Variación del volumen temperarura y presion de los gases

Variación del volumen, temperatura y presión de los gases

Integrantes

• Rosero Vannesa
• Rosero Evelyn
• Santín Karen

1. N° de la práctica: 1

1. Unidad curricular de la signatura: Unidad curricular 1.- Gas ideal y estequiometria

1. Título: Variación del volumen, temperatura y presión de los gases.

1. Objetivo:

• Estudiar las relaciones cuantitativas entre las variables: presión, volumen y temperatura de los gases.

1. Introducción

Cuando la temperatura y la cantidad de sustancia son constantes, la ley de Boyle dice:

PV= constante1

Cuando la presión y la cantidad de sustancia son constantes, la Ley de Charles, dice

V= constante2 x T (I Gismondi, y otros, 2007)

Cuando el volumen y la cantidad de sustancia son constantes, la ley de Gay-Lussac, dice:

P=constante3 x T (Costa Lopez, 2008)

De acuerdo con el principio dc Avogadro, a presión y temperatura constantes, el volumen es proporcional a la cantidad de sustancia, así Ia ecuación se escribe como:

V= constante4 x n (I Gismondi, y otros, 2007)

Si n y T son constantes, obtenemos Ia Iey de Boyle; si Ia presión y la cantidad son constantes, obtenemos Ia  Ley de Charles; y si la presión y la temperatura son constantes, tenemos el principio de Avogadro. (I Gismondi, y otros, 2007) Con estas ecuaciones se puede deducir una versión combinada de las Leyes de los gases, en donde la ecuacion obtenida es:

PV = constante x n T

La constante que se usa en la ley de los gases es R la cual es igual a 0.082057 (L x atm)/mol x °k

La ley de Dalton hace referencia a la suma de las presiones parciales de una mezcla de compuestos, esto se puede expresar con la ecuación:

PT = Pa + Pb +…… (Esteban Santos, 2010)

1. Fundamento y Método de la práctica:

Ley de Boyle (proceso isotérmico): “Para una cantidad fija de un gas a temperatura constante, el volumen del gas es inversamente proporcional a la presión del gas”.

                o        [pic 1][pic 2]

Ley de Charles (proceso isobárico): “El volumen de una cantidad fija de gas a presión constante es directamente proporcional a la temperatura absoluta (Kelvin)”

                o        [pic 3][pic 4]

Ley de Gay-Lussac (proceso isocórico): “La presión de una cantidad fija de gas a volumen constante es directamente proporcional a la temperatura absoluta (Kelvin)”

                o        [pic 5][pic 6]

Principio de Avogadro (proceso isotérmico e isobárico): “A presión y temperatura constante, el volumen de un gas es directamente proporcional a la cantidad de gas”

                o        [pic 7][pic 8]

Ecuación del Gas Ideal: De acuerdo con las leyes de Boyle, Charles, Gay-Lussac y Avogadro, el volumen de un gas es directamente proporcional a la cantidad de gas, directamente proporcional a la temperatura absoluta, y es inversamente proporcional a la presión, es decir:

                y        [pic 9][pic 10]

[pic 11]

Para una cantidad constante de gas, que es sometido a cambios de presión, temperatura y volumen se puede deducir la Ecuación General.

[pic 12]

[pic 13]

Ley de Dalton de las presiones Parciales: “La presión total ejercida por una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los gases componentes de la mezcla”

Cuando se recoge un gas sobre agua, la suma de la presión parcial del gas y la del vapor de agua es igual a la presión atmosférica.

[pic 14]

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[pic 18]

1. Parte experimental:

1. Instrucciones previas:

• Acatar las normas de seguridad implantadas en el Centro de Química.
• Usar el equipo de seguridad personal: gafas, guantes y mascarilla.

Materiales y reactivos

Mechero Bunsen, balón de fondo plano 100mL, vaso de precipitación 500mL, manguera de caucho con tubo fusible, pinza Hoffman, Pinza universal, Probeta de 100mL, soporte universal, tapón de caucho perforado, termómetro, tubo de ensayo.

Procedimiento

• Armamos el equipo con mucho cuidado y nos aseguramos que el balón este completamente seco y limpio.
• Sumergimos el balón hasta el fondo del vaso de precipitación sujetándolo por medio de la pinza universal.  
• Calentamos el aire dentro del balón, manteniendo la pinza Hoffman abierta hasta que se igualen las presiones del balón y la presión atmosférica, cuando las presiones se equilibraron, retiramos la manguera del tubo de ensayo.
• Registramos la temperatura del baño caliente y la presión del laboratorio.
•  Retiramos y apagamos el mechero e inmediatamente cerramos la pinza Hoffman.
• Quitamos el balón del baño para que se enfríe un poco y lo sumergimos en posición invertida en el lavabo lleno de agua, luego de 1 minuto, abrimos la pinza Hoffman.
• Dejamos refrigerando el balón por 3 minutos y cerramos la pinza Hoffman.
• Tomamos la temperatura del baño frío y sacamos el balón del lavabo en posición invertida.
• Señalamos la posición de la superficie inferior del tapón de caucho en el cuello del balón y medimos el volumen de agua contenida con una probeta graduada.
• Llenamos el balón con agua hasta la marca del tapón de caucho y medimos este volumen que representa el del aire en el balón al inicio del experimento.

