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• Andrés Díaz

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UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARIA FACULTAD DE CIENCIAS FARMACEUTICAS, BIOQUIMICAS Y BIOTECNOLOGICAS. PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA BIOTECNOLOGICA HOJA DE EVALUACION Asignatura: FISICOQUÍMICA I (Prácticas) Reportes con formato de ARTICULO CIENTIFICO REPORTE N° 3 Grupo de Prácticas: GRUPO

CÓDIGO ALUMNO

APELLIDOS Y NOMBRES

2013222451

Lizárraga Cárdenas , Bryan Mauricio

2013801151

Vega Herrera, Sergio Sebastian

2012700711

Delgado Laura , Noel Manuel

2013801441

ASPECTOS A EVALUARSE

Villanueva Velarde , Gary

PORCENTAJE

1) Presentación del trabajo

10 %

2) Metodología Experimental

20 %

3) Resultados y discusión

40 %

4) Conclusiones y Recomendaciones

10 %

5) Referencias Bibliográficas

10 %

6) Anexos

10 %

CALIFICACIÓN FINAL: FECHA DE ENTREGA: 03/04/2014

CALIFICACION

DEMOSTRACION, USO Y APLICACION DE LAS ECUACIONES DE ESTADO Y LEY DE DALTON Realizado por Bryan Mauricio Lizárraga Cárdenas, Gary Villanueva Velarde, Sergio Vega Herrera y Noel Delgado Laura Pertenecientes a P.P. Ingeniería Biotecnológica, F.C.F.B.Q y B ; Campus U.C.S.M Arequipa, PERÚ.

Resumen En la práctica o experimentación con gases se tiene que hallar la manera de relacionar los cuatro parámetros, presión ejercida por el gas, temperatura del gas, volumen del contenedor y el número de moles; para eso se tienes diferentes leyes y ecuaciones como la ecuación de Boyle, la ecuación de Charles y la más importante que sería la ley de Dalton que habla sobre los componentes de una mezcla gaseosa parecieran ejercer presión sobre las paredes del recipiente en el cual estaban confinados de manera independiente unos de otros. Esto prácticamente es todo para relacionar parámetros de un gas.

Palabras Claves: Temperatura, volumen, gases, ecuaciones, presión.

Abstract In practice or experimentation with gases has to find a way to relate the four parameters, the gas pressure, gas temperature, container volume and number of moles; for that different laws and equations as the equation of Boyle will have the equation of Charles and the most important would be the law of Dalton talking about the components of a gas mixture you seem to put pressure on the walls of the container in which they were confined independently from each other. This practically means everything to relate parameters of a gas.

Keywords: Temperature, volume, gases, equations, pressure.

INTRODUCCION: Este trabajo de investigación trata de explicar el uso adecuado de ecuación de gases y la ley de Dalton que [1] explicaba la mayor parte de la química orgánica del siglo XIX reduciendo una serie de hechos complejos a una teoría combinatoria, y también la relación que hizo Boyle con la presión y volumen que son inversamente proporcional, [2] él demostró dicha relación porque en un tubo en forma de J añadiéndole mercurio por el lado corto y reteniendo el aire por el otro, y se dio cuenta que entre más mercurio agregaba más se comprimía la presión del aire. Boyle dedujo que el volumen de gas (en este caso el aire) disminuye cuando la presión aumenta También queremos hacer este proyecto para que los lectores usen adecuadamente las diferentes ecuaciones y leyes, demostrar que los que los científicos realizaron antiguamente fueron correctos.

FUNDAMENTO TEÓRICO: Gas Sustancia en uno de los tres estados diferentes de la materia ordinaria, que son el sólido, el líquido y el gaseoso. Los sólidos tienen una forma bien definida y son difíciles de comprimir. Los líquidos fluyen libremente y están limitados por superficies que forman por sí solos. Los gases se expanden libremente hasta llenar el recipiente que los contiene, y su densidad es mucho menor que la de los líquidos y sólidos. La teoría atómica de la materia define los estados, o fases, de acuerdo al orden que implican. Las moléculas tienen una cierta libertad de movimientos en el espacio. Estos grados de libertad microscópicos están asociados con el concepto de orden macroscópico. Las moléculas de un sólido están colocadas en una red, y su libertad está restringida a pequeñas vibraciones en torno a los puntos de esa red. En cambio, un gas no tiene un orden espacial macroscópico. Sus moléculas se mueven aleatoriamente, y sólo están limitadas por las paredes del recipiente que lo contiene. Se han desarrollado leyes empíricas que relacionan las variables macroscópicas. En los gases ideales, estas variables incluyen la presión (p), el volumen (V) y la temperatura (T). La ley de Boyle-Mariotte afirma que el volumen de un gas a temperatura constante es inversamente proporcional a la presión. La ley de Charles y Gay-Lussac afirma que el volumen de un gas a presión constante es directamente proporcional a la temperatura absoluta. La combinación de estas dos leyes proporciona la ley de los gases ideales pV = nRT (n es el número de moles), también llamada ecuación de estado del gas ideal. La constante de la derecha, R, es una constante universal cuyo descubrimiento fue una piedra angular de la ciencia moderna.

