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LABORATORIO # 4 “DETERMINACIÓN DEL PESO MOLÉCULAR DE UN LÍQUIDO ALTAMENTE VAPORIZABLE”

JUAN MIGUEL DÍAZ DUSSÁN/ Código #20152142266

DOCENTE JAIME ROJAS PUENTES

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA ELECTRÓNICA 19, ABRIL 2016

TABLA DE CONTENIDOS 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

OBJETIVOS……………………………………………………………………………… ASPECTOS TEÓRICOS…………………………………...…………………………… DATOSDEL LABORATORIO………………………………………………………….. MUESTRA DE CÁLCULOS…………………………………………………………….. 4.1. PREGUNTASY CÁLCULOS…………………………………………………… TABLA DE RESULTADOS…………………………………………………………... ANÁLISIS DE RESULTADOS……………………………………………………….. CONCLUSIONES………………………………………………………………………... BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………………….

1. OBJETIVOS 1.1. 1.2. 1.3.

Determinar la masa molar de la sustancia fácilmente volatilizable. Aplicar las leyes de los gases ideales para la solución de problemas. Observar cambios de estado a pequeña escala.

2. ASPECTOS POR CONSULTAR 2.1.

Se sabe que el etileno

C2 H 4

gaseoso que despiden las frutas es el

responsable de que maduren. Con esa información explique: ¿Por qué un racimo de plátano madura más rápido en una bolsa de papel cerrada que en un lugar abierto? R/ Las frutas maduran más rápido si están en una bolsa de papel, o técnicamente dentro de cualquier recipiente que evite que el gas escape con facilidad, porque de esta forma el etileno se concentra con mayor facilidad alrededor de las frutas, o plátanos en este caso, y lo afecta de forma concentrada y directa. En cambio si la fruta se encuentra al aire libre, el etileno generado por esta se esparcirá en el entorno. 2.2.

Las bolsas de aire (airbags) de los automóviles, son sistemas de seguridad que se inflan rápidamente cuando el carro sufre un impacto. 

¿Cual gas se produce en la bolsa de aire? R/ El gas producido a través de distintas reacciones químicas es nitrógeno.



Escriba la reacción que ocurre en el sistema para la producción del gas. R/ Dentro del sistema del airbag, en el momento del impacto, ocurren tres reacciones de forma independiente, las cuales producen, cada una, gas nitrógeno. 1. 2.

3.

2NaN3 → 2Na+3N2 10Na+2KNO3 → K2O+5Na2O+N2 K2O+Na2O+2SiO2 → K2O3Si+Na2O3Si

1



Mencione las características que deben tener las bolsas de aire. R/Principalmente el airbag debe estar hecho de una tela que resista la presión generada por el aire pero que no tenga características tensoras, en su mayoría de nailon, y además debe tener agujeros que permitan una salida controlada del para amortiguar el golpe del conductor.



¿Cómo se activan las bolsas de aire? R/ Hoy en día los automóviles poseen una cantidad considerable de sensores los cuales al detectar un impacto y/o movimiento anormal del conductor activan la unidad de control del airbag, la cual dispara un generador de gas propelente que infla en alrededor de 20 y 30 milisegundos el airbag.

3. DATOS DE LABORATORIO 

Sustancias utilizadas:  Agua, necesaria.  Liquido altamente vaporizable (acetano), 3ml.



Materiales utilizados:  Erlenmeyer de 125ml  Baker de 500ml  Soporte universal  Papel aluminio (5x5cm)  Alambre de cobre  Balanza analítica  Mechero  Malla metálica  Termómetro



Otros datos:  Temperatura de ebullición de la sustancia: 84ºC = 357.15ºK  Temperatura teórica de la cetona 56ºC=329,4ºK  Masa molar teórica de la cetona 58,08 g/mol  Presión Atmosférica en Neiva – Huila: 0.95atm

2

4. MUESTRA DE CÁLCULOS 

Determinación del peso del líquido altamente vaporizable: ∆ P=P f −P i

∆ P=55.0708 gr−54.8229 gr ∆ P=0.2479 gr

Donde, Pi=¿ Peso del Erlenmeyer + Peso del papel aluminio + Peso del alambre de cobre Pi=54.8229 gr Pf =Pi + Peso del líquido condensado Pf =55.0708 gr ∆ P=¿ Peso del líquido condensado 

Determinación del peso molecular de la sustancia condensada:

Dado que al evaporarse y al igualarse la presión dentro del Erlenmeyer con la presión atmosférica el gas se comporta como gas ideal entonces: ´T PV =n R

Conociendo que: PV =

n=

m pm ; entonces,

m ´ RT pm

Con esta ecuación podemos calcular el peso molecular de la siguiente forma: pm=

m R´ T PV

Donde, 3

m = Peso del líquido condensado en g Latm ´ R = Constante universal de los gases (0.082 molK ) T= Temperatura de ebullición de la sustancia en Kelvin P= Presión atmosférica en Neiva – Huila V= Volumen del recipiente el litros pm=

