practica numero 2 quimmica

8/17/2019 practica numero 2 quimmica

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

Escuela superior de ingeniería mecánica y eléctrica

Ingeniería en comunicaciones y electrónica

Laboratorio de química aplicada

Practica 2: Determinación del peso molecular

2C!"

Equipo #



Practica No2Determinación del peso molecular

Objetio!Determinar el peso molecular de un gas con datos e$perimentales a partir de la

ecuación general del estado gaseoso y la de %ert&elot'

"arco teórico!()ué es el peso molecular*

De acuerdo a la de+inición:

El peso molecular de un compuesto es la suma de las masas atómicas de los

elementos constituyentes del compuesto' El conocimiento del peso molecular es

de importancia porque +acilita el cálculo del n,mero de moles y de las cantidades

de átomos indi-iduales en una determinada cantidad de un compuesto'

Cabe destacar que una molécula es la partícula más peque.a que presenta todas

las propiedades +ísicas y químicas de una sustancia/ y que se encuentra +ormada

por uno o más átomos' En este sentido/ la masa molecular relati-a es el n,mero que se.ala cuántas

-eces mayor es la masa de una molécula de una sustancia con respecto a la

unidad de masa atómica'

Peso molecular de un #asDe los tres estados de la materia/ en el estado gaseoso las interacciones entre sus

partículas son mínimas/ por lo que es en este caso donde el estudio y la

interpretación de los resultados obtenidos son menos complicados' Como

resultado de tales estudios se &a llegado a establecer una serie de

generali0aciones empíricas que se incluye ba1o la denominación de leyes de los

gases/ las cuales describen el comportamiento de dic&as sustancias endeterminadas condiciones especiales'

i un gas es introducido en un recipiente cerrado/ sus moléculas se mo-erán

seg,n las consideraciones de la teoría cinética molecular/ con una -elocidad que

aumentará con la temperatura'

uponiendo que un determinado n,mero de moléculas/ las cuales se pueden

e$presar en +unción al n,mero de moles 3n4/ se lle-an a un recipiente cerrado de

-olumen 354 y a una temperatura 6el-in 374/ las moléculas se mo-erán c&ocando

contra las paredes del recipiente e1erciendo una +uer0a 384 que al e$presarse con

relación al área de la pared determinará una presión 3P4/ que es dependiente del

n,mero de c&oques' La presión/ la temperatura/ y el -olumen de una muestra de

gas son sus -ariables de estado'

LE9 DE %9LE



;obert %oye in-estigó el comportamiento de una cantidad +i1a de gas sometido a

di-ersas presiones/ y encontró una relación muy sencilla entre su -olumen y su

presión:

<El -olumen 354 de una masa de+inida de un gas/ a temperatura 374 constante/ es

in-ersamente proporcional a la presión aplicada 3P4 sobre él<= la e$presión

matemática de esta ley es:

5>61

P donde 6 es una constante de proporcionalidad'

LE9 DE C?@;LE

El +ísico +rancés Aacques C&arles 3!B#!"2#4 descubrió la relación e$istente entre

el -olumen y la temperatura de un gas/ siempre y cuando su presión se mantenga

in-ariable' Para ello utili0ó el mismo dise.o empleado un siglo antes por %oyle/

pero a&ora -ariando la temperatura y manteniendo constante la presión'

@ presión constante/ el -olumen ocupado por una masa de+inida de una muestrade gas es directamente proporcional a la temperatura 36elin o absoluta4'

atemáticamente esta ley puede e$presarse de la siguiente +orma:

5>67 donde 6 es una constante de proporcionalidad= a presion y cantidad de

materia 3n4 constantes'

LE9 DE @9 LF@C

@ -olumen constante/ la presión de una masa +i1a de un +i1a de un gas dado es

directamente proporcional a la temperatura 6el-in' La representación matemática

de esta ley es:

6>P P

T ó P>67/ donde 6 es una constante de proporcionalidad'