Ley de Boyle-Mariotte En física, ley que afirma que el volumen de un gas a temperatura constante es inversamente proporcional a su presión. La ley de Boyle también se puede enunciar de la siguiente manera:

“En un sistema aislado para cualquier masa de gas en un proceso isotérmico (temperatura constante), el producto de la presiónpor el volumen es constante”.

Ley de Charles

Ley que afirma que el volumen de un gas ideal a presión constante es proporcional a su temperatura absoluta.

Ley de Gay-Lussac

Se puede expresar de la siguiente manera:

“En todo proceso isocórico (volumen constante), manteniendo el número de moles constante, la presión de cualquier gas es directamente proporcional a su temperatura constante”.

Ley de Avogadro: Volúmenes iguales de gases a la misma temperatura y presión c o n t i e n e i g u a l n ú m e r o d e m o l é c u l a s . A 2 7 3 ° K y 7 6 0 m m H g . e l n ú m e r o d e moléculas siempre ocupará 22.4 L. El número de Avogadro = 6.02 x 1023 es el número de moléculas en una masa de gas igual a su peso molecular en gramos. PM O2 = 32, entonces 32 gr. de O2 contienen 6.02 x 10 23 moléculas. Es aquellae n e l q u e l a s c o n s t a n t e s s o n P r e s i ó n y T e m p e r a t u r a , s i e n d o e l Vol u me n directamente proporcional al Número de moles (n) matemáticamente, la fórmula es:

Ley de los gases ideales: Las tres le ye s mencionadas pueden co mbinarse m a t e m á t i c a m e n t e e n l a l l a m a d a l e y g e n e r a l d e l o s g a s e s . S u e x p r e s i ó n matemática es:siendo P la presión, V el volumen, n el número de moles, R la constante universal de los gases ideales y T la temperatura en Kelvin.

Gas Húmedo Se entiende por gas húmedo a la mezcla homogénea de gas seco y el vapor de un líquido. Los gases húmedos tienen las siguientes características: - Se recogen generalmente sobre un líquido no volátil. - Tiene una aplicación de la ley de Dalton de las presiones parciales. - Se obtiene este gas burbujeando a través de un líquido. - Las moléculas arrastradas en forma de vapor son recolectadas como moléculas de gas y de líquido vaporizado.

Humedad absoluta Humedad absoluta es la relación entre la masa de vapor y la masa del gas seco, contenidos en una masa de gas húmedo. M(gas seco)=m(vapor)

Humedad relativa La humedad relativa es la relación entre la presión de vapor que contiene una masa de aire y la que contendría si estuviese saturado a la misma temperatura. (Pv*)=Pv 100

MATERIALES Y MÉTODOS: MATERIALES:    

Beaker Probeta Matraz o tubo de ensayo de 8ml Balanza

REACTIVOS:  HCl 6M  Zinc unos 230 mg  Agua EXPERIMENTOS Configuramos el equipo experimental , en el lavatorio del laboratorio, colocamos agua y llenamos. Sumerjemos la probeta hasta llenarlos completamente y la colocamos boca abajo dentro del baño sin sacarlos del baño

RESULTADOS Y DISCUSIÓN:

Los resultados pueden variar según la cantidad de HCL o si el peso del zinc varia en la pesada. -La temperatura del agua de en el baño termostático es de 20 grados Celsius el cual convertiremos a grados kelvin para utilizar la ley de Dalton, 20+273,15=293.15 grados Kelvin. -La presión de vapor del agua debe ser convertido a TORR, dando como resultado: 17,5284158 TORR. -La presión del gas de hidrogeno obtenido por la reacción de la formación de cloruro de zinc y hidrogeno seco desprendido es la diferencia de la presión atmosférica donde se desarrolla el fenómeno y la presión que hallamos del vapor de agua: 570 TORR (presión atmosférica promedio en la ciudad de Arequipa) - 17,5284158 TORR = 552,471 TORR. -El volumen de gas de hidrogeno se obtiene utilizando la fórmula de la ley de Dalton: la presión 1: 552,474 TORR esta presión corresponde a la del gas de hidrogeno, la temperatura que hallamos que es 293,15 K que corresponde a la temperatura del agua en el baño termostático, la presión 2 que es la que se utiliza como promedio en el mundo que es una atmosfera o 760 TORR y la temperatura 2 que es 273,15 K que es la temperatura estándar en grados kelvin, el volumen dos es de 0.07925 litros. -Ya con estos datos vamos a realizar la reacción que consta de una mezcla de un ácido en un medio acuoso y un metal solido en este caso zinc la cual nos dará la siguiente ecuación: -Zinc+ ácido clorhídrico= hidrogeno libre y cloruro de zinc como solución acuosa, balanceamos la ecuación y hallamos el peso molecular de cada elemento zinc: 65,39 g cloro: 35,4527g y el hidrogeno: 1,0079g, -Ahora calcular las moles generadas del gas desprendido Hidrogeno u luego proceder hallar el volumen en una mol de hidrogeno generado: 3,06 X 10 a la menos 3 mol. Ya con este dato dividimos el volumen de gas de hidrogeno sobre las moles generadas de hidrogeno u el resultado es 25,8986 litros por cada mol de hidrogeno. -Siendo este el resultado tenemos que comprobar o ver el margen de error (si es mayor al 5 por ciento el proceso experimental fue un fracaso) para hallar el margen de error de cualquier proceso químico se puedo lograr restando el volumen teórico que es fijo (22,414 litros por mol) menos el volumen experimental que hemos hallado entre el volumen teórico de nuevo por el porcentaje, el resultado obtenido aplicando esta fórmula es de 0,99478%.

