TP N°3: ESTEQUIOMETRÍA Y GASES

TP N°3:

ESTEQUIOMETRÍA Y GASES

Objetivos:

Aplicar los métodos estequiométricos aprendiendo a obtener propiedades de los compuestos y elementos a partir de experiencias y datos registrados sin necesidad de recurrir a sus datos de tabla.

Verificar experimentalmente la Ley de Graham.

Introducción:

Este trabajo consta de dos partes experimentales. En la primera (Parte A.) se descompondrá clorato de potasio obteniéndose oxígeno gaseoso y se medirá su volumen y masa. En la segunda (Parte B.) se trabajará con gases y su difusión en cuanto a su densidad.

Parte A:

El clorato de potasio se descompone en cloruro de potasio sólido (KCl(s)) y oxígeno gaseoso (O2). De esta manera se puede obtener oxígeno mediante la siguiente reacción:

La descomposición de clorato de potasio ocurre en una temperatura algo mayor a su punto de fusión y se utiliza el dióxido de manganeso como catalizador; (que al ser catalizador no afecta los valores estequiométricos, simplemente acelera la reacción, por eso no está considerado en la ecuación)

La diferencia de peso antes y después de la misma corresponde a la masa de oxígeno desprendida, es decir, la masa presente en el compuesto original, de modo que se puede calcular su cantidad y completar la fórmula.

A partir del volumen y la masa de oxígeno, conociendo la temperatura y la presión del laboratorio, y suponiéndolo un gas ideal, se puede calcular su densidad. El volumen del gas se obtiene haciendo que éste desplace agua hacia un vaso de precipitados para luego medir el volumen del líquido en el vaso.

Parte B:

En esta parte podemos ver el fenómeno de difusión. Tal fenómeno se da cuando un gas se dispersa en otro, es decir, se da una mezcla entre gases. Si bien la difusión se produce por el movimiento aleatorio de las moléculas, cuyas velocidades son muy elevadas, el fenómeno no es tan rápido por el alto número de colisiones entre las mismas.

La Ley de Graham (cuyo nombre es en honor a su descubridor), exhibe que la velocidad de difusión de las sustancias gaseosas es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su densidad.

Materiales y Métodos:

Parte A:

Se colocaron 0,25 g de dióxido de manganeso y se pesó con una aproximación de 0,001 g. Luego, 0,4 g de clorato de potasio y se volvió a pesar.

Se armó el aparato ilustrado en la guía y se siguió tal protocolo.

Tal aparato conecta el tubo de ensayos con un kitasato y éste con el vaso de precipitados mediante tres tubos de manera hermética.

Es importante evitar la presencia de burbujas en el tubo B e igualar las presiones del tubo de ensayos y el kitasato con la externa (igualando los niveles de agua del vaso y del kitasato) antes de cerrar el aparato de modo hermético.

De este modo, al calentar con el mechero el clorato de potasio, se produce su descomposición desprendiéndose el oxígeno. Cuando el gas se desprende, se desplaza por el tubo hacia el kitasato. Como el aparato es hermético, la presión ejercida por el gas, genera el desplazamiento de agua desde el kitasato hasta el vaso de precipitados.

El calentamiento se detiene cuando el nivel de agua se mantuvo constante y se esperó a que el tubo se enfríe a temperatura ambiente. Durante este proceso, es posible que parte del agua del vaso regrese al kitasato.

Antes de sacar el tubo de ensayos, se equilibró nuevamente las presiones. Luego se volvió a poner la pinza de Bohr. El tubo de ensayos se tapó y se pesó y el agua contenida en el vaso se pasó a una probeta para medir su volumen.

La diferencia de peso entre el peso total inicial de tubo de ensayos y el final corresponde a la masa de oxígeno desprendida, mientras que el volumen del agua corresponde al volumen desprendido de tal gas.

Parte B:

Se procedió a colocar un tubo de vidrio, limpio y seco, de alrededor de 40 cm de largo horizontalmente. En cada extremo del vidrio se sujetaron (siendo apoyados al mismo tiempo) un algodón humedecido con HCl y otro humedecido con NH3. Los algodones fueron mantenidos en los extremos hasta que se formó un anilló blanco de NH4Cl. Luego se midieron las distancias desde cada extremo hasta el anillo. Toda la experiencia fue realizada debajo de la campana.

NH3(g) + HCl(g) NH4Cl

Observaciones:

Parte A:

Durante el armado del aparato se observaron ciertas complicaciones que podrían haber alterado el resultado final:

En un primer punto, la formación de burbujas de aire en el tubo B (conector del kitasato y del vaso de precipitados) hubiese significado un error en la medición de la masa de oxígeno desprendida. Para ser más precisos: para registrar la masa de gas desprendido del tubo de ensayos, debemos registrar el volumen de agua desplazado. Si cierta masa de gas desplaza aire, en vez de agua, se pierde el registro de esta masa.

Por otro lado, si se hubiese creado una diferencia de presión considerable entre el sistema y la atmosférica, no hubiesen sido posibles, (o hubiesen carecido de exactitud) algunos cálculos.

Parte B:

Fue de suma importancia apoyar los algodones simultáneamente y mantenerlos bien sujetados al tubo. El experimento tuvo que ser realizado dos veces, ya que la primera vez los algodones no estaban lo suficientemente humedecidos como para que el gas evaporado del líquido difundiera hacia el encuentro del otro gas y además, no fueron sujetados con suficiente firmeza.

Resultados y discusiones:

En la siguiente tabla (Tabla 1.) se muestran los datos registrados y calculados en la

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