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• Anita Ushiña

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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICA LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA

DETERMINACION DE LA DENSIDAD, PESO MOLECULAR Y CONSTANTE R DE UN GAS POR EL METODO DE DUMAS Criollo Edwin; Lanchimba Fernanda; Silva Alexander Carrera de Química de Alimentos 1. Resumen En esta práctica de “Densidad de gases, masa molecular y determinación de” se tienen como objetivo determinar la densidad y masa molecular de un líquido en estado de vapor por el método Dumas. André Dumas demostró que el peso molecular de algunos compuestos orgánicos era directamente proporcional a la densidad de vapor del compuesto, es por esto que para determinar la densidad y la masa molecular del acetato de etilo se usó el bulbo de Dumas, miso que se pesó en una balanza granataria para obtener su masa con su respectivo tapón, a continuación se procedió a llenar el bulbo completamente con agua para volver a pesarlo y así de esta manera con los datos respectivos y las operaciones matemáticas necesarias obtener el volumen del bulbo. A continuación, se pasó a colocar 2ml de acetato de etilo en el mismo bulbo previamente secado, este se introdujo a baño maría hasta su completa evaporación para así poder pesarlo en una balanza analítica y obtener el volumen de gas. (Furuken, 2016). Vgas=102.1240 ml ; el peso Seguros del correcto procedimiento se pudo determinar que el g molecular del acetato de etilo en sus dos mediciones fue M =80.0521 mol , M=79.8607 g/mol respectivamente, mientras que

R=0,0903166 , R=0,09053

atm∗L mol∗K

respectivamente y por último

−3

2,047∗10 g , δ GAS =2,0426∗10−3 g /ml respectivamente. la densidad del gas fue δ GAS= ml

2. Introducción En esta práctica empleamos un método aproxi mado para la determinación de la masa molar y la densidad de vapor de una sustancia. Este procedimiento se encuentra entre los lla mados “métodos de densidad de vapor” debido a que se requieren medidas del peso y el volumen del vapor; entre ellos tenemos el método de J.A. Dumas, el método de A. W. Hoffman (1868), el de V. Meyer (1878), el método de volumen constante entre otros. En la actualidad estos métodos no se utilizan y tienen un carácter histórico, pero tienen un

gran poder formativo para nosotros los estudiantes ya que ilustra claramente la forma de realizar el análisis y los errores de medición en el laboratorio. La densidad de vapor se

determina por el cociente de su masa en gramos y el volumen en litros que ocupa a una m T y P dadas: δ ¿ v (Andrade, 2011). Se utiliza un bulbo de Dumas modificado, el experimento consiste en evaporar un líquido en el bulbo y con las medidas de presión

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atmosférica, temperatura de vaporización y el volumen real, se calcula la masa molar utilizando la “Ley de los gases Ideales”. Es el método usual en la determinación del peso molecular en fase de vapor de líquidos. La presión de vapor es la atmosférica y la temperatura es la del baño cuando ocurra la evaporación de la muestra, mismo que consiste en un vaso con agua donde se 3. Métodos

introduce el bulbo para empezar a calentarlo hasta obtener la evaporación del líquido y al final ocupara el volumen del bulbo, luego este vapor se condensara y se determinara su masa. (Peña, 2007)

ii.

Con un termómetro se obtuvo la temperatura del agua, con este valor y la ecuación proporcionada por el ayudante del laboratorio se logró calcular la densidad del agua y con este último valor y la masa del agua obtenida anteriormente se determinó el volumen de agua, el cual sería igual al volumen total del bulbo.

iii.

Se procedió a vaciar y secar el bulbo, después mediante una jeringa se tomaron 2 ml de acetato e introdujeron dentro del sistema. Luego se llenó el vaso de precipitación con agua hasta un volumen que logro cubrir el bulbo, se colocó en la hornilla para después sumergir el balón hasta que el acetato se evaporara casi en su totalidad y así taparlo.

iv.

Se determinó el peso del sistema; bulbo con el gas más el tapón y la corrección de la temperatura mediante la ecuación de Clausius-Clapeyron, con los datos obtenidos se procedió a la obtención del peso molecular del gas, su densidad y la constante universal de los gases R.

Materiales: -Vaso de precipitación 250ml -Termómetro (Ap. ± 1ºC) -Hornilla -Balanza granataria (Ap. ± 0.1g) -Balanza Analítica (Ap. ± 0.0001g) -Bulbo -Tapón de caucho -Jeringa -Pinza de madera Reactivos: -Agua -Acetato de etilo Procedimiento: i. Haciendo uso de la balanza analítica se procedió a determinar el peso del bulbo (seco) más el tapón, luego mediante una jeringa se llenó completamente con agua el bulbo y se tapó. Se realizó la determinación del nuevo peso del equipo compuesto por bulbo, agua más tapón para después mediante una diferencia entre estos valores calcular la masa de agua contenida en el bulbo. Datos experimentales Tabla 1: Determinación de masa de agua Masa: bulbo +tapón

Masa: bulbo + tapón Masa de agua + agua 41.4677g 143.4g 101.93g Elaborado por Criollo y otros 1

Temperatura agua 22ºC

del

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Tabla2: Determinación de Masa de Acetato de Etilo Masa: Bulbo + gas +tapón 41.6768 g 41.6763g Elaborado por Criollo y otros

Masa del gas 0.2091g 0.2086g

Cálculos: Densidad del agua −6 2 −6 ρ=−4 ×10 T +3 ×10 T +1 ρ=−4 ×10−6 (22)2 +3 ×10−6 (22)+1 ρ=0.99813 g /ml Volumen de agua m v= ρ v=

