LAB. FISICOQUIMICA 1 LEY DE GAY - LUSSAC

I. INTRODUCCIN:Algunos de los sustratos y productos del metabolismo son gases, por ejemplo: oxgeno, dixido de carbono, nitrgeno e hidrgeno. Por tanto, es importante entender algunas de sus propiedades caractersticas. El estado gaseoso es el ms simple de los tres estados fundamentales de la materia (gaseoso, lquido y slido). Un gas difiere de la materia en estado lquido o slido en que no posee un volumen intrnseco, es decir, que ocupa todo el volumen de cualquier espacio cerrado donde se encuentra. Esta y otras propiedades de los gases se interpretan en trminos de la teora cintica de los gases. En principio, se debe puntualizar que cuando se habla de un "gas" generalmente estamos considerando un "gas perfecto o ideal", cuyo comportamiento est dictado por las diversas leyes de los gases. Todos los "gases reales" (He, Cl2, CO2, NH3), difieren en algn grado de los imaginarios gases perfectos, pero es ms conveniente definir las propiedades de un gas perfecto y sealar luego las desviaciones particulares con respecto a este ideal. De acuerdo con la teora cintica, el gas perfecto est compuesto por partculas extremadamente pequeas (sus molculas) que poseen un movimiento continuo, al azar e independiente. Durante su movimiento al azar, las molculas chocan incesantemente contras las paredes del recipiente y es este continuo bombardeo de las paredes lo que se conoce como, presin del gas. Las "partculas" componentes del gas perfecto son absolutamente elsticas y rebotan con una energa igual a la que tenan en el momento del choque. Esto parece razonable, porque si no fuera as, la presin de un gas contenido en un recipiente a volumen y temperatura constantes disminuira progresivamente con el tiempo. Adems las molculas de un gas perfecto no deben ocupar volumen (lo cual confirma que el gas perfecto es una ficcin til). En virtud del movimiento independiente y al azar de sus molculas, cuando un gas de una determinada densidad se introduce en un volumen mayor que el que ocupaba anteriormente a la misma temperatura, las molculas se redistribuyen de forma que cada una tiene una libertad mxima de movimiento. El gas ocupa totalmente el nuevo volumen con la disminucin correspondiente de su densidad. Esta tendencia de las molculas gaseosas a moverse de una zona de densidad mayor a otra de densidad menor y as conseguir una densidad media de equilibrio, se conoce como fuerza de difusin. De aqu se deduce que se debe comprimir un gas para aumentar su densidad-fuerza de compresin. El efecto de los cambios de la temperatura sobre un gas tambin se puede interpretar por medio de la teora cintica. Un aporte de calor aumenta la energa cintica de las molculas, favorece su tendencia a moverse incluso a ms distancia unas de otras y por tanto provoca una expansin del gas a presin constante. El descenso de temperatura disminuye la movilidad de las molculas y la tendencia del gas a presin constante es a contraerse. Por tanto, en cierto sentido, el aumento de la presin y el descenso de la temperatura tienden al mismo fin, a la disminucin del volumen del gas.II. OBJETIVOS:

Investigar experimentalmente la validez de la Ley de Gay - Lussac para una cantidad constante de aire. Comprobar experimentalmente la ley de Gay-Lussac Diferenciar entre gas ideal y gas real.

III. FUNDAMENTO TEORICO:

3.1 Bases TericasLEY DE GAY-LUSSAC Esta Ley fue enunciada por Joseph Louis Gay-Lussac a principios de 1800. Establece que la presin de un volumen fijo de gas, es directamente proporcional a su temperatura. Por qu ocurre esto? Al aumentar la temperatura, las molculas del gas se mueven ms rpidamente y por tanto aumenta el nmero de choques contra las paredes, es decir aumenta la presin ya que el recipiente es de paredes fijas y su volumen no puede cambiar. Gay-Lussac descubri que en cualquier momento de este proceso, el cociente entre la presin y la temperatura siempre tena el mismo valor:

Supongamos que tenemos un gas que se encuentra a una presin P1 y a una temperatura T1 al comienzo del experimento. Si aumentamos la temperatura hasta un nuevo valor T2, entonces la presin se incrementar a P2, y se cumplir:

Esta ley, al igual que la de Charles, est expresada en funcin de la temperatura absoluta expresada en Kelvin. La iscora se observa en la siguiente grfica P - V:

Este proceso tambin se puede representar en una grfica P - T:

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:4.1 Requerimientos:

1 termmetro. 1 trozo de tubo de goma. 1 calefactor elctrico. 1 varilla agitadora magntica cubierta de tefln. 1 varilla magntica. 1 jeringa. 1 tapn de goma para la boca de la jeringa. Equipo para determinar la ley de Gay Lussac Piceta con agua destilada. Acetona.

4.2 Experiencia prctica:

Al iniciar la prctica tomamos los datos inciales, tales como: temperatura ambiental, distancia inicial y volumen inicial.

Se tom como volumen inicial del embolo 0 ml.

Conforme aumente la temperatura, el embolo se desplazar.

Al realizarse el primer desplazamiento, se tomar la temperatura y la distancia avanzada, obteniendo as un nuevo volumen.

Tomar cuatro medidas para un mejor resultado.

El resultado de esta grfica es una lnea recta debido a que el Volumen es directamente proporcional a la Temperatura.

