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DETERMINACION DEL PESO MOLECULAR EN UN LIQUIDO FACILMENTE VAPORIZABLE Universidad del valle Facultad de ciencias naturales y exactas Departamento de química Santiago Cali, Diciembre 17 del 2013 Juan David Ortega 1329842 ([email protected]) Stefania Duran 1228923 ([email protected]) RESUMEN En la práctica se adaptó un balón aforado con ayuda de un papel aluminio y un caucho, para que no se escapara el gas del líquido problema, al papel se le hizo un pequeño agujero con el fin que adquiriera la misma presión atmosférica del ambiente. Seguidamente a un vaso de precipitado de 400 mL se le agrego determinada cantidad de agua, con el balón aforado dentro, de tal manera que el agua no llenara por completo el vaso y pudiera calentar el vaso con la ayuda de una plancha de calentamiento y unas pinzas con nuez se logró realizar el montaje (Ver Figura 1). Esto para poder obtener el peso del líquido condensado del vapor, la temperatura de ebullición del líquido problema la cual era menor a la temperatura de ebullición del agua. Finalmente se hallo el volumen del balón donde se contenía el gas con ayuda de una probeta, llenando de agua completamente el balón y envasara en la probeta. Con estos datos se logra aplicar la ecuación de los gases ideales y así hallar el peso molecular de la sustancia.

INTRODUCCIÓN El estado más simple de la materia es el estado gaseoso, una forma de la materia que llena cualquier recipiente en el que está contenida. Resulta útil considerar un gas como un conjunto de moléculas (o átomos) en movimiento aleatorio continuo, con velocidades medias que se incrementan cuando la temperatura se eleva. Un gas difiere de un liquido en que, excepto durante las colisiones, sus moléculas se hallan muy separadas unas de otras y se mueven según su trayectoria mayormente no afectadas por (1) las fuerzas intermoleculares . El comportamiento de los gases es razonablemente simple cuando se considera en el nivel molecular y, como resultado, es fácil de entender. Permite describir cualitativamente las propiedades de los gases en términos del comportamiento de las moléculas que los constituyen. Lo que es aún más impresionante es que permite describir las propiedades de los gases cuantitativamente mediante modelos matemáticos simples (2). La ley de los gases ideales es una expresión que muestra como la presión de una

sustancia, en este caso, un gas se relaciona con la temperatura, el volumen y la cantidad de la sustancia en la muestra. Un gas hipotético que cumpla la ley de los gases ideales bajo todas las condiciones se llama un gas ideal (3). PARTE EXPERIMENTAL Al iniciar la práctica se pidió pesar el balón aforado con la tapa de aluminio adaptada con el caucho. Luego de pesar el balón más la tapa, y de realizar un agujero en la tapa del balón aforado, se pasó a realizar un montaje para determinar el peso molecular del líquido volátil, para esto se utilizó una pinza con nuez que suspendida el balón dentro de un vaso de precipitado de 400 mL que fue llenado con cierta cantidad de agua , para ser calentado suavemente hasta la ebullición, para acelerar el proceso se agregaron una piedras de ebullición que permitieron un calentamiento más rápido del agua (Ver Figura 1), cuando el agua alcanzo el punto de ebullición y se midió la temperatura de ebullición de liquido problema arrogo una temperatura (Ver Tabla1).

Luego se dejó hervir el sistema por unos minutos más, se retiró el balón del baño, se dejó enfriar y secar para luego ser pesado y poder determinar el peso del compuesto vaporizado, (Ver. Tabla 1) Finalmente se llenó el balón completamente con agua, para poder conocer el volumen de este. (Ver. Tabla 1) DATOS, CÁLCULOS Y RESULTADOS.

constante de los gases y T es la temperatura absoluta. Ecuación 1. Ecuación del gas ideal

Pv = nRT Así esta ecuación permite determinar el número de moles y la masa molar del líquido, por medio del despeje, para hallar los datos que se piden en la guía. P= 748mmHg  0.98 atm T= 61 ºC 334, 2 k V= 108.8 mL  0.1088 L a) El número de moles del vapor, utilizando la Ecuación. 1 podemos hallar este valor. Pv= nRT