(0.2479)( 0.082)(357.15) (0.95)(0.13)

pm=58.78 g/mol 

% Rendimiento: Rendimiento real ∗100 Rendimiento teórico 58.78 g/mol ∗100=101 58,08 g/mol

4.1. Preguntas y cálculos:  Llene la siguiente tabla justificando los resultados con los cálculos que se adjunta en el informe. Peso del Erlenmeyer + papel aluminio + alambre (g) Peso del Erlenmeyer + papel aluminio + alambre + líquido condensado (g) Masa del líquido condensado (g)

54.8229 gr

Masa del vapor (g)

0.2479 gr

Presión atmosférica (atm) Volumen del balón (L) Temperatura del agua (ºK) Masa molar del líquido problema Nombre y formula molecular del líquido problema Porcentaje de error

0.95 atm 0.130 L 357.15 ºK 58.78 g/mol Acetona C3H6O

55.0708 gr 0.2479 gr

−1.2

4



Indicar por qué y cómo los factores siguientes afectarían a los resultados obtenidos:  Una medición de la temperatura menor a la temperatura real del vapor. R/ Al calcular la masa molar el resultado se vería afectado de tal forma que sería menor al valor real; dado que, al estar el valor de la temperatura como un factor en el numerador de la operación, entonces su crecimiento o decrecimiento será directamente proporcional a la masa molar.  Una medición del volumen menor que el volumen real del vapor. R/ Al calcular la masa molar el resultado se vería afectado de tal forma que sería mayor al valor real; dado que, al estar el valor del volumen como un factor en el denominador de la operación, entonces su crecimiento o decrecimiento será inversamente proporcional a la masa molar.



La fórmula empírica de un hidrocarburo es CH. A 200 ºC, 0.145gr de este compuesto ocupan un volumen de 97.2 ml, a una presión de 0.74atm. ¿Cuál es la fórmula molecular del compuesto? R/Peso molecular: m R´ T pm= PV Tenemos que, m = 0.145g ´ = 0.082 R T = 200 ºC = 473 ºK P = 0.74 atm V = 97.2 ml = 0.0972L Entonces, (0.145)(0.082)( 473) pm= (0.74)(0.0972) pm=78.19 g/mol Dado que, Pm = (#átomosC*Masa atómicaC*n)+(#átomosH*Masa atómicaH*n) 78.19= (1*12*n)+(1*1*n) 78.19 = 13n

5

78.19 =n 13 6=n Obtenemos que, C6H6

5. Temperatura de ebullición Peso molecular 6.

TABLA DE RESULTADOS Teórico 56ºC = 329,4ºK

Experimental 84ºC = 357.15ºK

58,08 g/mol

58.78 g/mol

ANÁLISIS DE RESULTADOS

Luego de seguir las instrucciones propuestas en la guía de laboratorio vemos que aunque el peso molecular de la cetona es 58,08 g/mol, el peso molecular obtenido fue de 58.78 g/mol, lo que significa un porcentaje de error casi nulo superior del 100% de éxito con un error de -1.2%, que corresponde a un valor bastante cercano al teórico pero por el tema de la temperatura y la presión pudo haber influido a que nos diera más que lo teórico.

 Porcentaje de error peso molecular: %error=

Valor teórico−Valor reall ∗100 Valor teórico

58.08 g 58.78 g − mol mol %error= ∗100 58.08 g mol %error=−1.2



Fuentes de error:  Dado que el líquido era incoloro, fue difícil determinar el momento exacto en el que este se evaporó por completo. Debido a esto la temperatura tomada del agua al momento de la evaporación total del líquido pudo ser menor al valor de la temperatura real, lo que ocasionó que al calcular el peso molecular el valor resultante fuese menor. 6

 El alambre en cargado de sostener el papel aluminio y sellar la circulación de aire no fue correctamente ajustado, por lo que durante el proceso de evaporación pudo haberse escapado masa del gas.  El volumen medido del gas fue mayor al volumen real ocupado por el gas.

7. 

  

  

CONCLUSIONES

Una sustancia fácilmente evaporable puede llegar a comportarse como gas ideal concentrando sus partículas dentro de un recipiente hermético y posteriormente liberando el exceso de presión para igualar el valor de la presión interna con la presión ambiente. Al dar a un gas características de un gas de gas ideal es viable utilizar la ecuación general de gases para hallar diferentes características a encontrar. Procesos como la condensación se dan también con pequeñas cantidades y en intervalos cortos de tiempo, contrario a lo que comúnmente se cree. La temperatura del laboratorio puede llegar a influir en el resultado final calculado. 8. BIBLIOGRAFIA Guías de laboratorio. PETRUCCI, Ralph, HARWOOD, William. Química General. Traducción Nerea Iza Caro. Séptima Edición, Prentice Hall,1999 Pág. 116-123 CHANG, A.Química.A.7 Edición. Capitulo 5. McGranwill.2002. Pág. 135-152

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