4.3 Calculos y Resultados:Comprobacin Ley De Gay Lussac

a) Ec. de Van der Waals:Hallamos el nmero de moles en cada punto que el gas se expandi mediante la Ec. de los gases reales: n = PV/RTVolumen corregido = Vol. molar x nmero de moles en cada punto.

Cte de Van der Waalsa(atm L2/mol2)b(L/mol)

Acetona14.090.0994

Metanol12.180.08407

Alcohol isopropilico15.820.1109

Ec. de Van der Walls

Muestra: acetona (0.2 ml). V(L) expandido10 x 10-320 x 10-330 x 10-3

T(kelvin)331.5332.6335.3

n (moles)3.678 x 10-47.333 x10-41.091 x 10-3

Vm (volumen molar)27.18327.273227.4946

V(L) corregido10.03 x 10-320.006 x10-329.765 x 10-3

Muestra: metanol (0.2 ml).V(L) expandido10 x 10-320 x 10-330 x 10-3

T(kelvin)342.7343.5345.3

n (moles)3.558 x 10-47.101 x 10-41.059 x 10-3

Vm (volumen molar)28.101428.16728.3146

V(L) corregido9.900 x 10-319.80 x 10-329.69 x 10-3

Muestra: alcohol isopropilico (0.4 ml).V(L) expandido10 x 10-320 x 10-330 x 10-3

T(kelvin)355.3356.6357

n (moles)3.432 x 10-46.84 x 10-41.03 x 10-3

Vm (volumen molar)29.134629.241229.274

V(L) corregido9.85 x 10-319.70 x 10-329.70 x 10-3

b) Ec. de Rich Kwong:De la ecuacin anterior podemos sacar los volmenes molares de cada muestra en su respectiva temperaturas y operar siguiendo la ecuacin de Rich Kwong.

Ec. de Rich Kwong

= constante de los gases.

Temperaturas y presin criticas:

Tc (K)Pc (atm)aB

Acetona508,1047,00335.84580.07671

Metanol516,2063,80272.71620.05749

Alcohol isopropilico50847,00355.67070.07679

Muestra: acetona (0.2 ml). V(L) expandido10 x 10-320 x 10-330 x 10-3

T(kelvin)331.5332.6335.3

n (moles)3.678 x 10-47.333 x10-41.091 x 10-3

Vm (volumen molar)27.18327.273227.4946

V(L) corregido9. 77 x 10-319.55 x10-329. 34 x 10-3

Muestra: metanol (0.2 ml).V(L) expandido10 x 10-320 x 10-330 x 10-3

T(kelvin)342.7343.5345.3

n (moles)3.558 x 10-47.101 x 10-41.059 x 10-3

Vm (volumen molar)28.101428.16728.3146

V(L) corregido9.848 x 10-319.666 x 10-329.49 x 10-3

Muestra: alcohol isopropilico (0.4 ml).V(L) expandido10 x 10-320 x 10-330 x 10-3

T(kelvin)355.3356.6357

n (moles)3.432 x 10-46.84 x 10-41.03 x 10-3

Vm (volumen molar)29.134629.241229.274

V(L) corregido9.798 x 10-319.603 x 10-329.551 x 10-3

a) Ec. de los gases ideales:

Muestra: acetona (0.2 ml). V(L) expandido10 x 10-320 x 10-330 x 10-3

T(kelvin)331.5332.6335.3

n (moles)3.678 x 10-47.333 x10-41.091 x 10-3

V(L) corregido9.79 x 10-319.69 x10-329.86 x 10-3

Muestra: metanol (0.2 ml).V(L) expandido10 x 10-320 x 10-330 x 10-3

T(kelvin)342.7343.5345.3

n (moles)3.558 x 10-47.101 x 10-41.059 x 10-3

V(L) corregido8.350 x 10-317.80 x 10-327.59 x 10-3

Muestra: alcohol isopropilico (0.4 ml).V(L) expandido10 x 10-320 x 10-330 x 10-3

T(kelvin)355.3356.6357

n (moles)3.432 x 10-46.84 x 10-41.03 x 10-3

V(L) corregido9.32 x 10-318.52 x 10-328.97 x 10-3

Graficas:Van der Waals

Muestra: acetona

Muestra: metanol

Muestra: alcohol isopropilicoRich Kwong

Muestra: acetona

Muestra: metanol

Muestra: alcohol isopropilico

Gases ideales

Muestra: acetona

Muestra: metanol

Muestra: alcohol isopropilico

5 CONCLUSIONES:

La presin y volumen son inversamente proporcionales manteniendo una temperatura constante, comprobando as la ley de Gay Lussac.

Tanto en los datos experimentales como en los valores tericos se haya algunas leves variaciones con respecto a los valores tericos ya que hay prdida de energa en el momento que se realizan las mediciones.

La variacin de la lectura datos experimentales y los valores tericos obtenidos por ecuaciones son aceptables teniendo en cuanta que esta ley est fijada esencialmente para gases ideales.

A temperatura constante la presin es directamente proporcional a la inversa del volumen de una masa fija de gas (aire).

6 BIBLIOGRAFIA: GILBERT CASTELLAN Fisicoqumica, Addison Wesley-Longman.Segunda Edicin. P.W.ATKINS: Fisicoqumica; Addison - Wesley-Iberoamericana. TerceraEdicin. www.ucm.es/info/Geofis/practicas/prac09r.pdf

GASTON PONS MUZZO Fisicoqumica, sexta edicin.

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