101.93 g =102.1240 ml de H 20 0.99813 g/ml

Vagua=Vbulbo=Vgas=102.1240 ml

Corrección de la temperatura del acetato de metilo ln

∆ H VAP 1 P 1 = − P0 R T EBo T EB

[

( )

T EB=

1 1 T EBo

T EB=

]

−

[

( )]

R P ln ∆ H VAP P0

1 1 8.314 J /molK 542mmHg − ln 3 350.25 k 760 mmHg 31.94 ×10 J

[

(

)]

T EB=339.7779 K=66.6279ºC

Peso molecular Acetato de Etilo

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M=

mRt PV

1ra medición atm∗L ∗339.7779 K mol∗K 0,71315 atm∗0,10212 L

0,2091 g∗0,082057 M=

M =80.0521 g /mol 2da medición atm∗L ∗339,7779 K mol∗K 0,71315 atm∗0,10212 L

0,2086 g∗0,082057 M=

M =79.8607 g/mol Constante R R=

MPV WT

1ra medición R=

88.11 g/mol∗0,71315 atm∗0,10212 L 0,2091 g∗339,7779 K

R=0,0903166

atm∗L mol∗K

2da medición R=

88.11 g/mol∗0,71315 atm∗0,10212 L 0,2086 g∗339,7779 K

R=0,09053

atm∗L mol∗K

δ GAS δ GAS=

wGAS V BULBO

1era medición

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δ GAS=

0,2091 g 102,124 ml −3

δ GAS =2,047∗10 g /ml 2da medición δ GAS=

0,2086 g 102,124 ml −3

δ GAS=2,0426∗10 g /ml

ANÁLISIS ESTADÍSTICO: Media δ GAS δ 1+ δ 2 ´x = ¿ mediciones −3 −3 ´x = 2,047∗10 +2,0426∗10 2

´x =2,0448∗10−3 g /ml Media de PM del Acetato de Etilo ´x =

M 1+ M 2+ M 3 ¿ mediciones

´x =

80.0521 g /mol +79,8607 g /mol 2 ´x =¿ 79,9564 g/mol

Media de la constante R ´x =

R1+ R 2 ¿ mediciones 0,0905331

´x =

atm∗L atm∗L + 0,0903166 mol∗K mol∗K 2

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´x =0,0904248

atm∗L mol∗K

Error del PM del acetato de etilo Error=

D. Teórico−D . Experimental ∗100 D . Teórico

Error=

88,11 g−79.9564 g ∗100 88,11 g

Error=9.25

Error de la Constante R D. Teórico−D . Experimental Error= ∗100 D . Teórico atm∗L atm∗L −0,0904248 mol∗K mol∗K ∗100 atm∗L 0,0820570 o mol∗K

0,082057 Error=

Error=10,197

4. Resultados Tabla 3: Resultados de la Practica Medición 1

Masa de Gas 0.2091 g

2

0.2086 g

Densidad del Gas Peso molecular 2,047∗10−3 g /ml 80.0521 g /mol 2,0426∗10−3 g /ml 79.8607 g /mo

Constante R 0,0903166 0,09053

atm∗L mol∗K

atm∗L mol∗K

Elaborado por Criollo y otros 2

5. Discusión 

“Por medio del método de Dumas se ha demostrado que el peso molecular de algunos compuestos orgánicos es directamente proporcional a la densidad de vapor del compuesto” (Furuken, Peso molecular por el metodo de DUMAS, 2016), usando

este principio en el laboratorio, se llegó a demostrar que por medio de este método los pesos atómicos, especialmente de gases y líquidos con bajos puntos de ebullición y cuyos vapores cumplen la ley de gas ideal. Siendo necesario aplicar correcciones en la temperatura, ya que, se tenía datos precisos e imprecisos tanto como

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temperatura de ebullición a 1 una atmosfera correspondía a 77,11º C punto de ebullición del acetato de etilo y a 542mmHg, presión del lugar se desconocía su temperatura que se establecería en la variación del sistema, además se corrige la densidad del agua a 22ºC para mayor exactitud de los cálculos. 

“La determinación del peso molecular de un gas precisa cuatro datos: la masa de sustancia contenida en el volumen gaseoso, el volumen, la presión y la temperatura. Como la presión y la temperatura son fácilmente medibles, basta con determinar la masa de sustancia contenida en un volumen conocido (método de Dumas)”. En base a esto sabemos que los datos tomados experimentalmente, pueden afectar directamente en los cálculos del peso molecular y densidad. (Carrasco, 2012).

6. Referencias



Andrade, J. (2011). https://es.scribd.com/doc/59101470/M etodo-de-Dumas. Obtenido de https://es.scribd.com/doc/59101470/M etodo-de-Dumas.



Furuken, M. (16 de enero de 2016). http://www.geocities.ws/ttpmodulo2/T P_12_PM_Dumas_2006.pdf.



Kabata-Pendias, A., & Mukherjee, A. (2007). Trace Elements from Soil to Human. Berlin: Springer-Verlag.



Marsden, J., & House, I. (2006). Chemistry of Gold Extraction (2da ed.). Littleton: Society for Mining, Metalurgy and Exploration.



Peña, B. (2007). Obtenido de https://books.google.com.ec/books? id=yinGhHba9tAC&pg=PA13&lpg=P A13&dq=metodo+de+Dumas&source =bl&ots=QQ9p9je02w&sig=hjffEiR26 695sE3HNJctebM5IBc&hl=es&sa=X &ved=0ahUKEwjG76ijst_PAhXKHB4 KHToLBPwQ6AEINzAF#v=onepage &q=metodo%20de %20Dumas&f=false.



Furuken, M. (2016). Peso molecular por el metodo de DUMAS. Mexico: E.E.I.

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