Gases

INDICE

Resumen

Se conoció por medio de la experimentación en el laboratorio de química la recolección de gases. Con el objetivo de disminuir la difusión del gas usando el montaje. Este sistema fue útil al permitir la realización de cálculos cuantitativos para poder establecer una relación entre los principios teóricos y los hechos experimentales, permitiendo considerar las cantidades de las diferentes sustancias implicadas y así hallar este proceso por estequiometria, la cual se puede definir como el estudio cuantitativo de reactivos y productos en una reacción química.

Introducción

Un gas es el estado de la materia en las que las sustancias no tienen volúmenes ni forma propia, si no que se adaptan al recipiente que los contiene. Las moléculas de un gas no tienen fuerza de atracción, por lo tanto entran en cualquier recipiente sin importar su tamaño, y el gas lo ocupa completamente. La recolección de gases se puede realizar ya que estos son más densos que el aire de esta manera se puede recoger por desplazamiento de aire.

Para este fin, La materia existe típicamente en tres estados físicos, sólidos, líquidos y gaseosos.

Los sólidos y líquidos se conocen como estados condensados, debido a que poseen densidades muchos mayores que los gases, los cuales junto con los líquidos se conocen como fluidos por su capacidad de fluir libremente. Los gases se pueden comprimir a volúmenes muy pequeños, estos ejercen presión a su alrededor y se pueden expandir ilimitadamente, además presentan el fenómeno de difusión. De modo general, las propiedades de un gas pueden ser descritas en términos de temperatura, presión, volumen ocupado y número de moléculas presentes. El comportamiento de un gas de acuerdo a sus moléculas, está en continuo movimiento, colisionan elásticamente entre si y contra las paredes del recipiente que lo contiene, contras las que ejercen presión constantemente. Si el gas se calienta, esta energía calorífica se invierte en energía cinética de las moléculas, es decir, las moléculas se mueven con mayor velocidad, por lo que el número de coques contra las paredes aumentan en número y energía. Como consecuencia la presión del gas aumenta.

Las moléculas de un gas se encuentran prácticamente libres, de modo que son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual son contenidos. Las fuerzas gravitatorias y de atracción entre las moléculas son despreciables, en comparación con la velocidad a que se mueven sus moléculas.

Los gases ocupan completamente el volumen del recipiente que los contiene.

Los gases no tienen forma definida, adoptando la de los recipientes que las contiene.

Pueden comprimirse fácilmente, debido a que existen enormes espacios vacíos entre unas moléculas y otras.

Figura 1. Montaje de recolección de gases

Para recoger el gas se usa generalmente una probeta de tal modo que el volumen del gas se pueda medir directamente, para así poder establecer una relación

Objetivos

Desarrollar destrezas y habilidades en la manipulación del material relacionado con la generación y recolección de gases en el laboratorio.

Emplear la recolección de gases sobre agua para determinar la cantidad de una sustancia en una muestra determinada.

Mediante la recolección de gases sobre agua y la ecuación de los gases ideales determinar la presión y el número de moles de un gas generado en el laboratorio

Materiales

Materiales Reactivos

Tubo de ensayo Vinagre

beaker Alka – Seltzer

vidrio reloj Agua

probeta

tapones de caucho

Mangueras

soporte universal

Baño maría

Balanza analítica

Termómetro

Resultados y Discusión

La práctica consiste en la relación entre Alka - seltzer y vinagre. Sus componentes son :

Alka seltzer: Bicarbonato de sodio, ácido cítrico, ácido acetilsalicílico.

Vinagre: Ácido acético

La reacción ocurrida se describe así:

〖NaHCO〗_3+ 〖CH〗_3 OOH → 〖CH〗_3 COONa+ H_2 O+ 〖CO〗_2

El contenido en gramos de bicarbonato de sodio en una tableta de alka seltzer es de 1,976 g. Asumiendo que en la relación anterior este es el reactivo límite, la cantidad de 〖 CO〗_2 en la reacción está determinada por dicho reactivo. El volumen que se produce de 〖 CO〗_2 al usar una tableta entera de alka seltzer es el siguiente:

1,978 g 〖NaHCO〗_(3 ) ((1 mol 〖NaHCO〗_3)/(84,0058 g 〖NaHCO〗_3 ))((1 mol〖 CO〗_2 )/(1 mol 〖NaHCO〗_3 )) ((44,01 g 〖 CO〗_2 )/(1 mol 〖 CO〗_2 ))=1,035 g〖 CO〗_2

Usando la ecuación de los gases ideales se obtiene que:

PV=nRT ≫V= nRT/P

Dónde:

n=1,035 g 〖 CO〗_2 ((1 mol 〖 CO〗_2)/(44,01 g 〖 CO〗_2 ))=2,352 x 〖10〗^(-2) moles 〖 CO〗_2

R=0,082 (atm L)/(mol °K)

T=23,5 °C →296,5 °K

P_gas=719 mmHg-21,068 mmHg-17,3 mm=680 mmHg ((1 atm )/(760 mmHg))=0,895 atm

Entonces el volumen será:

V= ((2,352 x 〖10〗^(-2) )( 0,082 (atm L)/(mol °K))( 296.5 °K))/(0,895 atm )=0,64 L

0,64 L ((1 mL )/(1 x 〖10〗^(-3) L))=640 mL

Como se observa próximamente, uno de los ejercicios usados consistía en usar un tubo graduado en

...