6.2. Equipos, materiales y reactivos 

6.2.1. Materiales:

Mechero Bunsen: Fuente de calor usada en el laboratorio. Funciona por medio de combustión de gas produciéndose una llama que puede regularse tanto en intensidad como en el aire que se le proporciona.

Balón de fondo plano 100mL: Recipiente de vidrio que generalmente se utiliza para contener líquidos. Presenta un angostamiento en el cuello.

Vaso de precipitación 500 mL: Recipiente de vidrio que se utiliza generalmente en el traspaso de líquidos.

Manguera de Caucho con tubo fusible: Permiten unir el recipiente (en este caso balón) donde se realiza la reacción con otro en donde se recoge el producto de la misma.

Pinza Hoffman: Material metálico que sirve para cerrar una manguera y así evitar la salida de los gases. Cierra la manguera apretándola

Pinza universal: Se utiliza para sostener recipientes por medio un soporte universal. Esto es posible gracias a que posee una doble nuez.

Probeta de 100 mL: Material de vidrio graduado que sirve para medir volúmenes de líquidos; sin embargo, la medición presenta un pequeño porcentaje de error

Soporte universal: Instrumento metálico que sirve para sostener objetos de vidrio, termómetros, etc. Por medio de una pinza.

Tapón de caucho perforado: Presenta un orificio central al cual se conecta un aparato, por ejemplo un tubo fusible. El orificio es el único lugar de salida o entrada al recipiente en el que ocurre la reacción.

Termómetro: Instrumento que se utiliza para medir la temperatura en un medio. Ya sea líquido o gaseoso

Tubo de ensayo: De forma cilíndrica, se utiliza para contener líquidos, calentar sustancias, hacer reacciones con pequeñas cantidades, etc.

Piseta: Material de plástico con un pico que contiene un líquido (generalmente agua).

1. Procedimiento:

Determinación del volumen experimental del aire al variar la temperatura y la presión:

1. Armar el equipo como se muestra en la figura previa, asegurarse que el balón este completamente seco y limpio. Asegurarse que el balón este sumergido hasta el fondo del vaso de precipitación y sujetado por medio de la pinza universal.  
2. Calentar el aire dentro del balón, manteniendo la pinza Hoffman abierta hasta que se igualen las presiones del balón y la presión atmosférica (esto se observará cuando el burbujeo en el tubo (c) se detenga), Cuando las presiones se equilibren, retirar la manguera del tubo de ensayos.
3. Registrar la temperatura del baño caliente y la presión del laboratorio. Retirar y apagar el mechero e inmediatamente cerrar la pinza Hoffman.
4. Retirar el balón del baño, permitir que se enfríe un poco para sumergirlo completamente en posición invertida en el lavabo lleno de agua, luego de 1 minuto, abrir la pinza Hoffman.
5. Dejar refrigerando el balón por 3 minutos, después de este tiempo, cerrar la pinza Hoffman y tomar la temperatura del baño frío.
6. Sacar el balón del lavabo en posición invertida (esto evitara que escape el aire contenido si la pinza Hoffman no fue cerrada correctamente), señalar la posición de la superficie inferior del tapón de caucho en el cuello del balón y medir el volumen de agua contenida con una probeta graduada. El volumen obtenido representa la disminución del volumen del gas al enfriarse.
7. Llenar el balón con agua hasta la marca del tapón de caucho y medir este volumen que representa el del aire en el balón al inicio del experimento (cuando el gas está a la temperatura de ebullición del agua).
8. El volumen del aire en el balón al inicio del experimento menos el volumen de agua que entra al balón al enfriarse el aire, corresponde al volumen del aire a la temperatura del baño frío, o volumen experimental final a la presión parcial correspondiente.

1. Resultados:

1.  = 542 mmHg =0,713 atm[pic 19]
2. T1 = 90,7 °C = 363.85 K
3. V1 = 0,280 L
4. T2 = 16,6°C = 283.65 K
5. Vw = 0,019L
6. V2 =(V1 – Vw) = 0, 280L – 0,019L = 0,261L
7. . = 13,63 mmHg = 0,018 atm[pic 20]
8. = 0,695 atm[pic 21]

Cálculos:

1. El volumen teórico del aire seco a la temperatura del baño frio.

V=                                                 n= [pic 22][pic 23]

V=                        n=[pic 24][pic 25]

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