Densidad De Un Gas

OBJETIVOS

Producir dióxido de carbono por reacción del bicarbonato de sodio con ácido clorhídrico.

Determinar la densidad del dióxido de carbono en las condiciones en las que se desarrolla el experimento.

INTRODUCCION

La densidad (ρ) es una propiedad intensiva que se define como la masa por unidad de volumen y puede expresarse en kg/m³, g/L.

ρ=masa/volumen=m/v

Para los gases o vapores que se comportan idealmente, su densidad se puede calcular a partir de la ecuación de gas ideal:

ρV= nRT si n= (m/PM) entonces ρV= mRT/PM, arreglando términos m/V= ρ PM/RT o

ρ=p∙PM/R∙T

Donde

ρ= Densidad del gas en g/m³

p= presión en gas en Pa

PM= peso molecular del gas en g/mol

R= constante universal= 8,314 Pa∙m³/mol∙K

T= temperatura del gas en unidades kelvin

La densidad del gas esta en proporción directa a la presión y en proporción inversa a su temperatura.

Como un mol de cualquier gas ocupa 0,0224 m³ (22,4L) a 1,01325x〖10〗^5 Pa (1 atm) y 273,15 K (0°C) es posible calcular la densidad de cualquier gas en estas condiciones (CNPT).

Tabla No.1 Densidad (ρ) de algunos gases CNPT

Gas 1 mol= PM en gramos Volumen en litros ρ=m/V en g/L

H₂ 2 22,4 0,089

NH₃ 17 22,4 0,759

O₂ 32 22,4 1,428

CO₂ 44 22,4 1,964

Si se desea transformar el dato obtenido a otras condiciones de p y T será necesario establecer la relación

(ρ₁)/(ρ₂)=(p₁T₂)/(p₂T₁)

En esta práctica se genera dióxido de carbono por medio de la reacción entre el bicarbonato de sodio y el acido clorhídrico NaHC0₃ (s) + HCl (ac) →NaCl + H₂O (l) + CO₂ (g) y por desplazamiento de agua.

La densidad del gas se determina por dos procedimientos: a) de manera directa por la relación ρ=m/V y b) de manera indirecta por la relación ρ=pPM/RT

La ley de Dalton se ve aplicada en este experimento porque se establece el hecho de que la presión total en una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales.

Cuando un gas se recibe al pasar por agua, se considera que esta humedi y es necesario conocer la presión de vapor que ejerce al agua en estas condiciones.

Tabla No. 2. Presión de vapor del agua a diferentes temperaturas.

t en °C 17 18 19 20 21 22 23 24 25

p en mmHg 14,53 15,48 16,48 17,53 18,65 19,83 21,07 22,38 23,76

MATERIAL Y EQUIPO

REACTIVOS

1 vidrio de reloj Ácido clorhídrico 1M (en frasco gotero)

1 soporte de hierro con anillo y tela de asbesto Tableta efervescente (que contenga bicarbonato de sodio)

1 pinza de tres dedos Agua de la llave

1 espátula chica Disolución de hidróxido de sodio 1M

1 balanza electrónica con precisión de 0,01 g Indicador de fenolftaleína o papel pH

1 bureta para gases de 100 ml

1 matraz de dos bocas con dos tapones de hule y tubería de latex

1 vaso de precipitados de 2L

1 probeta corta (60 ml)

1 termómetro (-10 a 100°C)

1 vaso de precipitados de 250 ml

DESARROLLO EXPERIMENTAL

Llene en el vaso de precipitados con agua de la llave, poco antes del borde

Introduzca la bureta para gases de tal manera que se llene con 70-72 mL de agua. Anote ese dato.

Prepare el matraz de dos bocas soportado sobre un anillo y tela de asbesto, sujetado al soporte con la pinza de tres dedos.

Conecte la bureta al matraz con tapón y tubería de látex. Nota: no coloque el segundo tapón al matraz.

Prepare 20 mL de ácido clorhídrico (HCL) 1M en una probeta corta o en un frasco gotero y adiciónelos al matraz de dos bocas.

Pese sobre el vidrio de reloj, un trozo pequeño de tableta efervescente de 0.20 a 0.24g.

Agregue el trozo de tableta al matraz y tape inmediatamente con el tapón de hule.

Mantenga la bureta para gases en posición vertical, de tal manera que el nivel de agua en su interior coincida con el nivel de agua en el vaso exterior, evitando así el factor por presión hidrostática

Una vez terminada la reacción, lea el volumen ocupado por el gas y determine el volumen debido únicamente al desplazamiento por efecto de la reacción. Anote ese dato.

Registre la temperatura en el agua.

Repita dos veces más todo el procedimiento experimental con objeto de seleccionar el mejor de los resultados

Anote sus observaciones y registre algunas imágenes antes de desmontar el equipo.

Desmonte el equipo cuidadosamente.

Colecte los residuos de ácido en un matraz de 250 mL por grupo

Antes de desecharlo, se neutraliza con hidróxido de sodio, agregando y agitando lentamente en presencia de unas gotas del indicador.

El agua del vaso de 2L puede emplearse para efectos de lavado del material.

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