Para un estado inicial Pi

Ti >64 y un estado +inal Pf

Pt >6/ se cumple que: Pi7+>

Pf

Ti

LE9 C%IG@D@

Las dos primeras leyes pueden utili0arse/ como se ya se indicó/ para a-eriguar el

nue-o -olumen que adquiere un gas cuando se modi+ica su temperatura y su

presión/ pero no cuando ambas -ariables lo &acen de manera simultánea' in

embargo/ en la práctica/ lo más +recuente es que así suceda'



La ley de %oyle y la ley de C&arles &an sido -eri+icadas y con+irmadas mediante

cuidadosas reali0aciones e$perimentales' En ciertas condiciones de temperatura

yHo presión/ las propiedades de la mayor parte de los gases reales se deri-an por

completo de las de un gas ideal' Para estos casos e$isten otras ecuaciones'

La ecuación general del estado gaseoso es una combinación de las ecuaciones

antes mencionadas/ donde nue-amente las -ariables a encontrar son la presión/

temperatura o -olumen del gas/ cuando se tiene un cambio entre dos -ariables'

La e$presión matemática/ o +órmula de la ecuación general del estado gaseoso/ es

la siguiente:

PiVi

Ti =

PfVf

Tf

Dónde:

Pi = Presión Inicial

Vi = Volumen Inicial

Ti = Temperatura Inicial

Pf = Presión Final

Vf = Volumen Final



Tf = Temperatura Final

"ateriales $ reactios

aterial:

• ! atra0 balón de +ondo plano de JJcc con tapón de &ule bi&oradado'

• ! 7ubo de -idrio de 2J a #cm de longitud/ cerrado en un e$tremo'

• ! Codo de -idrio de KJ• 2 Pipetas graduadas de J a !Jcm#

• ! ec&ero/ anillo y tecla cHasbesto'

• ! Pin0a doble para bureta'

• ! 7ermómetro'

• ! icro botella'

• %alan0a digital'

• 7ubería de &ule'

• @lgodón'

;eacti-os:

• Cloro+ormo 3C?Cl#4

• 7etracloruro de Carbono 3CClM4

Procedimiento



1._Monte el aparato, introduzca un pedazo de algodón en el fondo del tubo Apara evitar que se rompa al dejar caer la micro botella que contiene lasustancia.

2._Calentar a ebullición el agua contenida en el matraz el nivel tocaraligeramente el tubo A! cu"o tapón deber# tener una salida para el vapor.

$stando en ebullición, ponga el nivel del agua contenida en las pipetas demanera que el punto C indique cero. $sto se puede lograr subiendo o bajandouna u otra pipeta.

%._&ntrodusca la botella abierta que contiene la muestra de una a dos gotas,previamente pesadas! en el tubo A " conecte el codo ' inmediatamentepresionando para evitar fugas. (rocure )acer la operación lo m#s r#pidoposible.

*._Anote el m#+imo volumen desplazado en la pipeta C, esto ser# cuando todoel lquido en la micro botella )a"a pasado al estado gaseoso.

-._uite la manguera que une a ' con C " tome la temperatura del espaciolibre en la pipeta.

DIA%&A"AS!

&tzel /ópez (ineda

Montar el aparato e introducir un pedazo de algodón en el fondo del tubo A

Calentar a ebullición el agua contenida en el matraz, una vez estando enebullición poner a nivel del agua contenida en las pipetas de manera que el

punto C indique 0

&ntroducir la micro botella abierta que contiene la muestra en el tubo A

Conectar el codo ' inmediatamente, presionando para evitar fuga



roducir un pedazo de algodón en el fondo del tubo A para evitar que se rompamatraz cu"o tapon debera tener una salida de vapor, una vez estando en ebullición poner a nivel de

