamento de Química.

Programa de Tecnología Química.

Docente: Javier Iván Osorio Mosquera

Fecha de la práctica: 16 de abril de 2018

Fecha de entrega: 23 de abril de 2018

Resumen: Se llevó a cabo la implementación de conocimientos teóricos fundamentales acerca del comportamiento normal / usual de los gases para el análisis de pruebas realizadas con anterioridad las cuales ameritaban una asertiva interpretación de datos; Mediante gráficas y cálculos se muestra y comprueba la veracidad de las Leyes de los Gases y se resuelve al interrogante del por qué la formación del compuesto fue errónea debido a equivoco operario durante la práctica de laboratorio.

Palabras clave: comportamiento gaseoso, leyes fundamentales

Introducción

Gas estado de agregación de la materia, el más liviano de estos, el cual bajo ciertas condiciones tanto de presión como de temperatura, sus moléculas interaccionan entre sí, estos son sumamente compresibles que experimentan grandes cambios de densidad con las variables de presión y temperatura, las moléculas que constituyen un gas no son atraídas unas por otras, razón por la cual se mueve y propagan en el vacío a grandes velocidades, teniendo como una de sus propiedades la elasticidad, debido a la gran cantidad de colisiones que tienen estas moléculas.

Las moléculas de un gas se encuentra teóricamente libres, de modo que pueden distribuirse por todo el espacio en el que estén contenidos, o por el contrario, liberados. Las fuerzas gravitatorias y de atracción entre ellas son despreciables, en comparación con la velocidad a que se mueven las moléculas.

Existen múltiples leyes que rigen el comportamiento de los gases desarrolladas desde finales del siglo XVII, las cuales abarcan la relación entre presión (P), volumen (V) y temperatura (T) de una muestra de gas:

        Ley de Boyle

Relaciona el volumen y la presión; estableciendo que, el volumen de una cantidad fija de gas, en condiciones constantes de temperatura, es inversamente proporcional a la presión.

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        Ley de Charles

Relaciona el volumen y la temperatura absoluta; estableciendo que, el volumen de una cantidad fija de gas, en condiciones constantes de presión, un gas varia de manera directa con la temperatura absoluta.

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Ley de Difusión de Graham

Establece que, a igual temperatura y presión, la velocidad de difusión de los gases (v) es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su peso molecular (M).

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        Energía cinética de traslación

Es aquella energía que posee un determinado cuerpo por el hecho de encontrarse su centro de masas en movimiento: Definida como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa dada desde el reposo hasta la velocidad que posee. Para cada molécula, existe una energía de traslación (K).

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Para un mol de moléculas gaseosas, tal que la energía cinética para este está dada por: NA × Kmolécula.

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Posterior de algunas consideraciones teóricas, se obtiene:

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Mediante la “combinación” de las leyes fundamentales de los gases se obtiene la ecuación de estado para los gases ideales, donde R es la constante de los gases ideales con un valor de 0.08206 L·atm/mol·K.

Metodología

        Ley de Boyle (Experimental)

Se tomó un tubo  de Mariotte o tubo en forma de “J” limpio y seco al cual se le adiciono alcohol isopropílico (C₃H₈O) con una jeringa hasta cubrir la parte curva/baja del tubo, posteriormente en la parte corta de este, se “inserta” un tapón de silicona para evitar el escape de aire por el mismo.

Se adiciono liquido paulatinamente hasta alcanzar una altura de 24.4 cm ± 1 cm. Se duplico el procedimiento hasta alcanzar poco menos del tope superior hasta alcanzar una altura de 50 cm ± 1 cm.

        Ley de Charles (Experimental)

Mediante un Erlenmeyer de 25 mL se le ajusto un tapón dotado de un tubo de vidrio, se midió la masa del conjunto vacío. Posteriormente, con el Erlenmeyer lleno a tope con agua destilada, y consecutivo a su limpieza, se midió la temperatura y se calentó el gas contenido en el recipiente utilizando un baño de agua maría, a temperaturas de 65.1 ± 0.01 °C y 95.1 °C ± 0.01 °C, Posterior al baño se invierte e introduce el Erlenmeyer en otro vaso de agua a temperatura ambiente cerciorándose de que la boca del Erlenmeyer no quede más allá de medio cm al interior del agua, cuando el sistema retornaba a temperatura ambiente, se tapa la boca del tubo y se retira invirtiendo a posición normal. Se midió el volumen del agua con una probeta y la masa con una balanza analítica.

        Ley de Graham (Experimental)

En dos Erlenmeyers de 25 mL, se insertaron 2 mL de soluciones de amoniaco (NH₃) concentrado y ácido clorhídrico (HCl) concentrado en cada uno respectivamente, principalmente se insertó el amoniaco (NH₃), por errores sistemáticos, los dispositivos no se conectaron simultáneamente, se acciono el cronometro, y pasado determinado tiempo el gas de amoniaco reacciono con el HCl dentro del recipiente en el cual estaba contenido este último reactivo, obteniendo una distancia total recorrida por el amoniaco con una hipótesis de efusión del gas de amoniaco al tener la abertura del segundo recipiente el cual tardo en situarse.

Datos, Cálculos y Resultados

Tabla 1. Ley de Boyle

K (Constante de proporcionalidad) = PxV

K1 = P1V1 = (699 mmHg x 2.04 cm3) = 1425.96 mmHg x cm3

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