Figura 1. Montaje para determinar el peso molecular de un líquido volátil. Tabla 1. Datos Experimentales Peso del balón más tapa 65,34 g Peso del balón más tapa y 65,63 g más liquido (condensado del vapor) Peso del liquido condensado 0,29 g del vapor Presión atmosférica 748 mmHg Volumen del balón 108,8 mL Temperatura de ebullición del 61 ºC liquido problema Con la ayuda de un buscador en internet (meteoprog) se determinó que la presión atmosférica para Santiago de Cali, el día 09 de Diciembre del 2013 era de 748 mmHg. (6) Al tener estos datos es posible determinar varios datos que podemos hallar por medio de la ecuación del gas ideal (Ecuación. 1), donde P es presión, V es el volumen del recipiente, n es el número de moles, R es la

b) Así mismo teniendo en cuenta esto se puede deducir que el número de moles es igual al peso del gas, W, divido por la masa molar, M. Ec.1

DISCUSION Los gases difieren marcadamente de los líquidos y de los sólidos en muchos aspectos. Por ejemplo, el volumen de una muestra de un gas puede ser aumentado o disminuido considerablemente modificando la presión o modificando la temperatura. Por otra parte los volúmenes de los líquidos y de los sólidos cambian poco modificando la presión y la temperatura. (5) Los gases tienden a ocupar totalmente todo el espacio que les sea asequible y se adaptan fácilmente a los cambios de forma del recipiente que los contenga La ecuación PV = nRT se llama ley de los gases ideales y describe el comportamiento de un gas “ideal”, aunque el gas ideal no existe; sin embargo, los gases a presiones cercanas a 1 atm o menos y temperaturas cercanas a la ambiental suelen tener un comportamiento casi ideal, de modo que PV = nRT lo describe adecuadamente. Como la cantidad (n, mol) de un compuesto está dada por su masa (w) dividida entre su masa molar (M), se sustituye w/M, en vez de n en la ecuación de los gases ideales. (4) PV = (

) RT

RESPUESTAS Y PREGUNTAS 1. ¿Cuál es el objeto del pequeño agujero en el centro de la tapa hecha en el papel de aluminio? R/. El agujero se hace para regulara la presión, con el fin de que la presión del balón sea igual a la presión atmosférica. 2. ¿Qué posibles errores experimentales podrían influir en la determinación del peso molecular? ¿Podría aplicarse este método a toda clase de líquidos? R/. Se pueden presentar errores por distintos factores como: la mala calibración de la pesa, o el derramamiento de la solución problema durante el proceso de medición; dejar mal tapado el balón, permitiendo que se escape

el gas que está adentro; este proceso no es factible para todos los líquidos, ya que el punto de ebullición de algunas sustancias no tienen el mismo punto de ebullición del agua. 3. ¿Qué precauciones se deben tener para el calentamiento de solventes? R/. Cuando se calientan esta clase solventes como la acetona y alcoholes estos son inflamables, pueden afectar las vías respiratorias, piel y ojos si se están en contacto con ellas, cuando se calientan sus vapores pueden alcanzar una fuente de inflamación y causar explosiones, antes de calentar un solvente se deben conocer sus propiedades químicas, por esta razón se debe de trabajar con mucho cuidado.

CONCLUSIONES El estado gaseoso tiene propiedades que lo caracterizan y diferencian de los otros estados de la materia, y para determinar, el volumen, presión, temperatura, cantidad de moles, y otras variables es necesario manejar correctamente la ecuación de los gases ideales, la cual me relaciona todas estas variables. Es importante tener en cuenta los factores atmosféricos como la presión del medio, el recipiente que los contiene, entre otros. A la hora de poner en práctica la ecuación de los gases ideales. manejar las diferentes relaciones y despejes algebraicos de la ecuación de los gases ideales es importante; a la hora de calcular una variable desconocida.

REFERENCIAS 1. ATKINS. De Paula.; QuimicaFisica. 8a edición, Ed. Médica Panamericana, 2008, pp. 3 2. KOTZ. John C., TREICHEL. Paul M.; WEAVER. Gabriela C. Quimica y reactividad quimica. 6a edición,

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5.

6.

CengageLearning Editores, 2005. Pp. 473 ATKINS. Peter W.; JONES. Loretta. Principios de química: los caminos del descubrimiento. 3a edición, Ed. Médica Panamericana, 2006. Pp. 135 KOTZ, John C. TREICHEL, Paul M. WEAVE, Gabriela C. Química y reactividad química. 6ª edición. Ed. Cengage Learning Editores, 2005. Pp. 482. HEPLER, Loren G. principios de química. Ed. Reverté S.A., 1973. Pp. 83 http://www.meteoprog.com.co/es/weat her/Cali/ [Fecha de consulta: 09/Dic/2013]