&ntroducir la micro botella abierta que contiene la muestra en el tubo codo ' inmediatamente presionando para evitar posibles fugas

men deplazando la pipeta C, esto ser# cuando todo pase a estado gaseoso

3omar la temperatura del espacio libre en la pipeta C

uitar la manguera que une a ' con C

Anotar el m#+imo volumen desplazado en la pipeta C

uitar la manguera que une a ' con C

3omar la temperatura del espacio libre en la pipeta C

Esmeralda Vázquez Servín



8ernando aldonado Fgarte

Montar el aparato

&ntroducir el pedazo de algodón en el fondodel tubo

Calentar a ebullición el agua contenida en elmatraz

(oner el nivel del agua contenida en laspipetas de manera que el punto C indique 0



&ntroducir una micro botella abierta quecontiene la muestra, cerrar presionandor#pidamente para evitar fugas

Anotar el m#+imo volumen desplazado en lapipeta C

uitar la manguera que une a ' con C "



Tablas!

Datos obtenidos!

CCl' C(Cl)m muestra # J'!Bg J'!B!g

T #rados cent*#rados 2# C #! C

+ Despla,ado en cm) !'" cm# 'Bcm

Tabla de la presión del apor de a#ua respecto a la temperatura!



Cuestionario -

-./ @note sus resultados e$perimentales obtenidos:

CCl' C(Cl)

m muestra # J'!Bg J'!B!gT #rados cent*#rados 2# C #! C

+ Despla,ado en cm) !'" cm# 'Bcm

2./ Considerando el comportamiento ideal/ calcule el peso molecular de las

sustancias problemas



PV =( m M ) RT

@l despe1ar el peso molecular obtenemos:

M =mRT PV

Donde:

P>"mm?gP-apor de agua

5>-olumen

m> masa en gramos

> peso molecular

;> la constante de los gases ideales J'J"2 L∗atmmol∗ K

7>temperatura dada en N

C0lculos para el tetracloruro de carbono 1CCl'

Donde:


5>!'"cm#

m>J'!Bg

>*


7>2# C

(aciendo conersiones!Para la presión:


P>"mm?g2!'!mm?g>#'Kmm?g

Con-irtiendo a atm:



P>563.9∗1atm

760mmHg >J'BM!K atm

Para la temperatura:

7>CO2B# 7>2#O2B#>2KN

Para el -olumen:

5>1.8cm3∗0.001 L

1cm3=0.0018 L

ustituyendo los nue-os datos:

M =

(0.157 g)(0.082 L∗atmmol∗k

)(296 K )

(o .7419atm)(0.0018 L)

&eali,ando las operaciones $ eliminando las unidades de medidaobtenemos el peso molecular para el CCl'

>2"'BJ2"JM gHmol

Calculo para C(Cl)!

Donde:


5>'Bcm#

m>J'!B!g

>*


7>#! C

(aciendo conersiones!

Para la presión:




P>"mm?g##'Bmm?g>!'#mm?g

Con-irtiendo a atm:

P>551.3

∗1atm

760mmHg >J'B2# atm

Para la temperatura:

7>CO2B#

7>#!O2B#>#JMN

Para el -olumen:

5>5.7 cm3∗0.001 L

1cm3=0.0057 L

ustituyendo los nue-os datos:

M =(0.171 g)(0.082

L∗atmmol∗k

)(304 K )

(o .7253atm)(0.0057 L)

&eali,ando las operaciones $ eliminando las unidades de medidaobtenemos el peso molecular para el C(Cl)

>!J#'!JB gHmol

@ partir de los pesos atómicos determine el peso molecular de la sustancia

problema'

Peso molecular a partir de los pesos atómicos del CCl M

CClM

C> !2'J!! gHmolCl>#'M# gHmol

P>3!2'J!!gHmol4OM3#'M#gHmol4

P>!#'"2# gHmol



Peso molecular a partir de los pesos atómicos del C?Cl #

C?Cl#C> !2'J!! gHmol?>!'JJBK gHmolCl>#'M# gHmol

P>3!2'J!!gHmol4O3!'JJBKgHmol4O#3#'M#gHmol4

P>!!K'#BBK gHmol

Calcule el peso molecular con la ecuación de 3ert4elot!