CONCLUSIONES: -

La cantidad de zinc y ácido clorhídrico (mayor o menor cantidad a la dada por la práctica puede variar los resultados y no llegar al objetivo de producir o liberar gas de hidrogeno.

-

-

.es fundamental lavar los materiales de equipo ya que en ellos puede quedar restos de una base y neutralizar el HCL y hacer que no reaccione. El gas de hidrogeno es desprendido de manera lenta atreves de la probeta, se puede ver burbujas de este. El margen de error promedio va desde el nulo hasta el 5 % pasado este el margen de error es considerable y el fracaso una probabilidad en la experiencia de la práctica. La ley de Dalton es importante para hallar cualquier variable de presión, volumen o temperatura. Es fácil obtener gas a través de una reacción simple como la de la práctica solo utilizar zinc que se juntara con el ion cloruro para formar cloruro de zinc y desprender el hidrogeno del ácido clorhídrico como gas. Para resultados óptimos el valor debe estar dentro de 110 a 120 en la probeta.

ASPECTOS A CONSIDERAR: 1. Construya la siguiente tabla para el experimento realizado en la práctica Masa de zinc Temperatura del agua en el baño termostático, k Presión de vapor de agua Presión del gas H seco Reacción balanceada de zinc y HCl Moles de gas H generado(determinado de la masa de Zinc reaccionado) Reaccion Balanceada de Zinc y HCl Volumen de 1 mol de H en CN(V°m experimental) Volumen de 1 mol de H en CN (V°m teórico) Error porcentual en V°m (experimental)

4.1. Un estudiante recolecto 115.7 ml. de hidrogeno H2 sobre agua a 763.3 torr de presión atmosférica y 18.6°C. La masa de Zn usada para generar el H2 fue 0.329 g.

1A. (1) Use la tabla de presión de vapor y el método de interpolación para determinar la presión de vapor del agua a 18.6°C. 18.6°C  19°C Redondeamos La tabla indica que a 19°C la presión es 2170Pa En atmosferas:

2170 Pa ×

1 atm =0.02142atm 1.01325 ×105 Pa

En Torr:

0.02142 atm×

760 Torr =16.2792Torr 1atm

(2) Use la ley de Dalton para calcular la presión parcial de H 2 en el experimento PH2= Patm – PvaporH2O PH2= 763.3torr – 16.2792torr PH2= 747.0208Torr 1B. Convierta el volumen experimental de hidrógeno seco medido bajo las condiciones de laboratorio a CN (0°c y 760torr)

P1= 747.0208Torr V1=115.7 ml= 0.1157l T1= 18.6°C + 273.15K= 291.75K CN: P2= 760torr V2= ? T2=273.15K

V 2=

P 1 ×V 2× T 2 747.0208Torr × 0.1157 l ×273.15 K = =0.1065 l P 2 ×T 1 760 torr × 291.75 K

4.2. ¿Por qué la probeta graduada debe estar libre de burbujas de aire antes de iniciar la generación de hidrógeno? Porque no solo habría el gas del hidrogeno si no también aire, no sería solo la presión del gas sino también la del aire. Si la probeta tiene algo de hidrogeno el conteo de ml de este gas al final del experimento será fallido y así no se obtendrán cálculos exactos 4.3. El volumen de una masa de gas es 63ml a 773 torr ¿Cuál será el volumen del gas si la presión decrece a 124torr sin cambiar la temperatura? El volumen lo transformamos a litros: 0.063l Aplicamos la ley de Boyle:

P1 V 1=P 2V 2

773 torr ×0.063 l=124 torr ×V 2

0.3933 l=V 2 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

[1] Gutiérrez Roxana; segunda edición; 2013. [2] Jones Atkins; tercera edición; 2006. 1.- Imágenes de las formulas: google imágenes 2.- P.W. Atkins, L.L. Jones;Principios de Quimica Los caminos del descubrimiento; W.H. Freeman and Company. 3ra edición 2006. 3.- Gray, Harry – Haight, Gilbert. Principios Básicos de Química. Editorial Reverté. 1969 4.-http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_los_gases_ideales 5.-http://soko.com.ar/Fisica/Gases_ideales.htm 6.-http://www.educaplus.org/play-186-Ley-de-los-gases-ideales.html