La obtención de un peso molecular de una sustancia en estado de vapor por el método de Dumas

Objetivo

- Obtener el peso molecular de una sustancia en estado de vapor por el método de Dumas.

- Desarrollar habilidades en la utilización de instrumentos de laboratorio para comprobar propiedades físicas y químicas de los elementos

Marco teórico

El peso molecular de un vapor condensable se puede determinar de una manear sencilla, si se calcula su densidad en forma de vapor y se asume un comportamiento ideal. La ecuación de estado puede escribirse como:

M=ρRT/P

La masa molecular de una sustancia es la suma de las masas atómicas de cada uno de sus átomos. El método de Dumas es el más directo para determinar la densidad de vapor, aunque uno difícil para lograr precisión.

Se utiliza un tubo de Dumas modificado. El experimento consiste en evaporar un líquido en un bulbo de Dumas y con las medidas de precisión atmosférica, la temperatura de vaporización y el volumen real, se calcula la masa molar utilizando la ley de los gases ideales. Es el método usual en la determinación del peso molecular en fase de vapor de líquidos volátiles.

La presión del vapor es la atmosférica y la temperatura es la del baño cuando ocurra la evaporación de la muestra.

Consiste en un vaso de precipitación lleno de agua en donde se introduce el bulbo de Dumas modificado, el sistema estará a la presión atmosférica del lugar en donde se desarrolle el experimento. (Ana Peña. 2007)

Además se necesita suponer que el aire y la sustancia problema son gases ideales, ya que la energía interna específica depende solamente de la temperatura, para verificar que un gas puede modelarse como gas ideal pueden localizarse los estados de interés en una gráfica de compresibilidad determinando en qué medida se satisface z=1. (Michael Morán, 2004)

Equipos y materiales

- Soporte universal

- Malla de amianto

- Vaso de precipitación de 1 L

- Vaso de precipitación de 20 ml

- Pinza de crisol

- Vidrio reloj

- Pipetas pasteur

- Mechero de Bunsen

- Muestra problema (volátil) 5 ml

- Termómetro

- Balanza analítica

Procedimiento

- Ensayo previo en la técnica de doblado y sellado de la pipeta pasteur.

1.- Llenar el vaso de precipitación de 1L hasta las dos terceras partes de su capacidad.

2.- Colocar el vaso de precipitación sobre la malla de amianto y proceder a calentar.

3.- Doblar la pipeta pasteur en un ángulo de 45° a uno 2 cm de su extremo.

4.- Armar el contenedor: Matraz, tapón, pipeta pasteur. Secar calentando en caso de contaminación.

5.- Pesar el sistema armado correctamente con 4 décimas. Regístrelo como peso 1.

6.- Cuando el agua del vaso de precipitación esté a una temperatura entre 75 a 90°C, colocar en el contenedor 5 ml de muestra, ajustar el sistema e insertarlo en el vaso con agua.

7.- Sumergir con una pinza lo más posible sin permitir que el agua llegue hasta el tapón del matraz.

8.- Observar hasta que el líquido muestra se halla completamente volatizado.

9.- Con el contenedor aún sumergido en agua, sellar la pipeta pasteur. En caso de romper la pipeta, recoger los residuos, cuidando de que el peso del sistema no varíe.

10.- Retirar el contenedor e inmediatamente tomar la temperatura del agua.

11.- Dejar enfriar y pesar todo el contenedor, incluyendo las porciones de vidrio recolectadas al sellar la pipeta. Este será el peso 2.

12.- Cortar la pipeta, colocar agua cuidadosamente hasta que el agua llegue hasta la pipeta y pesar, considerando la temperatura del agua. Peso 3

13.- Determinar el volumen del contenedor utilizando la masa del agua y su densidad a la temperatura registrada.

14.- Determinar la masa de aire contenida en el peso 1, utilizando el volumen que es igual al del agua y la densidad a la temperatura respectiva.

15.- Obtener el peso verdadero de la ampolla restando el peso 1 de la masa de aire.

16.- Calcular la masa de la sustancia volátil restando el peso verdadero del peso 2.

17.- Realizar los cálculos para la obtención del peso molecular a partir de la fórmula de gases ideales.

Resultados

Mediciones directas

Peso 1: Contenedor vacío (matraz, tapón, dumas) o ampolla vacía 29.7474 g

Peso 2: Peso del contenedor con el gas 30.1738 g

Temperatura agua caliente (vapor) al sellado de la ampolla 80 °C

Peso 3: Peso del contenedor lleno con agua 63.0491 g

Temperatura

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