Los estados de la materia

RESUMEN

En la práctica se adaptó un balón aforado con ayuda de un papel aluminio y un caucho, para que no se escapara el gas del líquido problema, al papel se le hizo un pequeño agujero con el fin que adquiriera la misma presión atmosférica del ambiente. Seguidamente a un vaso de precipitado de 400 ml se le agrego determinada cantidad de agua, con el balón aforado dentro, de tal manera que el agua no llenara por completo el vaso y pudiera calentar el vaso con la ayuda de una plancha de calentamiento y unas pinzas con nuez se logró realizar el montaje (Ver Figura 1). Esto para poder obtener el peso del líquido condensado del vapor, la temperatura de ebullición del líquido problema la cual era menor a la temperatura de ebullición del agua. Finalmente se halló el volumen del balón donde se contenía el gas con ayuda de una probeta, llenando de agua completamente el balón y envasara en la probeta. Con estos datos se logra aplicar la ecuación de los gases ideales y así hallar el peso molecular de la sustancia.

INTRODUCCIÓN

El estado más simple de la materia es el estado gaseoso, una forma de la materia que llena cualquier recipiente en el que está contenida. Resulta útil considerar un gas como un conjunto de moléculas (o átomos) en movimiento aleatorio continuo, con velocidades medias que se incrementan cuando la temperatura se eleva. Un gas difiere de un líquido en que, excepto durante las colisiones, sus moléculas se hallan muy separadas unas de otras y se mueven según su trayectoria mayormente no afectadas por las fuerzas intermoleculares (1). El comportamiento de los gases es razonablemente simple cuando se considera en el nivel molecular y, como resultado, es fácil de entender. Permite describir cualitativamente las propiedades de los gases en términos del comportamiento de las moléculas que los constituyen. Lo que es aún más impresionante es que permite describir las propiedades de los gases cuantitativamente mediante modelos matemáticos simples (2).

La ley de los gases ideales es una expresión que muestra como la presión de una sustancia, en este caso, un gas se relaciona con la temperatura, el volumen y la cantidad de la sustancia en la muestra. Un gas hipotético que cumpla la ley de los gases ideales bajo todas las condiciones se llama un gas ideal (3).

La ecuación Pv = nRT se llama ley de los gases ideales y describe el comportamiento de un gas “ideal”, aunque el gas ideal no existe; sin embargo, los gases a presiones cercanas a 1 atm o menos y temperaturas cercanas a la ambiental suelen tener un comportamiento casi ideal, de modo que PV = nRT lo describe adecuadamente.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Se tomó el balón de fondo plano limpio y seco, y se tapó con un pedazo de papel aluminio de forma cuadrada, este se aseguró con una banda de caucho. Se tuvo en cuenta que el papel aluminio que sobraba después de la banda de caucho tuviese la menor longitud posible y que quedara bien unido a la pared de vidrio del balón, para asegurar que la tapa estuviera bien ajustada.

Se tomó un alfiler y se perforo un pequeño agujero en el centro de la tapa de aluminio y se procedió a pesar el balón en una balanza con la mayor precisión posible. Se destapo el balón y se adiciono por medio de una pipeta graduada y una jeringa, aproximadamente 2mL del líquido problema (propanol) y se tapó de nuevo el balón, posteriormente se agarró con una pinza con nuez y se suspendió dentro de un vaso de 400mL con agua y se agregó 4 piedras de ebullición dentro de este para conocer en qué momento el agua estaba llegando a su punto de ebullición, después se puso a calentar el montaje realizado en una plancha de calentamiento hasta ebullición como se muestra en la Fig. 1., asegurándose que el balón estuviera casi totalmente sumergido.

Figura 1. Montaje para determinar el peso molecular de un líquido fácilmente valorizable.

Cuando el agua alcanzó su punto de ebullición se midió su temperatura con un termómetro, se averiguo la presión atmosférica a dicha temperatura y se dejó hervir por unos minutos más, después se retiró el balón del baño, se enfrió, se secó y se pesó de nuevo, dicho peso se comparó con el obtenido inicialmente y así se obtuvo el peso del líquido condensado. Finalmente se llenó el balón completamente con agua y se midió su volumen con una probeta.

Teniendo todos los datos necesarios se procedió a calcular el número de moles de vapor, la masa molar del líquido fácilmente valorizable y el porcentaje de error.

DATOS, CÁLCULOS Y RESULTADOS:

A partir de los datos obtenidos a lo largo de la práctica de laboratorio, se logró la obtención de los siguientes datos, los cuales fueron sometidos a análisis y cálculos necesarios, estos son consignados en la siguiente tabla (Tabla1):

Tabla 1: Datos obtenidos después de realizado el procedimiento experimental.

Peso del balón + tapa 63.85 g

Peso del balón + tapa + liquido (Condensado del vapor) 64.65 g

Peso del líquido condensado del vapor 0.8 g

Presión atmosférica 748 mmHg  0.98 atm

Volumen del balón 110mL0.11 L

Temperatura de ebullición del agua 63°C  336K

Por medio de la siguiente ecuación se procede a realizar los cálculos necesarios para hallar el número de moles:

PV=nRT

Ecuación 1: Ecuación de los gases ideales.

Para hallar el número de moles, se procedió a calcular de la siguiente manera:

Pv/RT=n

Ecuación 2: Ecuación de los gases ideales despejando n (Número de moles).

((0,98atm)(0.11L))/(((0,082 atm*L)/(mol*K))(473ºk))=n

4x〖10〗^(-3) mol=n

Así mismo teniendo en cuenta esto se puede deducir que el número de moles es igual al peso del gas, W, divido por la masa molar, M.

Como la cantidad (n, mol) de un compuesto está dada por su masa (w) dividida entre su masa molar (M), se sustituye w/M, en vez de n en la ecuación de los gases ideales

Despejando la ecuación de los gases ideales de la siguiente manera, se logró hallar la masa molar

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