Practica Quimica

Objetivo:

Determinar el peso molecular de un gas con datos experimentales a partir de la ecuación general del estado gaseoso y la de Berthelot.

Introducción Teórica:

Ley combinada de los gases.

Es una ley en la que influyen, volumen, presión y temperatura, esta ley se refiere a la cantidad fija de gas:

(P_1 V_1)/T_1 =(P_2 V_2)/T_2

Si se retoma la ley combinada de los gases, y se sustituyen las condiciones normales en ella para 1 mol de gas, se puede usar el subíndice para indicar específicamente las condiciones normales:

(P_o V_o)/T_o =((1atm)(22.4L/mol))/(273 K)=0.0821 (L atm)/(mol K) o bien 0.0821 L*atm*〖mol〗^(-1)*K^(-1)

Con este calculo se obtiene la constante universal de los gases, R. Si se estuviera manejando mas de 1 mol de un gas ideal en condiciones normales, el volumen del gas seria n veces mayor. La relación se puede expresar como PV/T=nR, o bien,

PV=nRT,donde P está en atm;V en litros;n en moles;T en kelvins.

Tal relación es la ley de los gases ideales y es de suma importancia conocer la ley y el valor de R. Cuando se usan unidades del SI para P y V (pascales y metros cúbicos), entonces se debe usar:

R=8.3145 J/(mol K) o bien R=8.3145J*〖mol〗^(-1)*K^(-1)

La masa en gramos, del gas presente se obtiene con:

W=nM donde M es la masa molar, en g/mol.

Peso molecular de los gases.

El peso molecular de un gas puede calcularse si conocemos el volumen ocupado por una determinada masa del gas (es decir, la densidad del gas).

Este calculo es posible ya que sabemos que 1 mol de un gas ocupará un volumen de 22.4Lt a TPS. Si conocemos el volumen ocupado a cualesquiera otra presión y temperatura, la forma combinada de las leyes de los gases nos permite calcular el volumen a TPS, y, usando la densidad molar como un factor de conversión, podemos calcular el peso molecular.

La ley del gas ideal, sin embargo, nos permite efectuar los mismos cálculos en un paso. La ecuación que representa la ley del gas ideal lleva seis cantidades: M, m, R, T, V. Si conocemos cinco de estas siempre podemos despejar de la ecuación para obtener la sexta. Ya que R es una constante conocida, esto deja únicamente cuatro propiedades experimentales que medir para calcular la desconocida.

Densidad de gases- Pesos moleculares La densidad de un gas está dada por la relación de su masa a su volumen:

d=m/V

Pero el volumen de un gas depende de su temperatura y presión. Usando la ley del gas ideal:

PV=m/M RT

Podemos trasponer la ecuación para obtener la razón m/V:

m/V=MP/RT=d (densidad)

Así, la ley del gas ideal nos da una relación directa entre la densidad de un gas y sus otras propiedades.

En particular, si conocemos la densidad de un gas a una determinada presión y temperatura podemos calcular su peso molecular.

Esta misma formula nos proporciona un método para obtener pesos moleculares por comparación de las densidades de los gases, medidos ala misma temperatura y presión. Si d_1 se refiere al gas 1 y d_2 al gas dos tenemos:

d_1=(M_1 P)/RT; d_2=(M_2 P)/RT (P y T iguales)

Dividiendo entre si estas dos ecuaciones, tenemos (P, T y R se cancelan):

d_1/d_2 =M_1/M_2

Esto nos dice que las densidades de dos gases diferentes (medidas a la misma T y P) estarán en la misma razón que sus pesos moleculares. SI conocemos el peso molecular de uno de los gases, esta ecuación nos permite calcular el peso molecular del otro.

Ecuación de Berthelot

Otra forma de calcular los pesos moleculares de los gases es a través de la ecuación de estado de Berthelot que es ligeramente más compleja que la ecuación de Van der Waals. Esta ecuación incluye un termino de atracción intermolecular que depende tanto de la temperatura como del volumen. La ecuación tiene la siguiente forma:

PV=nRT(1+(9PT_c)/(128P_c T) (1-(6〖T_c〗^2)/T^2 ))

Material:

Matraz balón de fondo plano de 500 cc con tapón de hule bihoradado.

1 tubo de vidrio de 20 a 35 cm de longitud, cerrado en un extremo.

1 codo de vidrio de 90º

2 pipetas graduadas de 0 a 10 cc.

1 mechero, anillo y tela c/asbesto.

1 pinza doble doble para bureta.

1 termómetro.

1 microbotella.

1 balanza digital.

Tubería de huele.

Algodón.

Reactivos:

Cloroformo (CHCL_3)

Tetracloruro de carbono (〖CCL〗_4)

Procedimiento.

Monte el aparato como se indica en la figura 1, 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.

Figura1

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. Estando en ebullición,

...