PV =nRT [1+ 9 PTc

128 PcT (1−6Tc2

T 2 )]

Como n>m

M despe1amos el peso molecular y nos queda

¿ mRT

PV [1+ 9 PTc

128 PcT (1−6Tc2

T 2 )]

Donde:

Sustancia Tc 5 Pc atmCCl' 6)2.7 )8.'9C(Cl) 6)7.) 6).:8

ustituyendo para CCl#:

M =

(0.157g )(0.082 L∗atmmol∗ K )(296 K )(0.7419atm)(0.0018 L) [1+ 9(0.7429atm)(532.6 K )

128 (39.48atm)(296 K ) (1−6(532.6 atm)2

2962 K )]

>2"'BJ2"JMgHmol [1+( 9 (0.7429atm) (532.6 K )128(39.48atm ) (296 K )

)(1−6(532.6atm)2

2962 K )]

>2B#'#M!2B# gHmol



ustituyendo para C?Cl#:

¿(0.171)(0.082

L∗atmmol∗ K

)(304 K )

(0.7253atm)(00.057 L) [1+ 9 (0.7253atm)(536.3 K )128(53.79atm)(304 K ) (1−6(536.3)2

3042 )]

>!J#'!JBgHmol [1+ 9(0.7253atm)(536.3 K )128(53.79atm)(304 K ) (1−6(536.3)2

3042 )]

>KK'"#K2K gHmol

En su cálculo/ &i0o una corrección a la presión' (Porque se &ace esta corrección*

i/ se reali0ó una porque en la práctica e$iste el -apor de agua por lo tanto se

tiene que tomar en cuenta la presión de este y restárselo a la presión dada'

Entre el peso molecular obtenido considerando el comportamiento ideal y con laecuación de %ert&elot/ (Cuál +ue el más pró$imo al calculado por los pesosatómicos*

Consideramos que el comportamiento ideal ya que tu-imos un rango menor deerror



bser-aciones:

+0,;ue, Ser*n <smeralda.

Durante la práctica pudimos obser-ar como el tetracloruro de Carbono al ser

con-ertido a su estado gaseoso/ lo &ace de manera e$tremadamente rápida/ por

lo que tu-imos que &acer el proceso lo mas rápido posible/ obser-amos que dic&o

gas empu1o el agua de las pipetas con las que mediríamos el -olumen' Del mismomodo aplicaba para el Cloro+ormo/ aunque uno producía un mayor -olumen que el

otro/ de esta manera un gas tiene mayor peso molecular que el otro'

=ernando "aldonado U#arte

@l obser-ar los datos obtenidos en la práctica reali0ada y asiendo los cálculos

debidos para obtener el peso molecular de las tres distintas +ormas con la ley de

los gases ideales/ sumando su peso molecular de acuerdo a la tabla periódica y

con la ecuación de %ert&elot en teoría debía salir los mismo en las tres pero como

se obser-ó en los resultados ya sea por un error al reali0ar el e$perimento/ en la

obtención de datos o en el error de un cálculo'



Conclusiones:

+0,;ue, Ser*n <smeralda.

En esta práctica encontramos como sacar el peso molecular de una sustancia a

tra-és de los datos que arro1o la medida de las pipetas/ para determinar la

presión de la sustancia y la temperatura/ y utili0ando la ecuación de

%ert&elot' 7eniendo todos los datos necesarios logramos encontrar el pesomolecular del cloro+ormo y el tetracloruro de carbono'

=ernando "aldonado U#arte!

Con esta práctica pude concluir que aunque e$isten di+erentes +ormas de

determinar el peso molecular de un gas estas tienen cierto grado de error si no se

reali0a el e$perimento adecuadamente o al sustituir en las +órmulas'



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